머리로는 알고있어도 막상 온전히 이해하고 적용하는건 쉽지 않다. 특히나 반도체를 공부할때는 다양한 공정들과 각각의 공정들이 어떤 원리로 발생하는지 알아야하는데 대부분 플라즈마를 이용한 건식공정이 대부분이고 하나의 현상만 발생하지 않아 헷갈리는 경우가 많다. 그런면에서 오늘은 증착과 이온주입의 차이점과 그 비교를 통해 두 공정에 대한 이해를 해보려한다.
우선 증착은 그야말로 찔 증과 붙을착 단어처럼 무언가 물체를 가열시키거나 증발시켜 그 가열되어 떨어져 나온 물체를 다른 물체에 올리는 공정이다. 여기서 증착의 중요한점은 막을 위로 쌓는다고 가정했을때 시간당 증착되는 두께만큼 총 물체의 두께도 증가하는것이다.
예를들어 10mm의 기판에 시간당 1mm로 증착되는 물질을 가정하면 2시간이 지나면 총 기판의 두께는 12mm가 될 것이다.
일반적으로는 물리적 방법인 PVD(Physical Vapour Deposition)와 화학적 방식인 CVD(Chemical Vapour Deposition)방식이 있으며 플라즈마가 혼합된 PECVD(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition)등도 사용된다.
그렇다면 이온주입은 앞선 증착과 어떤 부분에서 다른가하면
이온주입은 증착과는 달리 총 두께의 변화가없다.
위 간단한 그림으로 보이듯 일반적인 상황에서는 implantation 방식이 유리하다. 반도체 공정등은 일반적으로 샤워헤드나 기타 히터 및 다양한 기구물을 사용하는데 이는 기판과 기구의 간극이 변할시에 공정의 변화도 생긴다. 따라서 증착보다는 일반적으로 implantation 이 유리하며 미세공정의 발달과 공정시간 축소로 챔버 내부의 온도가 높은 경우가 많은데 증착의 경우 기판과 증착물의 열팽창률이 달라 증착물이 뜯어져 나오거나 갈라져 공정에 영향을 줄 가능성이 높다.
반면에 Implantation 방식은 기판두께가 변함이 없으며 수 um이상의 변화가 생기는 일반적인 증착공정과 달리 1~10000Å 단위로 내부 침투하기 때문에 우리가 직접적으로 사용되는 표면(Surface)정도만 변한다. 그리고 증착공정은 올린 물질 그대로인 경우가 대부분이고 이온주입 방식은 거대한 에너지를 가지고 입사하면서 열과 충돌에너지로 인해 기판과의 화합물을 만들어내는 경우가 많아 더 안정적이다.
종합하면 이온주입 방식과 증착공정의 차이점은
기판 두께의 변화가 메인이며
화합물의 형성여부, 열팽창률로 인한 파괴, 생성가능한 두께등이 있다.
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