반도체 리소그래피란?
반도체 리소그래피() 또는 포토 리소그래피()는 반도체 리소그래피()의 일종으로, 대형 유리판으로 만들어진 포토마스크에 그려진 매우 복잡한 회로 패턴에서 초고성능 렌즈의 축소판으로 전환하여 웨이퍼로 알려진 실리콘 기판에 노출되는 공정이다. 명료한 말로 표현하자면, 집적회로(IC)의 제작은 반도체(예: 실리콘) 기판에서 수행되는 물리적, 화학적 공정의 합성을 요구한다. 공정 분류에서 다양한 공정은 필름 증착, 패턴화, 반도체 도핑으로 구분된다. 폴리실리콘, 알루미늄, 그리고 다양한 형태의 이산화규소, 질화규소 및 기타로 분기된 구리와 절연체의 도움으로 두 도체의 필름은 트랜지스터와 그 구성 요소를 연결하고 설정하는 데 사용된다. 실리콘의 다양한 영역을 선택적으로 도핑함으로써 실리콘 웨이퍼의 전도성이 전압의 인가에 따라 변화할 수 있다. 이러한 다양한 구성 요소의 구조나 모델의 생성으로 수백만 개의 트랜지스터를 함께 구성하고 배선하여 현대 마이크로 전자 장치의 복잡한 회로를 형성할 수 있다. 이러한 모든 과정의 기본은 리소그래피 또는 포토 리소그래피라고 한다. 즉, 기판에 후속 패턴 전환을 위한 3차원 릴리프 이미지를 구축한다.
1. 리소그래피
리소그래피는 포토마스크에서 웨이퍼 표면까지 변환 패턴을 수행하는 데 사용됩니다. 패턴화된 정보는 웨이퍼 상단에 도포된 포토레지스트 층에 기록됩니다. 포토레지스트는 빛(자외선)이나 다른 광원(예: X선)에 노출될 때 물리적 성질을 변화시켜야 한다. 리소그래피의 주요 측면인 포토레지스트는 (습식 또는 건식) 에칭 또는 con1에 의해 개발된다. 리소그래피 리소그래피는 포토마스크에서 웨이퍼 표면까지 변환 패턴을 수행하는 데 사용됩니다. 패턴화된 정보는 웨이퍼 상단에 도포된 포토레지스트 층에 기록됩니다. 포토레지스트는 빛(자외선)이나 다른 광원(예: X선)에 노출될 때 물리적 성질을 변화시켜야 한다. 리소그래피의 주요 측면인 포토레지스트는 (습식 또는 건식) 식각에 의해 개발되거나 노출을 통해 휘발성 화합물로 전환되어 개발된다. 마스크에 의해 정의된 패턴은 저항의 유형이 양수인지 음수인지에 따라 개발 후 제거되거나 남는다.
2. 식각
식각은 패턴을 생성하기 위해 원하지 않는 물질을 선택적으로 제거하는 데 유용합니다. 이러한 제거 물질의 패턴은 식각 마스크로 알려져 있다. 추가 공정의 대상이 되는 재료의 부품은 남아 있어야 하며 마스크로 보호되어야 합니다. 상기 마스크되지 않은 물질은 1) 습식(화학식) 및 2) 건식(물리식)의 두 가지 방법으로 제거할 수 있다. 웨트 에칭은 등방성이 될 정도로 품질 강도가 매우 높아(다른 방향으로 측정할 때 동일한 값을 측정함) 적용을 제한하고, 시간을 잡는 데 어려움이 있을 것이다. 반면에 건식 식각은 습식 식각에 비해 이방성이 높지만 선택성이 떨어진다.
