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1. SiOx 정의

 실리콘 산화물로 일반적으로 사용하는것은  SiO2이다 . 하지만 PECVD로 증착을 할때 여러가지 상태 (Phase)가 있게 되며 이를  통합하여 일반적으로 SiOx라한다.  SiOx는 Si자체를 산화하여 만드는 개념으로 계면 접착력등이 우수하다.  

* Nicolae Tomozeiu의 Paper에 따르면  SiOx의 x는 0<x<2에서 존재한다.

2. 결합  

 PECVD로 제조를 할때 SiH4 (실란) Gas와 N2O (이산화질소) 를 주입하여  SiOx를 제조하게 된다. 

 SiNx 와 마찬가지로 SiH4를 불활성기체 (N2, Ar등)에 혼합하여 주입을 한다. 

 증착막의 특성은 N2O와 SiH4의 유량비에의해 결정되며 , N2O함량이 높을수록  Depo rate, RI가 떨어지는 특성이있다.

1. SiNx 정의 

  Silicono Nitride (SiNx)는반도체 산업에서 널리 쓰인다. 

  주로 절연 역할을 하는 Passivatin과 Etch mask로 사용을많이한다. SiNx는 PECVD, ICP CVD. ALD로 증착 가능하다. 

  Silicon nitride (질화규소화합물, 실리콘 나이트라이드)은  Si (실리콘)과 N(질소)가 만나 생성되는 화합물이다. 

  질화 규소화합물은  Si3N4가 기본적인 구조이나  PECVD로 증착시에는 구조가  SiOx처럼 구조가 규명되지 않은 경우에

  포괄적으로 해당 용어를 사용한다.  증착방법에 따라 여러 종류의 Gap energy를 가지나 기본적인 Base는 실리콘에 

  두게 된다.  

 CVD에서 유량비등 증착 방법에 따라  여러 종류의  X= N/Si Stoichiometry (화학량론)을 가지게 된다.  

   N/Si상태의 정도에 따라 여러가지 형태의 SiNx가 존재하며 , Si2N, SiN, Si2N3등이 존재하게 된다. 

2. 특성 

PECVD로 제작을 할때  SiH4Gas와 NH3 Gas를 주입하여  SiNx를 만든다. 

SiH4 (실란) Gas는 순수 SiH4를 넣기도 하나 일반적으로는 불활성 기체인 N2, Ar,He에 넣어 사용하고, 

비용과 효용에서 유리한  N2를 많이 쓰는 편이다.  

절연막의 특성은 SiH4와 NH3유량비에 따라 크게 차이난다. 

Oxford instruments사에서  Report된 특성은 다음과 같다.  NH3 Rich로 가는 경우에는 Deporate가 늦어지고 RI가  낮아지고 Film Stress가 높아지고 , Etch rate가 높아지게 된다. 

유량비는  RI (Refraticve index, 굴절률)에 의해 Define이 된다. 

즉, RI가 절연막의 주요 특성을 결정하는 SiH4/NH3의 유량비의 훌륭한 indicator역할을 하는것이다. 

일반적으로 Si 함량이 높을 수록 ,  RI값 또한 높아진다.  

굴절률은 Ellipsometer나 Prism coupler 를 이용하여 측정한다. 

1.의미

한국말로 CVD는 화학기상 증착법 (햐~어렵다) 로 불린다.  Target GAS를 주입하고 이를 에너지를 이용하여 화학 결합 반응으로Thini film을 증착하는 방법이다.  1950s 에 이온빔에 표면이 노출된부분이 Thin film에 의해 증착이 되는것을 발견하는 것으로 시작이되었고 , 1965년 AC Glow 방전에 의해 SiOx 필름을  Capacitor에 적용하는게 개발되었다. 

*Thin Film증착방법 

 Thin Film을 증착하는 여러 방법중 물리적인 방법은 Sputtering과 Evaporation이 있으며 화학적인 방법은 Chemical vapor deposition (CVD)와 Atomic layer despisino (ALD)가 있다. 

