반도체_웨이퍼 제작법

1.Czochralski method

위 공정은 SiO2의 형태로 있는 모래를 도가니(crucible)에 넣고 가열 후 굳히는데 이때에 Si seed를 담구고 이것을 들어올리면 균일하게 단결정의 Si이 성장하면서 잉곳을 생성하는 방법입니다.

가열 과정에서 도가니가 일부 녹아 불순물로 작용해 고순도의 웨이퍼 공정에 문제가 생기기에 이점이 위 공정의 단점으로 꼽히지만 제조 비용이 비싸지 않아서 상업적으로 굉장히 메리트 있는 공정입니다.

2.Float-zone silicon growth

czochralski method 보다 더 고순도의 웨이퍼를 얻을 수 있지만 제조 비용이 비싸기 때문에 꼭 필요한 경우에만 사용하는 방법입니다.

우선 다결정(poly crystaline) Si의 잉곳을 만든 후에 열선(coil)을 잉곳의 하단에서부터 올리면서 다결정의 잉곳을

녹이며 seed의 모양에 맞춰 단결정(single crystal)의 Si으로 성장시킵니다.

이 공정은 도가니와 접촉하지 않기 때문에 도가니에서 녹아나올수있는 불순물들을 포함하지 않기 때문에

고순도의 웨이퍼를 얻어내는데 유리합니다

3. Epitaxial Growth

어떤 기판(substrate)에 기판과 동일한 격자구조를 갖도록 필름(film)을 성장시키는 공정입니다

이렇게 필름을 성장시키는 과정에서 압축 또는 인장응력이 걸리게 되는데 이러한 압축과 인장을 걸어놓는

소자를 만들 수 있기에 중요한 방법입니다.

그리고 이러한 성장을 시키는 방법으로는

1)Molecular Beam Epitaxy(MBE) 와 2)Metalorganic Chemical Vapor Deposition(MOCVD)이 있다.

MBE 방식은 강한 electric field를 주어 증착시키는 법으로 실험용으로 주로 쓰이며

MOCVD 방식은 wafer에 compounds gas를 흘려 반응시켜 만드는 법으로 양산형으로 주로 쓰인다.

그런데 기판과 필름에 다른 물질을 사용하는만큼 조건도 따라오는데요

바로 어느정도의 결정구조가 유사해야 한다는 점입니다.

그런데 이렇게만 말하면 그 기준이 너무 모호하겠죠?

그래서 이를 수식화한게 lattice mismatch, f 입니다

여기서 a 는 격장상수를 의미하고 (s) 는 substrate , (f) 는 film 을 의미합니다.

이렇게 계산한 f 값이 9% 보다 적어야 필름층이 pseudomorphically하게 성장 할 수 있습니다.

(pseudomorphic growth = 필름이 기판의 격자와 정확히 동일하게 따라 성장한다는 것을 말한다)

또한 f 값을 통해 필름에 어떠한 응력이 걸릴지 예측할 수 있는데요

f < 0 이라면 압축응력이 , f > 0 이라면 인장응력이 작용합니다

마지막으로 필름이 psedomorphic하게 성장할 수 있는 길이를 나타내는 인자가 있는데

fdc = b/2 라고 합니다. ( b는 필름 unit cell 의 길이입니다 )

정보드림