3. 증착
집적 회로 제조 과정에서 서로 다른 특성을 갖는 다양한 재료의 층이 증착된다. 리소그래피 증착 단계의 가장 중요한 두 가지 측면은 1) 물리적 증기 증착(PVD)과 2) 화학적 증기 증착(CVD)이다. 물리적 증기 증착 시 높은 운동 에너지를 가진 가스 이온은 스퍼터 타겟으로부터 입자를 스퍼터하여 저압 플라스마 챔버를 생성한다. CVD의 방법론은 높은 온도에서 기판 표면의 가스 혼합물인 두 가지 화학반응을 모두 포함하는 것이다. CVD를 적용하기 위해서는 온도(고온)의 현저한 속도 요구 사항이 가장 많이 제한됩니다. 이 문제는 PECVD라고도 알려진 플라스마 강화 화학 증기 증착의 도움으로 피할 수 있다. 증착 기술의 중요한 측면과 결정 요인은 증착된 재료, 특히 층 두께의 비변동성이다.
4. 화학적 기계적 평탄화
식각, 증착 및 산화 등의 공정은 웨이퍼 표면의 지형을 비평면 표면으로 변환하는 데 도움이 됩니다. CMP라고도 알려진 화학적 기계적 평탄화는 화학 슬러리의 도움으로 웨이퍼 표면을 평탄화하는 데 사용됩니다. 이 과정의 일부로서 평면의 표면은 리소그래피 공정이 정확하고 고품질의 패턴 전송을 얻기 위해 매우 중요하다. 또한 재료 제거는 항상 웨이퍼 표면의 가장 높은 영역에서 시작하기 때문에 CMP는 간접적인 패턴화를 허용한다. 이는 트렌치처럼 확실한 하부 영역에 물질이 남아 있을 수 있음을 의미한다. 비평면층의 퇴적과 함께 CMP를 IC 구조를 구축하는 효과적인 방법으로 만든다.
5. 산화
산화는 웨이퍼 상의 실리콘 물질을 이산화규소 기질로 변환하는 데 사용되는 강화 공정 또는 단계입니다. 실리콘 물질과 산소를 구성하는 이 화학 반응은 일반적인 상온에서 시작되지만 유사한 산화막을 매우 얇게 코팅한 후에는 중단된다. 효과적이고 효율적인 산화 속도를 위해 웨이퍼는 고온에서 산소 또는 수증기가 있는 용해로에 적합하거나 편안해야 합니다. 이산화규소 층은 이온 주입을 위한 절연체 또는 마스크의 벤치마크로 잘 알려져 있다. 실리콘이 칩에 고품질의 이산화규소를 형성하는 경향은 실리콘이 IC 제조에서 여전히 지배적인 물질인 이유에 대한 기초적인 기초를 형성하는 중요한 요소이다.
6. 이온 주입
이온 주입은 도펀트 불순물을 결정성 실리콘으로 유도하는 가장 기본적이고 심오한 기술이다. 이것은 이온화된 원자 또는 분자를 가속시킬 수 있는 전기장으로 수행되며, 이 입자들이 정지할 때까지 그리고 실리콘 원자와의 상호작용의 결과로 이 입자들이 표적 물질에 침투할 수 있다. 이온 주입은 침투 깊이가 전기장과 선형 관계를 갖는 이온의 운동 에너지에 따라 달라지기 때문에 실리콘 내 도펀트의 정확한 분포와 선량을 조절할 수 있다. 도펀트 선량은 이온원을 변화시켜 제어할 수 있지만, 이러한 처리 단계에도 단점이 있다.
7. 확산
확산은 반도체 물질에서 불순한 원자의 상호작용을 포함하는 전통적인 과정으로 정의된다. 확산 과정에서 발생하는 구동력은 농도 구배를 유도한다. 각 도펀트 불순물이 얼마나 쉽게 물질을 통과할 수 있는지에 따라 다양한 도펀트 종의 확산성이 크게 달라진다. 이온 주입 과정 후의 결정 결함으로 인해 도펀트 원자가 실리콘으로 유입되어 화학 증기원을 형성한다. 마지막 경우, 확산 시간과 온도는 도펀트 침투 깊이의 결정 요인이다.
