반도체 증착 공정 CVD(Chemical Vapor Deposition)의 증착 원리에 대해서 공부해봐요

 *목차*

1. CVD(Chemical Vapor Deposition) 이란?

2. CVD 방식의 박막 증착 원리

3. CVD 장단점

1. CVD(Chemical Vapor Deposition) 이란?

-. 반도체 증착 공정 방식 중에서 "PVD"와 "CVD"가 있는데요.

"CVD"란 'Chemical Vapor Deposition'의 약자로

이름 그대로 화학적인 반응으로 박막을 증착하는 방식이에요.

(** 이전 글 중에 PVD에 대해 정리한 포스팅이 있으니 참고하세요~)

CVD 방식은 Chamber에 반응성 기체(Gas)를 주입하고

열 또는 플라즈마와 같은 에너지를 가하면 

화학반응이 일어나고 기판에 박막을 형성해요.

CVD는 상압에서 증착하느냐(APCVD, Atmospheric Pressure CVD)

저압에서 증착하느냐(LPCVD, Low Pressure CVD), 

플라즈마를 이용하느냐(PECVD, Plasma Enhanced CVD)에 따라서

종류가 나뉘어요.

각 종류마다 특징이 달라요.

이후에 CVD 종류마다 공부해서 포스팅해 볼 예정이에요.

2. CVD 방식의 박막 증착 원리

-. 그럼 CVD는 화학반응으로 증착이 된다는데

어떻게 반응을 해서 증착이 되는지 알아봤어요.

CVD 증착을 할 때

CVD 챔버 내에서는 증착을 위한 '반응성 기체(Reaction gas)'가 

기판 표면 위에서 일정한 속도로 흐르고 있어요.

그런데 기판 표면에서는 마찰로 인해서 Gas의 흐름 속도가 '0'으로 줄어들게 되는데

이러한 영역을 '정제층(Boundary layer or Stagnant layer)'이라고 해요.

(1) - (2) 

: 정제층에서 반응성 Gas는 웨이퍼에 흡착이 되는데, 그러면 Gas의 농도가 낮아지고

상대적으로 Gas 농도가 높은 주변에서 정제층으로 계속 유입이 되면서

기판 표면에 반응성 Gas가 공급이 돼요.

(3) - (4) - (5)

 : 기판 표면에서 Gas는 화학반응으로 박막(Film)이 증착이 되고 

생성물(By-product)는 챔버 밖으로 배출이 돼요.

3. CVD 장단점

* 장점

-. 산화막을 열산화막 대비 저온에서 증착이 가능함.

-. 박막 두께 조절이 쉬움.

-. 기판 접합성이 좋음.

-. Step coverage가 좋음.

-. 빠른 증착 공정이 가능함.

* 단점

-. 가연성, 폭발성, 유독성, 부식성 등 성질을 가진 Gas의 사용으로 위험성이 있음.

-. PVD 비해 오염되기 쉬움.

-. 전구체 물질을 찾기 까다로움.

-. 고온 공정으로 기판에 손상을 줄 수 있음.