반도체 기초 5. CVD ALD PVD 공정의 차이점과 장단점

안녕하세요 오늘은 반도체 공정 관련한 기초인 PVD(Physical vapor deposition), CVD(Chemical vapor deposition), ALD(Atomic layer deposition)에 대해 간략하게 알아보겠습니다. 또한 PVD CVD ALD의 각 공정의 차이점과 장단점에 대해서도 알아보겠습니다.

 

우선 PVD입니다. Physical 이라는 말에서 알 수 있듯이 물리적인 에너지로 증착을 시키는 장비입니다. 열,충격 등 다양한 방법으로 가능하며 그것에 따라서 스퍼터링방법, 열 증착방법으로 나뉩니다. PVD 를 이해하는 방법은 간단합니다. 위나 아래에 타겟이 있고 그 반대면에 증착하려는 기판이 있는 상태에서 열이나 스퍼터링으로 타.겟.을 괴롭힙니다. 그러면 타겟의 표면에서 증착하고자 하는 물질이 떨어져나오고 이것들이 기판에 달라 붙습니다. 아주 간단하죠?

어우 그리기 귀찮네요..

다음은 CVD 입니다. PVD는 빠른 공정이 가능하고 대면적등 다양하게 사용하지만 한마디로 타겟을 후드려패고 막 떨어지는걸 기판에 붙이는거라 기판의 퀄리티가 좋지 않습니다. 그래서 많이 사용하는 CVD가 있습니다. CVD는 Chemical이라는 말처럼 화학적으로 기판을 성장시킵니다.

 

타겟이 없는대신에 증착하고자 하는 물질이 포함된 gas나 liquid를 넣어줍니다. 그러면 챔버(Chamber)에서 적절한 형태로 분해가되고 그것들이 기판을 굴러다니며 반응하게 됩니다.

살짝만 바꿔서 나타낸 CVD 실제와는 다를테니 느낌만 잡아가세요..

 ALD는 CVD의 기술을 더 끌어올린것으로 ATOMIC LAYER 라는 말에서 보시는것처럼 원자를 한층한층 쌓는 기술입니다. CVD는 원료를 그냥 넣었다면 ALD는 하나하나 넣어서 한층을 다깔고 그 위에 반응물질을 올려 반응시키고 다시 한층 깔고 반응 물질을 올리고를 무한반복하는것이죠. 언제까지? 원하는 두께가 될 때까지.

남 보여주기 민망한 그림..1-2-3-4-1-2-3-4를 반복한다고 생각하시길.

아무튼 이렇게 진행합니다. 

 

이제 각자 장단점을 말해보면 PVD는 그야말로 빠른공정이 가능하지만 막이 그야말로 막 쌓여서(죄송함다..) 퀄리티가 나쁩니다. 반면에 ALD는 하나씩 잘 쌓다보니 퀄리티는 좋지만 공정시간이 매우 늦어집니다. CVD는 이 장단점들을 중간치로 잘 가지고 있는 공정이구요. 공정으로 인한 소자의 크기가 점점 줄어들면서 STEP COVERAGE가 중요해지면서 점차 공정들이 ALD로 향하는 중입니다.

 

 

반도체 공정 기초1. step coverage, Aspect ratio란 무엇인가

 

자세한건 여기서 확인하시면 됩니다.

 

그럼 20000~

 

반도체 기초 6. sputtering 원리와 공정 및 pre-sputtering