반도체공정실험 | Cleaning & Oxidation, Photolithography, Dry Etching, Metal Deposition

 

 

 

Cleaning & Oxidation

먼저 Wafer Cleaning Process를 통해 Native Oxide와 Wafer 표면의 유기물, 이온, 금속 물질 등등의 이물질들을 제거한 뒤 Oxidation Temperature를 1000℃로 고정하고 Time을 조정하면서 실험변수가 Oxide 두께에 어떤 영향을 미치는지 알아보는 실험이다. 이때 Ellipsometry를 이용하는데 투명한 박막과 기판의 경계면에 반사하는 빛의 반사율과 편광각을 측정함으로서, 박막의 굴절율과 두께를 동시에 구할 수 있다.

 

1. 실험 방법

1) 실험변수 설정

① Oxidation Time – 2시간, 4시간, 6시간

 

2) Wafer Cleaning

① 100방향성 p-type Si wafer 준비

② BOE(Buffered Oxide Etchant)용액에 Si wafer를 30분간 담그고 세정 세정한다. 이때 native oxide, 유기물, 이온, 금속물질들이 같이 제거된다.

③ BOE 세정 후 wafer를 QDR(Quick Drain Rinse)를 이용해서 DI water에 세정해준다.

④ Spin dryer에 넣고 건조시킨다. 10분간 700rpm으로 작동시킨다.

⑤ 물을 떨어뜨려 Hydrophobic suface여부를 확인한다.

 

3) Oxidation Process

① Cleaning 과정 후 Wafer를 tube furnace에 넣는다.

② Oxidation 온도는 1000℃, 시간은 2시간, 4시간 ,6시간 환경으로 각각 설정한다.

③ Oxidation 마치고 Ellipsometer를 사용하여 Oxide 두께를 측정한다.

④ Deal-Grove Model을 이용하여 값을 비교해본다.

 

 

Photolithography

실험에선 Developing time을 2분으로 고정하고 Exposure time을 조정 9초, 15초, 21초, 27초로 바꿔가면서 Photolithography를 진행하였을 때 PR두께에 어떤 변화가 있는지 관찰하는 것이 목적이다.

 

1. 실험 방법

1) 실험 과정

① Cleaning 과정을 마친 시료를 200℃에서 10여분 간 dehydration 시킨다.

② 시료를 HMDS 증기에 10여분간 노출시킨다.

③ 시료 위에 감광제를 뿌린 후 고속 회전하여 원하는 두께로 코팅한다.

④ 약 100℃의 핫플레이트에서 수분 간 soft baking을 한다.

⑤ 수 분간 시료를 대기 중에 놔둬 relaxation 시킨다.

⑥ 포토마스크와 사료를 align 한 후 9초 간 exposion한다.

⑦ exposion이 끝난 후 시료를 TMAH 용액에 2분간 담궈서 현상한다.

⑧ Photolithography 공정이 끝난 시료는 광학현미경 또는 FE-SEM을 통하여 PR 두께 변화를 측정한다.

⑨ exposion 시간을 15초, 21초, 27초로 바꿔가며 위 과정을 반복한다.

 

728x90

 

 

Dry Etching

Etching은 Photolithography을 실시 한 후, Si와 전극사이 접촉 공간을 만드는 공정이다. Si Wafer를 Plasma를 이용하여 식각하는 공정 후 FE-SEM을 이용하여 SiO₂의 inspection을 측정하였다. Source Power는 100W, Bias Voltage는 –80V라고 고정하고, C₄F₈를 반응기체로 사용하였다. time을 3분 6분 9분으로 바꿔가며 시간에 따라 etching이 어떻게 되는지 관찰했다.

 

1. 실험 방법

1) 실험 변수 설정

① Etching Time – 3분, 6분, 9분

② Source Power – 100W, -80V

 

2) Etching process

① 전단계(photo lithography)를 거친 시료를 ICP반응 용기(chamber) 안에 넣는다.

② Chamber를 진공상태로 만든다. 10^-3 Torr 이하로 만든다.

③ Plasma gas로 C₄F₈ gas와 Ar gas를 주입한다.

④ Source power를 100W로 하여 코일에 전류를 인가한다.

⑤ Etching한다.

⑥ Oxide 두께를 측정한다.

⑦3분, 6분, 9분까지 측정한다.

⑧ Etching Time – 3분, 6분, 9분

⑨ Source Power – 100W, -80V

 

 

Metal Deposition

금속 증착은 반도체에서 Etching공정 후 전극을 형성하기 위해 Si Wafer 위에 금속을 증착시키는 공정이다. 이후 Four-point-probe를 이용하여 면저항을 측정하여 어떤 재료가 면저항이 좋은지 측정하는 실험이다.

 

1. 실험 방법

1) 실험 변수 설정

① Type of metals – Tl, Cr, Zn

② Thickness of film – 30㎚(고정)

 

2) Metal Deposition Process

① 흑연 도가니에 Tl을 잘게 잘라 넣는다.

② e-beam evaporator 내부에 substrate로 위치시킨다.

③ E-beam evaporator에서,E-gun을 통해 냉각수를 넣어주고, main power을 켜준뒤 로타리 펌프를 통해 foreline valve을 열어 저진공을 잡아준다.

④ 10mm torr가 되면 즉 저진공 상태이므로 고진공을 잡아주기 위해 TMP 펌프를 켜준다.

⑤ TMP펌프가 Normal이 떳을 때 이온게이지를 킨다

⑥ Cr, Zn 로 바꿔가며 실험한다.

⑦ Four-point-probe를 이용하여 metal deposition이 끝난 세 개의 wafer(Tl, Cr, Zn)의 면저항을 측정한다.

 

 

[반도체공학]웨이퍼 제조공정 - 흐름 1부

 

[반도체공학]웨이퍼의 종류

 

[반도체공학]밀러 지수(Miller-lndex)

 

 

 

[반도체공정실험]Cleaning & Oxidation, Photolithography, Dry Etching, Metal Deposition 레포트