직접회로공정 과제

1. 플라즈마란 ?

기체 상태의 물질에 계속 열을 가하여 온도를 올려주면 , 이온핵과 자유전자로 이루어진 입자들의 집합체가 만들어진다

물질의 삼태인 고체 , 액체 , 기체와 더불어 ' 제 4 의 물질상태 ' 로 불리어지며 이러한 상태의 물질을 플라즈마라고 한다

플라즈마의 생성물질 중에서 가장 낮은 에너지 상태인 고체에 열을 가하여 온도가 올라가면 액체가 되고 다시 열에너지가 가해지면 기체로 전이를 일으킨다 . 계속해서 기체가 더 큰 에너지를 받으면 상태전이와는 다른 이온화된 입자들이 만들어 지게 되며 이때 양이온과 음이온의 총 전하수는 거의 같아진다 . 이러한 상태가 전기적으로 중성을 띄는 플라즈마 상태이다

2. 플라즈마 식각은 ?

미세한 반도체 패턴을 형성하기 위해서는 , 플라즈마를 이용한 건식 식각 방법이 주로 사용된다 .

웨이퍼 위에 패턴을 형성하기 위한 건식 식각 방법으로 쳄버 내부에 적절한 기체를 주입하고 , 플라즈마를 형성 시킨 후 이온화된 입자들을 웨이퍼 표면과 충돌시킴으로써 , 물리적 혹은 화학적 반응에 의해 물질을 제거하는 방법이다 .

식각공정은 보통 사진공정 , 즉 광리소그라피(Photo-lithography) 공정 후 형성된 감광막(Photoresist) 패턴을 장벽 (barrier) 으로 하여 수행한다 .

3. 플라즈마 식각 과정 (1)

1. 식각하고자 하는 물질에 coating 을 하고 ,

2. 광리소그라피 공정에 의한 exposure 및 development 공정

3. 감광막 패턴을 형성4. 플라즈마 건식 식각 방법으로 증착막에

패턴을 형성한 후 , 감광막을 제거함으로써 하나의 증착층 (layer)위에 2 차원 형상의 패턴을 형성

4. 플라즈마 식각 과정 (2)

substrate

Film1. PR2.

Film depositionPR Coating

exposure

3.

4.

Development

5.

Plasma etching

6.

PR Stripping

5. 플라즈마 식각의 특징

이온 (Ar+) 의 수직 충돌에 의한 비등방성 식각 (anisotropic etching)처리가 가능해 매우 미세한 패턴 가공에 적합

화학액을 사용하지 않아 공정이 깨끗하며 안전함

그러나 이온충돌에 의한 물리적 에칭 특성으로 인해 , 특정 물질만의 선택적 식각이 어려움

6. C-MOS 란 ?

CMOS 는 반도체 소자를 반드는데 사용되는 공정 방법으로 + 쪽을 담당하는 PMOS 와 -(gnd) 를 담당하는 NMOS 를 상보대칭형으로 하여 만든 것을 의미함

NMOS 에 pull up 저항을 달거나 , PMOS 에 pull down 저항을 달아 만듬 . 이 경우 소비전력이 높고 , 속도가 느리다는 단점이 있다

보통 한 웨이퍼 상에 nmos 면 nmos, pmos 면 pmos 의 한종류만을 찍어내지만 , coms 공정경우는 well 이라는 공정을 통해 한 웨이퍼 상에 nmos 와 pmos 를 올려 조합하는 방식으로 소자를 만들게 된다

7. 문턱전압 (Vt) 이란 ?

Non ideal문턱전압 방정식

강반전이 일어나기 위한 전압 Vt

P 형인 반도체가 반전됨으로써 n 형 물질의 전도특성을 가짐으로 아래에 있는 p 형물질로부터 공핍영역에 의해 분리되어 있는 이 반전층은 MOS 트랜지스터 동작의 열쇠이다 .

8. Punch Through 란 ?

저농도의 도핑영역에 대한 근본적인 문제중 하나

소스와 드레인접합의 공핍층이 만나는 형상이 발생

전이영역의 폭 W 는 역방향 바이어스와 더불어 증가하며 , 주로 저농도의 도핑영역 속으로 확대되므로 W 가 영역의 전체 길이를 차지할 때까지 증가할 수도 있다 . 이 펀치스루의 결과로 예상되는 Vbr 의 값보다도 낮은 곳에서 항복이 이루어진다 .

9. Well (Junction)

원래 생산된 웨이퍼가 P 타입일때는 nmos 밖에는 만들지 못하므로 N-Well 을 만들어 pmos 도 만들수 있게 한것이며 즉 , N-Well 은 CMOS를 만들때 pmos 의 자리를 만들기 위해 생성한 것입니다 .

역시 P-Well 은 nmos 의 자를 만들기 위해 생성한 것입니다 .