빡공 스터디 26기를 신청하고 완전히 수료했습니다!!
아래는 6~10일차 동안의 학습 인증 사진과 데일리 미션입니다.
<6일차>
(1) 스피터 식각이 무엇인지 그 정의와 특징을 정리해보세요.
스피터 식각은 미세 형상 식각에 적용되는 건식각이다. 웨이퍼를 음극에 얹어 플라즈마에 Ar+인 불활성 기체를 주입하여 Ar+에 의한 스피터링을 이용해 식각하는 것이다. 이온에 의한 반응이기 때문에 식각제는 이온을 사용하고, 비등방성(이방성)인 과정이기 때문에 수직으로 식각된다. 선택비가 나쁘기 때문에 모든 물질이 세정되기 때문에 via를 전세정 하는데 사용된다.
(2) 식각 공정의 주요 문제점들에 대해 정리해보세요.
식각 공정은 두 개로 나뉜다.
첫번째로 습식 식각은 액상 화공약품을 사용한다. 이는 등방성, 표면장력으로 인해 미세한 패턴이 불가능해 전면 식각, 제거, 세정에만 사용된다. 또 액체를 사용해 진행하기 때문에 사용된 폐액을 처리하는 문제점도 발생한다.
두번째로 건식 식각은 활성종을 이용하는 방법과 이온 또는 이온과 활성종을 모두 사용하는 방법 두가지가 존재한다.
활성종만 사용하는 방법은 중성물질을 사용해 화학적 반응을 일으키기 때문에 큰 문제는 없다.
반면, 이온 또는 이온과 활성종을 둘 다 사용하는 방법은 비용이 많이 들고 생산성이 낮다는 단점이 있다.
<7일차>
(1) ALD공정과 CVD공정의 차이점에 대해 정리해보세요.
ALD 공정은 전구체를 시간에 따라 순차적으로 주입한다. 열 분해가 일어나지 않아야 하고 반응성이 매우 높아야 한다. 또한 가스는 자기 제한 특성으로 정확한 유량을 제어하지 않아도 무방하며 챔버의 크기는 퍼지 시간을 짧게 하기 위해 가능한 한 작게 제작해야 한다.
반면 CVD공정은 모든 전구체가 동시에 주입된다. 공정 온도에서 열분해 되고 온도를 올려주면 되기 때문에 반응성이 낮아도 상관없다. 가스의 유량은 세밀히 제어해 주어야 하고 챔버의 크기는 상대적으로 크다.
(2) 진공 증착에 대해 아는대로 작성해보세요.
진공 증착은 열 에너지나 전자빔을 통해 금속 소스를 가열시켜 기체 상태를 증발시키고 기판을 응축 시켜 박막을 증착시키는 방법니다. 고 진공속에서 진행되기 때문에 입자는 직진성을 가지고 그림자 효과를 발생시켜 피복 능력이 낮다. 고융점 금속과 합금 증착이 어려워 현대 반도체 제조에 거의 사용되지 않는다.
<8일차>
(1) Cu배선의 문제점을 작성하고 그 해결책을 제안해보세요.
구리 배선은 식각을 할 때 휘발성이 있는 반응 부산물을 만들지 못하기 때문에 식각이 어렵다. 또 실리콘 산화막을 통한 확산이 잘 되지 않아 실리콘 소자의 오염을 초래한다. 이를 해겨랗기 위해 식각이 불필요하고 확산 방지막 사용 완벽히 구리를 감쌀 수 있는 다마신(Damascene) 공정을 적용한다. 구리 2중 다마신 공정은 구리 배선의 문제점을 해결하고 전해 도금을 통해 매립 특성 및 생산성을 좋게 만들어 준다.
(2) 산화물 고정 전하, 계면 포획 전하, 유동성 이온 전하, 산화막 포획 전하의 발생 원인이 무엇인지 작성해보세요.
산화물 고정 전하는 4가지가 있다.
ⅰ 산화물 고정 전하(Fixed Oxide Charge)
Q_f로 표현되는 산화물 고정 전하는 산화되지 못한 Si를 말하고 양전하이다.
ⅱ 계면 포획 전하(Interface trapped charge)
Q_it인 계면 포획 전하는 Si원자의 dangling bond를 말한다.
