반도체 증착 공정 PECVD(Plasma Enhanced CVD) 플라즈마를 이용한 화학적 증착 방법

 *목차*

1. PECVD(Plasma Enhanced CVD) 공정 이란?

2. PECVD 공정의 장단점

1. PECVD(Plasma Enhanced CVD) 공정 이란?

-. 이번 포스팅에서는 반도체 증착 공정(Deposition) 중에서

CVD(Chemical Vapor Deposition) 방식 중 하나인

"PECVD(Plasma Enhanced CVD)"에 대해서 정리해 봤어요.

(** 이전 포스팅에서 다른 CVD 종류를 정리해봤으니 참고하세요~)

 

CVD 방식의 증착 공정은 

반응 Gas를 기판 표면에서 화학반응을 일으켜서 박막을 증착하는 공정이에요.

CVD 방식은 보통' 열에너지'를 이용해서 Gas의 화학반응을 유도해서 박막을 증착하는데요.

PECVD는 저압에서 열에너지도 이용하지만 Plasma를 같이 이용해서 반응에너지를 올려

박막을 증착하는 CVD 방식이에요.

(**Plasma에 대한 내용은 이전 포스팅에서 정리해봐서 자세한 설명은 생략할게요.)

PECVD의 Chamber를 보면

Plasma를 발생 시키기 위해서 Wafer가 없는 전극(Electrode) 쪽에 Power를 연결하는데

보통 상부에 있어요. 

그리고 반대편 전극에는 증착이 필요한 Wafer를 두는데 

만약 Power를 Wafer가 있는 전극에 연결하면

Wafer 표면에서 Sputtering이 일어나고 증착이 아닌 식각(Etching)이 돼요.

Power가 연결된 상부 전극에는 작은 구멍이 뽕뽕 뚫려 있는데

이 구멍을 통해서 반응 Gas가 Chamber 내부로 균일하게 흘러 들어와요.

이 부분의 Parts를 보통 "Shower Head"라고 불러요.

Wafer가 놓이는 반대편 전극은 가열이 되면서

Plasma와 열에너지로 Wafer 표면에서 Gas의 화학반응을 유도하고

박막 증착이 이루어져요.

2. PECVD 공정의 장단점

초기 CVD는 대기압 상태의 Chamber에서 열에너지로 증착을 했는데요. 

(APCVD, Atmospheric Pressure CVD)

고압에서 공정을 진행하니 화학반응이 많아 증착 속도는 빨랐으나

Chamber 여기저기 많은 화학반응으로 인해 Particle 오염이 될 수 있고

'Step Coverage'가 안 좋다는 단점이 있어요..

그래서 저압 환경에서 진행하는 공정 방식이 LPCVD(Low Pressure CVD)에요.

LPCVD 방식으로 증착을 하면 Step Coverage, 박막 순도, 균일도가 좋아요.

대신 증착 속도가 느려지고 APCVD 방식보다 고온에서 진행해야 되는 단점이 있어요.

(APCVD - 350~400℃, LPCVD - 550~900℃)

PECVD(Plasma Enhanced CVD) 방식은 

LPCVD와 동일하기 저압에서 공정이 진행되는데요. 

대신 반응에너지로 열에너지 뿐만아니라 Plasma도 같이 이용하기 때문에

보다 빠른 증착 속도의 장점이 있어요.

그리고 LPCVD 보다 비교적 저온에서 공정이 가능해요. (300~400℃)

또 Step Coverage도 좋은 장점이 있어요.

대신 Plasma 방전을 이용하기 때문에 Wafer에 Plasma Damage를 입히거나

Film에 불순물이 포함되면서 LPCVD 보다 박막 품질이 안 좋은 단점이 있어요..

 

**공부하면서 정리했는데 오류가 있으면 댓글로 알려주세요.