마이크로 및 나노 공정 | 박막 증착 공정 소개
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박막 증착(코팅)이란 무엇인가요?
박막 증착 (도금)은 기판 재료에 박막 코팅을 형성하고 증착하는 공정입니다.기판에 다양한 재료의 박막을 증착하는 것은 마이크로 및 나노 공정의 가장 중요한 수단 중 하나입니다.필름에는 기판 성능의 특정 요소를 수정하거나 개선하는 데 사용할 수 있는 다양한 속성이 있습니다. 예를 들어 투명성, 내구성, 긁힘 방지, 전기 전도도 또는 신호 전송률 증가 또는 감소 등이 있습니다.박막 증착 두께는 나노미터에서 미크론 규모까지 다양합니다.
박막 증착은 소비자 가전, 반도체 레이저, 광섬유 레이저, LED 디스플레이, 필터, 화합물 반도체, 정밀 광학, 현미경 및 미세 분석 샘플 슬라이드, 의료용 임플란트 등 다양한 광전자, 고체 및 의료 기기 및 제품 생산에 있어 중요한 제조 단계입니다.
박막 증착 공정 유형 및 장단점 비교
마이크로 및 나노 공정에 사용되는 가장 일반적인 박막 증착 공정은 다음과 같습니다.물리적 기상 증착(PVD)와 함께화학 기상 증착(CVD).
물리적 기상 증착(PVD)은 진공 상태에서 원료를 가열하여 원자나 분자가 원재료 표면에서 빠져나가도록 하여 기판 위에 박막을 성장시키는 방법입니다.물리적 기상 증착의 주요 방법은 진공 전자빔 또는 저항 기상 증착, 스퍼터 코팅, 아크 플라즈마 코팅, 이온 코팅, 분자 빔 에피택시 등입니다. AEMD의 전자빔 증착 시스템과 스퍼터링 시스템은 모두 물리적 기상 증착 방식입니다.
사물물리적 기상 증착(PVD) 열 증착 증착과 플라즈마 스퍼터링 증착의 두 가지 주요 범주로 나눌 수 있습니다.열 증착 증착.저항 증착 증착, ,전자빔 증착 증착(a) 다음은 전 세계에서 가장 일반적이고 가장 인기 있는 제품입니다.플라즈마 스퍼터링 증착:: 다음DC 스퍼터링, RF 스퍼터링, 마그네트론 스퍼터링, 이온화 PVD.
화학 기상 증착(CVD)은 기체 물질을 고체 표면에 화학적으로 반응시켜 그 표면에 증착시켜 안정적인 고체 필름을 형성하는 공정입니다.1) 반응 가스의 기판 표면으로의 확산, 2) 반응 가스의 기판 표면 흡착, 3) 기판 표면에서 생성된 기체상 부산물을 표면에서 분리, 4) 남은 반응물로부터 클래딩 층 형성의 네 가지 주요 단계가 있습니다. 플라즈마 및 레이저 지원과 같은 기술을 사용하면 화학 반응을 크게 촉진하여 더 낮은 온도에서 증착이 이루어질 수 있습니다.
화학 기상 증착(CVD)저압(LPCVD), 대기압(APCVD), 원자층 증착(ALD), 플라즈마 강화(PECVD) 및 금속 유기 화합물(MOCVD)을 포함합니다.
원자층 증착(ALD)화학 기상 증착(CVD)의 일종으로, 기판 표면에 단일 원자막 형태로 물질을 한 층씩 도금할 수 있는 방법입니다. 원자층 증착은 일반적인 화학 증착과 유사합니다. 그러나 원자층 증착 시 새로운 원자층의 화학 반응이 이전 층과 직접적으로 연관되어 한 번의 반응당 하나의 원자층만 증착할 수 있습니다.
다양한 필름 증착 방법의 장단점 비교
| 장인 정신 | 원자층 증착 (ALD) | 물리적 증기 증착 (PVD) | 화학 증기 증착 (CVD) | 저압 화학 기상 증착 (LPCVD 퍼니스 튜브) |
|---|---|---|---|---|
| 증착 원리 | 화학적 표면 포화도 반응-증착 | 증발-통합 | 기체상 반응 - 증착 | 저압 화학 기상 증착 (스토브 및 튜브) |
| 증착 프로세스 | 층류 성장 | 핵 생성 성장 | 핵 생성 성장 | 핵 생성 성장 |
| 테라스 커버리지 | 우수 | 일반 | 양호 | 양호 |
| 입금 비율 | slow | 빠른 | 빠른 | 느린 |
| 증착 온도 | 낮음(500°C 미만) | 낮음 | 높음 | 더 높은 |
| 동질성 | 우수 0.07 - 0.1nm | 일반 약 5nm | 더 나은 0.5 - 2nm | 더 나은 |
| 두께 제어 | 반응 주기 수 | 증착 시간 | 증착 시간 증기상 분압 | 증착 시간 가스 비율 |
| 재료 | 불순물이 거의 없는 균일성 | 무결점 | 불순물 제거 용이 | 무결점 |
필름 유형 및 적용 시나리오
| 필름 유형 | 분류 | 박막 증착 재료 | 애플리케이션 |
| 반도체 | 폴리실리콘 | SiH4(실란) | MOS 게이트, 고가 저항기 등 |
| 단결정 실리콘 | SiH₂Cl₂(디클로로실란, DCS) | 전력 장치 등을 위한 단결정 에피택셜 레이어. | |
| SiHCl3(트리클로로실란, TCS) | |||
| SiCl4(염화규소, 실테트) | |||
| 비정질 실리콘 | SiH4(실란) | 알파-Si 태양 전지, 소스/드레인 트렌치 영역 등 | |
| 유전체 품질 | Si02(이산화규소) | SiH4, O2 SiH4, N20 Si(OC2H5)4(테트라에톡시실란), O2/O3 | 가장 널리 사용되는 유전체 필름, STI, 게이트 산화물, 측벽, PMD, IMD, 레지스트, 하드 마스크 등이 있습니다. |
| Si3N4/SiN(질화규소) | SiH4, N2O, N2, NH3 C8H22N2Si [ 비스(테트-부틸아미노)실란 ] | 에칭 스톱 레이어, 하드 마스크, 패시베이션 레이어 등 | |
| SiON(질화 규소) | SiH4, N2O, N2, NH3 | 반사 방지 레이어, 산화물 그릴, 하드 마스크 등이 있습니다. | |
| PSG/BPSG (인규산염/보로실리케이트 유리) | 실란, 보란, 포스포란 등 | PMD, 패시베이션 레이어 등 | |
| 저유전체(Low-K) 소재 | 폴리이미드(PI) 등 | PMD에서 SiO2 대체 | |
| 고유전체(High-K) 소재 | Hf, O2, SiO2 등 | 그리드 미디어 레이어에서 SiO2 교체 | |
| 금속 금속 화합물 | W(텅스텐) | WF6(육플루오르화텅스텐), SiH4, H2 | 전기 필름, 광학 필름, 경질 필름, 부식 방지 필름, 접촉 구멍, 관통 구멍, 게이트 등. |
| WSi2/TiSi2 /CoSix/NiSi | WF6, 실란 등 | 소스/드레인/게이트의 실리사이드 레이어 | |
| TiN | Ti[N(CH3)2]4 [테트라키스(디메틸아미노)티타늄]4 [ 테트라키스(디메틸아미노)티타늄 ] | 배리어 레이어, 금속 그릴 등 | |
| Ti | TiCl4(염화티타늄) | ||
| Ta/TaN | |||
| Au/Al/Cu | 금속 레이어, 금속 격자 등 |
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