반도체공정실습 - PECVD , LPCVD

using Plasma : Dry Etch , Ion Implantation , PECVD , PVD , Cleaning(Native Oxide Removal)

DC Plasma : only for conductor

RF Plasma : Insulator and Conductor

Plasma Impedance : Plasma Power , 공정 온도, 압력, gas 종류 및 양에 따라 임피던스는 변한다.

forward power 100W , reflected power 0W 임을 확인.

 

SiH4 + 2N2O -> SiO2(수소포함) + 2N2 + 2H2

Aannealing -> SiO2에 포함된 수소를 뽑아줌 -> 두께 얇아짐

 

PECVD 300'C 100W 300mTorr DR 600A/min

LPCVD 700~800'C 500mTorr DR 20~30A/min

--> Plasma Enhanced -> 전류 증가 -> DR Up ( 불빛도 환해짐 )

온도 변화 -> DR의 변화가 크게 없다 -> Thermal CVD가 될 수 없는 온도여서 그렇다.( Surface Reaction이 필요해서 온도를 높일 뿐 )

 

반응 가스의 상대적인 압력이 증가 -> 반응속도 좋아진다.

 

[1] CVD 공정에 대해 설명할 수 있다.

- Formation of a solid film on a substrate by the reaction of vapor-phase chemicals that contain the required constituents

Mass transfer -> Diffusion(확산) and adsorption(흡착) -> Surface diffusion -> chemical reaction -> desorption(탈착)

 

[2] LPCVD 공정 parameter를 설명할 수 있다.

[3] PECVD SiO 공정 parameter를 설명할 수 있다.

[4] PECVD SiO Deposition 공정을 수행할 수 있다.

[5] 두께 산포 계산 및 계산된 값의 의미를 설명할 수 있다.

[6] Parameter 별 측정된 data 값의 특성을 설명할 수 있다.

 

Thin Film Processes : 금속 / 절연막 쌓아올리는 과정 - PVD / CVD(PECVD,LPCVD) / ALD

k : 유전 상수

High k -> capacitor , gate

Low k -> IMD(Inter-Metal Dielectric)

 

Self Aligned Contact - Dry Etch의 selectivity 특성을 활용해 direct contact이 어려운 좁은 contact 영역에 적용 ex) DRAM cell 내 source, drain contact

 

Scaling is enabled by new materials and 3D technologies.(Low-k , Strained Si, High-k / FinFET, 3D Memory, 3D TSV, GAA)

 

CVD : Process Fluid Mechanics -> Source Gas Flow

input : Gas -> output : Film ( reactive -> film -> byproduct 는 기체로 내보냄 )

Major parameters : 1. 반응성 2. 진공

 

LPCVD :using heat, Multi zone Temperature Controlled Electric Furnace , Quartz tube(SiO2)-확산방지막

PECVD :using Plasma

 

Why Low Pressure ?

- Step coverage represent deposition uniformity. maximum value is 1

- Step coverage become poor as aspect ratio increase -> 해결책 : ALD

 

압력 낮고 열 높다 -> mean free path 높아진다 -> Surface reaction 잘 됨 & Good step coverage

(mean free path : average distance between collisions in the chamber)

 

Hydrogen & Halogen compount -> 반응성 좋고 상온에서 기체다 -> Most common sourcees in semiconductor

 

Ionization : e + A -> A+  + 2e  --> Ionization collisions generate electrons and ions

 

Dissociation : e + AB -> A+ + B + 2e ( A : ion , B : radical ) --> Electron collids with a moleculee, it can break the chemical bond and generate free radicals , Free radical have at least one unpaired electron and are chemically very reactive -> increasing chemical reaction rate