ⅲ 유동성 이온 전하(Mobile ionic charge)
Q_m을 말하는 유동성 이온 전하는 알칼리 금속 이온 오염으로 발생한다. 현재 이로인한 문제는 없다.
ⅳ 산화막 포획 전하(Oxide Trapped charge)
Q_ot인 산화막 포획 전하는 플라지마 식각과 같은 electron의 충격으로 발생한다.
<9일차>
(1) 이온 주입에 의한 손상 문제와 그 대책 방법에 대해 어떤 것이 있는지 정리해보세요.
이온 주입을 통한 손상 문제는 2가지 존재한다.
첫번째, 채널링 문제(Channeling)는 이온의 속도 벡터가 결정 방향과 평행할 때 발생해, 연속적 탄력적인 내부 충돌이 발생하면서 상당한 양의 이온들이 작은 에너지로 먼 거리를 이동하게 되면서 발생한다. 원치 않은 길이를 이온이 이동하게 되면서 원치 않은 불순물 농도 프로파일이 생기는 것이다. 이를 해결하기 위해 ① 이온 주입 각도를 경사(tilt)와 비틈(twist)를 가진 채 주입하거나 ② 표면을 비정질화 시키는 방법이 존재한다.
두번째, 그림자 효과는 게이트와 같은 구조물에 가려져 이온 주입이 되지 않은 지역이 발생하는 것을 말한다. 이는 도즈를 4분할 하여 웨이퍼를 4회 회전시켜 이온주입으로 해결시킬 수 있다.
(2) CMP 공정 도입 배경과 그 장단점을 정리해보세요.
CMP는 연마 대상 물질의 표면에 화학적 변화를 주어 기계적 연마를 용이하게 하여 웨이퍼 표면을 평탄화하거나 제거하는 공정이다. 기계적인 연마만을 진행하게 되면 wafer에 손상을 줄 수 있기 때문에 화학적 방법으로 이를 방지하는 것이다.
CMP의 장점으로는 반도체 소자의 고집적화가 가능하기 때문에 소자 격리 기술, 포토 공정 한계 극복, 다층 배선화가 가능해 진다. 또한 반도체 소자의 고속화도 가능하다.
반면 CMP는 긁힘 및 파티클이라는 문제점과 CMP 고유 불량이라는 문제를 가진다.
긁힘 및 파티클 문제는 표면.내장 이물질, 잔유물, 스크래치등과 같은 원인으로 생기는 문제로 적절한 CMP공정조건을 선택, CMP 후 세정을 진행하면 된다.
CNP 고유 불량은 침식 불량과 디싱 불량과 같은 문제를 말한다. 이는 패턴 밀도를 조정하고 선택비를 개선하면 해결할 수 있다.
<10일차>
(1) 화학적 습식 세정 방법들에 대해 설명해보세요.
습식 세정은 주로 RCA 세정을 사용한다. RCA 세정은 약 4가지 단계로 나눌 수 있다. 처음 SPM 단계는 환산을 이용해 유기물을 제거하는데, 강산에 고온을 요구하기 때문에 skip하는 추세이다. 그리고 SC(standard cleaning)단계가 1, 2 로 두번 진행된다. SC1에서는 NH4OH를 이용해 이물질과 유기물, 일부 금속을 제거한다. 유기물은 산화시키고, 무기물은 Si 표면의 얇은 산화막을 식각해 클리닝을 진행한다. SC2에서는 염산을 이용해 무기물질을 제거한다. 염산이 아칼리 및 전이 금속을 용해함으로써 클리닝을 진행한다. 그리고 DHF를 진행하는데, 불산을 희석시켜 자연 산화막을 제거하는 것이다. 각각 과정 사이에 QDR이라는 헹굼 공정을 진행한다.
그리고 아래는 수료증!
여담이지만.. 1주차 수료했을 때 받은 '포토공정' 강의는 쿠폰 등록 시간이 지나,,ㅠㅠ 못들었다.
2주차 수료 후 받는 박막 증착 공정/ 식각 공정이라도 열심히 들어야 겠다는 점.. .. ㅎㅎ
여튼 빡공스터디 고생했다!!
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