일반적으로 sputtering은 Metal증착에 Evaporation은 Anti finger나 OLED같은 박막 유기막증착에 , CVD는 SiNx,SiO2등 무기막에  ALD는 좀 더 고급스런 , 얇은 두께에 투습이나 절연특성을 요구되는 무기막증착에 쓰이게된다. 

Damn!! CVD를 이용하여 성장시킨 다이아몬드 

2.원리 

CVD는 박막형성 제조의 대표적인 방법으로 박막품질과 도포성이 우수하다.   PECVD (Plasma enhanced CVD)가 대표적으로 초고온의 Plasma를 이용하여 증착하는 방식이다. Gas를 Diffusor를 통해 주입을 하고 Plasma를이용하여 박막에 증착하게된다.   RF Generator로 13.56MHz의 Signal을 만들어 주고 , Matching Box는 PM (Phase magnitude) sensor에서 읽은 값으로 전압을 낮추고 전압, 전류간의 위상차이를 줄이는 방향으로 계산하여 소자를움직이게 합니다.

 플라즈마는 고전압을 유도하여 가스 Breakdown을 일으키는 목적이 큽니다. 

3.CVD 종류 

CVD, PVD, PECVD가 있으며 각각 특장점이 있다. 

1.의미

사전적인 의미는 열이나 에너지를 가했을때 일련의 작은 폭발을 만드는것으로 지난 16세기에 네덜란드의 Sputteren에서  차용된 언어이다. 물리학적으로는 고속의 ion을 이용하여 Target에서 입자를 방출시텨 표면에  물질(Metal)을 증착시키는의미로 쓰인다. 

 1852년 발견이 되었고 ,1920는 Langmuir에 의해 Thin film증착에 사용하기 위해 기술이 적용되었다.  

*Thin Film증착방법 

 Thin Film을 증착하는 여러 방법중 물리적인 방법은 Sputtering과 Evaporation이 있으며 화학적인 방법은 Chemical vapor deposition (CVD)와 Atomic layer despisino (ALD)가 있다. 

일반적으로 sputtering은 Metal증착에 Evaporation은 Anti finger나 OLED같은 박막 유기막증착에 , CVD는 SiNx,SiO2등 무기막에  ALD는 좀 더 고급스런 , 얇은 두께에 투습이나 절연특성을 요구되는 무기막증착에 쓰이게된다. 

Damn!! SEM을 측정하기 위해 Pt로 Sputtering한 개미 

2.원리 

Target의 표면이 ion에 의해 충돌이 발생하게 되고 Target에 있는 입자가 튀어 나가서 반대면에 Wafer등에 증착이 되는 원리이다.  큰 영역의 Target에 얇은두께로 박막 증착하는데 유용하고 adhesion이 좋아 산업계에 필수 불가한 장비이다.  주로 불활성의 기체가 ion source로 사용되는데 일반적인 Gas로는 Ar이나N2가 쓰이게된다. 

 Sputtering의 Yield는 주로 ion의 종류, 에너지,방향, 압력에 의해 좌우된다. 

3.Sputtering종류 

Sputtering의 대표적인 장비유형으로는 DC (direct current) SPT가 있다. 진공상태에서 양극과 음극에 강력한 에너지를 걸어줘서 ion이 이동을 하게 되는데 주로 자석 (Magnetron) 을 적용하여 강한 전자기장이 걸리게 하여  ion particle이 Target에 좀 더 근접할수 있게 해준다. 

DC외에도 대중적으로 이용되는 Sputtering은 RF (Radio frequency) Type이 있다. 

일반적으로 13~15MHz의 Frequency를 이용하여 (+)(-)전환을 하며 , Density를 높히거나 비금속,  특히 SiO2 같은 Oxide증착등에 사용이 된다.  DC보다 공정조건이 까다로워 낮은 압력이 요구되고 Depo rate역시 낮다.

3.Sputter 장비업체  

2000년초반만해도  AKT, AF등 주로 미국업체 장비들이 Major였으나 , 국내에도 많은 업체에서 자체 생산을 하고있다.