DIFF 주요 설비 - Furnance

1. Diffusion

  Diffusion의 정의에 대해서 알아봅시다. Diffusion이란 밀도나 농도 차이에 의해 물질을 이루는 입자들이 밀도 혹은 농도가 높은 곳에서 낮은 쪽으로 퍼져나가는 현상을 말합니다.  

 

대표적 공정으로는 3가지가 있습니다. 불순물접합(junction), 산화 반응(oxidation), 화학 기상 증착(chemical vapor deposition & atomic layer deposition).

 

  1) 불순물 접합(junction) : 반도체 내부에서 전기적 성질이 다른 두 영역 간의 경계 혹은 천이 부분, 동종 반도체 간에 이루어지는 접합을 동종 접합(homojunction), 이종 반도체 간의 이종 접합(heterojunction)라고 합니다. 

 

  2) 산화 반응(oxidation) : O2, H2O의 확산을 통해 Si Wafer 표면을 산화시켜 실로콘 산화막 sio2을 형성하는 것을 말합니다.

 

  3) 화학 기상 증착은 반응 Gas를 chamber 내 공급하고 일정 온도 및 압력에서 Si Wafer 표면에 박막을 증착하는 공정입니다.

 

Diffusion은 크게 Furnance와 Implant로 분류가 됩니다. Furnace는 산화막, 열처리, 화학 증착막 생성,

Implant는 불순물주입, RTA, Plasma Doping을 이용한 High Dose 주입을 합니다.

 

  1-1. Diff 대표 장비

     Diff 대표 장비인 Furnance에 대해서 알아봅시다. Oxidation, LPCVD공정은 주로 Furnace 장비로 사용하고 있습니다. Inner, tube, Outer tube가 있고 Tube는 총 5구간입니다. 이 구간들 온도를 T/C Thermocouple로 구분하고 공정 진행 온도를 내부의 T/C로 확인할 수 있습니다. 또한 히터를 이용하여 온도를 제어합니다. 대량의 Wafer를 Loading 하여 한번에 증착 가능하나 이로 인해 Defect으로 큰 손실이 발생할 수 있습니다. 

ALD는 원자층 단위로 박막 조절이 가능하여 소자 소형화와 공정 미세화가 가능합니다. STEP COVERAGE, 두께 균일도가 우수합니다.

 

Diffusion설비는 크게 Furnace와 Single로도 구분하지만 공정에 따라 Oxidation, LPCVD, ALD 3가지로 구분하기도 합니다.  Oxidation은 Dry/Wet Oxidation, Anneal, Radical Oxidation이 있고 LPCVD는 Nitride, Oxide, Poly Silicon, High temp oxdie, ALD는 Dielectric, Nitride, Low temp Oxide가 있습니다.