화학적 기상증착법 (CVD) (박막공정)

화학적 기상증착법 CVD (Chemical Vapor Deposition)

화학적 기상증착법 CVD는 형성하고자 하는 박막 재료를 구성하는 원소 가스를 기판 위에 공급해 기상 또는 기판 표면에서 열분해, 광분해, 산화환원반응, 치환 등의 화학적 반응을 통해 박막을 기판 위에 증착하는 공정 방법이다.

 

화학적 기상증착법은 원료 가스를 분해하는 분해원과 공정 환경의 압력에 따라 분류한다. Thermal CVD, PECVD(Plasma Enhaced CVD), APCVD(Atmospheric Pressure CVD), LPCVD(Low Pressure CVD) 등으로 분류된다.

 

화학적 기상증착법 CVD 반응 순서

 

화학적 기상증착법 CVD

1. Flowing Gas : 반응 기체를 주입 및 배출이 용이하게 기체 흐름을 만든다.
2. Diffusion : 반응 기체의 확산에 의해 반응할 기체를 챔버 내부로 들여보내는 과정이다.
3. Adsorption : 반응 기체가 웨이퍼 표면에 흡착한다.
4. Surface Reaction : 웨이퍼 표면에서 반응 기체가 반응하여 달라붙는다.
5. Desorption : 반응한 후 부산물이 떨어진다.
6. Diffusion : 부산물의 확산에 의해 떨어져 나온 부산물이 배출 된다.

PECVD

Plasme Enhanced CVD로 플라즈마 박막형태로 박막을 증착시키는 공정이다. 상대적으로 저온으로 공정이 가능해 웨이퍼 피해를 최소화할 수 있고 빠른 증착속도와 좋은 Step Coverage를 가지고 있다.

주로 ILD, IMD, Oxide, Metal 증착에 사용된다.

ALD

ALD의 특징은 CVD와 유사한 화학적 방식을 지니고 있다. 하지만 (PVD나) CVD는 여러 입력 소스를 동시에 공급해 여러 분자들이 표면에서 반응하면서 한꺼번에 막이 쌓이게 하는 방식인 반면, ALD는 입력 소스들을 순서에 맞추어 차례로 공급하여 단원자 층이 한 사이클 당 한 개 원자층으로 쌓이도록 한다.

 

ALD 증착 과정은 1차 소스인 전구체를 프로세스 챔버에 넣으면 표면에 흡착이 일어나고, 뒤이어 2차 소스인 반응체를 넣어 1차 흡착된 물질과 화학적 치환을 일으켜 제3의 신규물질이 증착된다.

* 자기 제한적 반응: 소스는 표면과 반응을 일으키고, 자기와 같은 소스끼리는 반응이 일어나지 않는 것.

 

장점으로 두께 조절이 용이하고 좋은 Step Coverage를 가지고 있다. 저온공정이 가능하고 물리적, 전기적 박막특성이 우수하다.

 

단점으로는 낮은 생산성과 충분한 소스 공급이 필요해 공정 단가가 높다.

2023.03.26 - [취업/반도체 이론 정리] - 박막공정

박막공정

2023.03.26 - [취업/반도체 이론 정리] - 물리적 기상증착법 (PVD) (박막공정)

물리적 기상증착법 (PVD) (박막공정)