반도체의 원리와 종류 와 제조 공정

목차

제5장 반도체 공정기술

5.1 반도체 공업

5.2. 반도체 제조 원료

본문내용

서 가스와 함께 주입된다. 비록 FZ 결정이 Cz 결정에서 발견되는 산소보다 1% 정도 적게 가지고 있지만, FZ 결정으로 만든 집적회로가 더 좋다는 증거는 없으며, 아마 Cz내에 존재하는 산소의 이로운 진성 게터링효과(Intrinsic Gettering effect) 때문일 것이다.
5.2.1.3 그 외의 결정 성장법
액상의 실리콘과 접촉하는 실리카 도가니가 필요없는 장점을 가지며 대량의 액상 실리콘을 자신의 큰 표면 장력에 의하여 도가니 모양의 RF 코일에 넣고 전기장을 형성하여 실리콘 경정을 성장 시키는 냉각 도가니법(Cold Crucible Method)과 도가니 안에 씨드를 넣은 후 용융시키고, 이것을 바닥으로부터 위로 천천히 냉각시켜 도가니 내에서 결정을 성장시키는 경사 냉각법(Gradient Freeze Method)등이 있으며 Ⅱ-Ⅳ족 단결정을 생산하기 위한 수평-수직 브리드만(Bridgman)법이나 Ⅲ-Ⅴ족 단결정을 생산하기 위한 액상 포획(Liquid-encapsulated Cz법이 있다.
5.2.2 반도체 가스와 약품
반도체 재료는 웨이퍼 제조공정용, 웨이퍼 처리공정용과 조립공정용으로 나눈다. 웨이퍼 제조공정은 실리콘( 혹은 화합물반도체 )기판을 제조하는 공정으로서 기판소재, 연마재, 고순도가스 등이 사용되며 웨이퍼 처리공정에는 포토레지스트, 포토마스크, 현상액, 레지스트, 제거액, 세정액, 반도체용 고순도가스, 스퍼터링 타겟소재 등이 있다. 조립공정은 반도체를 최종제품으로 마무리하는 단계로 여기에는 리드프레임, 본딩와이어, 패키지재료, 마킹용 약품 등이 사용된다.
표1. 반도체 재료의 분류
구분
반도체 제조공정
단위공정
관련재료
비고
FAB 재료
웨이퍼 제조공정
단결정 성장공정
연마공정
Epitaxial 공정
기판재료
연마재
반도체용 가스
Si, GaAs
고순도 가스
회로원판제조공정
노광공정
Photomask
웨이퍼 처리공정
박막형성공정
현상액도포공정
노광공정
에칭공정
Resist 제거공정
확산공정
배선공정
세정공정
반도체용 가스,
고순도 약품
Photoresist, 현상액
-
반도체용 가스
Resist 제거액
반도체용 가스
Sputtering Target
금속재료
세정액
어셈블리재료
조립공정
웨이퍼절단공정
Bonding공정
패키징공정
테스트공정
-
Lead Frame
Bonding Wire
패키징 재료
Fe Alloy, Cu
Au, Cu
EMC, Ceramic, Pt, Ag paste
5.2.2.1. 반도체 특수가스
반도체용 가스는 일반적으로 화학적인 활성을 가지고 있으며 폭발성, 독성, 부식성이 강하다. 그러므로 제조에서 소비에 이르기까지 총체적인 공급계통에 있어 고도의 안전대책이 필요하다.
대부분의 반도체 공정에서 가스가 사용되며 칩의 제조공정에 이용되는 가스의 종류를 용도별로 분류하면 분위기 가스, Epitaxial, Doping 가스, 성막용 가스(CVD), 에칭가스등으로 나눌 수 있다.
표2. 용도별 반도체 재료 가스
용도
가스명
분위기 가스
N2, O2, H2, Ar
Epitaxial
SiH4, SiH2Cl2, SiHCl3, SiCl4
Doping gas
AsH3, PH3, B2H6, PCl3, BCl3, SbH3
막형성가스
(CVD)
SiO2막
PSG or BSG막
Si3N4막
SiH4, SiH2Cl2, SiCl4, O2, NO, N2O
SiH4, SiCl4, PH3, B2H6
SiH4, SiH2Cl2, SiCl4, NH3
에칭가스
기상에칭
플라즈마에칭
이온빔 에칭
반응성 Sputter
Cl2, HCl, SF6, HF, HBr
CF4, BCl3, C3F8, NF3, SiF4, C2F8
CF4, SiF4, CHF3, CuF3, NF3, C3F8, BCl3
O2
표3. 드라이에칭에 사용되는 가스의 종류
방식
막종
Gas
성장온도(℃)
용도
감압 CVD
Poly Si
P doped
Poly-Si
SiO2
SiH4
SiH4+PH3
SiH4+NH3
SiH2Cl2+NH3
SiH4+N2O
～650
～650
～800
～750
전극
전극
용량막
로고사형성
사이드월
상압 CVD
SiO2
BPSG
SiH4+O2
SiH4+O2+PH3+B2H6
～400
층간막
플라즈마 CVD
SiO2
Si3N4
Shh4+N2O
SiH4+O2
SiH4+NH3
SiH4+N2
～300
～300
층간막
Cover막
표4. CVD용 Gas
가공재료
분류
반응가스
Si
F계
Cl-F계
Cl계
Br계
CF4, SF6, NF3, SiF4, BF3, CBrF3, XeF2
CClF, CCl2F2, CCl3F, C2ClF, C2Cl2F4
CCl4, SiCl4, PCl3, BCl3, Cl2, HCl
HBr, Br2
SiO2
F-H계
F/C<4
CHF3, CF4+H2
C2F6, C3F8, C4F8
AL합금
Cl계
Br계
CCl4, BCl3, SiCl4, Cl2, CCl2F2, CCl3F
Br2,BBr3
5.2.2.2 반도체 화학약품
표 5에 반도체 공정중 사용되는 약품들을 열거해 놓았다.
공정
용도
사용약품
세정
유기물 일반제거
레지스트잔사제거
이온장 오염물 제거
원자장 이온물 제거
아세톤, 이소프로필알폴, 메탄올, 크실렌 트리클로로에틸렌, 메틸렌 클로라이드
H2SO4-H2O2 혼합액
NH4OH-H2O2-H2
HCl-H2O2-H2O-D.I.water
HCl-H2O2-H2O, H2SO4-H2O2
NH4OH-H2O2-H2O
에칭
산화규소막
규소
알루미늄 배선
SiO3N4막
GaAs
HF-H2O혼합액, HF-NH4F 혼합액
HF-HNO3-CHCOOH, KOH, 히드라진-IPA혼수합수용액, 에틸렌디아민-카테콜
H3PO4-HNO3-CH3COOH-H2O,HNO3-H2O
H3PO4
H2SO4-H2O2-H2O
포토리소그래피
포토레지스트
포토레지스트용 신나
현상액
린스액
레지스트박리제
기판표면개질제
감광성폴리머를 yd제에 녹인액
크실렌, 지방족계탄화수소
(네가티브용)지방족계탄화수소
(포지티브용)유기아민계혼합액, 규산소다, 인산소다
(네가티브용) n-부틸아세테이트
(포지티브용) H2)
성분불명의 전용박리제
유기클로로실란, 헥사메틸디실라잔
건조
증기건조
프레온, 에탄올, 이소프로필알콜

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