반도체 공부 기록

Doping반도체 소자 미세화에 따라 피치 사이즈는 점차 작아졌습니다. 반도체의 전기적 특성을 결정하는 Doping 공정 중 하나인 Diffusion은 고온의 열이 필요합니다. 소자가 작아짐에 따라 수평 방향으로의 확산으로 전기적 특성을 정확하게 구분하기 어려워졌습니다. 또, Short channel effect를 막고자 국부적으로 높은 농도의 Dopant가 요구되는 영역이 필요해졌습니다. (Punch through를 막기 위한 Halo doping 또는 Retrograde doping) 반대로 낮은 농도가 요구되는 경우 Diffusion 공정을 이용하면 Dopant delivery와 Uniformity의 문제가 있습니다. Diffusion 공정은 고용도(Solid solubility)의 한계로 임계 농..

Doping반도체는 불순물 여부에 따라 진성 반도체(Intrinsic semiconductor)와 외인성(Extrinsic semiconductor)로 구분할 수 있다. 이론적으로, 진성 반도체는 결정 내부의 불순물이 존재하지 않은 것을 의미하는데 실제로는(In real) 반도체 내부에 불순물을 완벽하게(Perfectly) 제거하는 것은 불가능하다. 하지만 일반적인 반도체 소자는 불순물을 주입하여 제작하는데, 이번 포스팅부터 불순물을 주입하는 방법에 대해서 알아보도록 하겠습니다. (반도체는 불순물을 주입하여 전기적 특성(전기전도도, Fermi level)을 조절할 수 있기 때문에 일반적으로 외인성 반도체를 사용하여 Device를 제작한다.) Q. Dopant과 Impurity의 차이? A. Doping과..

Oxidation♭ 불순물 재분포 산화막 성장에서 불순물의 분포는 분리 상수(Migration coefficient; m)에 의해 결정된다. $$ Migration \ coefficient(m) =\frac{Impurity \ concentration \ in \ Si}{Impurity \ concentration \ in \ SiO_{2}} $$하지만, 확산계수 D(SiO2) >> D(Si)이면 분리상수와 관계없이 실리콘에서 불순물이 사라진다. (Ex: Ga)1) 분리상수, 2) 확산계수, 3) 경계면의 상대적 이동속도(산화속도 VS. 확산속도)에 의해 불순물이 재분포된다.분리 상수 1 (Ex: P)(빨간색 - 고온, 검정색 - 기준, 파란색-저온) 1. 분리 상수 <..

Oxidation 산화 공정(산화 속도)에 영향을 미치는 변수들에 대해 알아보도록 하겠습니다. ♭ 산화 방식 산화제의 종류에 따라 건식 산화(Dry oxidation)과 습식 산화(Wet oxidation)으로 분류할 수 있다. 1. 건식 산화 산화제를 O2 가스를 사용하는 산화 방식이다. 반응식) Si + O2 → SiO2 2. 습식 산화 산화제를 H2O 가스를 사용하는 산화 방식이다. 반응식) Si + 2H2O → SiO2 + 2H2 두 방식은 산화 속도에 차이가 있다. 1) 산화막의 단위 부피(2.3 × 1022 SiO2 mol/cm3)당 포획되는(Trapped) 산화제 분자 수 차이 Dry : N = 2.3 x 1022 O2 mole/cm3 & Wet : N = 2 x 2.3 x 1022 H2O ..

Oxidation반도체 소자에서 다양한 역할을 맡고 있는 SiO2에 대해서 알아보도록 하겠습니다. ♭ SiO2SiO2는 실리콘(Si)을 중심으로 사면체(Tetrahedron) 꼭짓점에 산소(O)가 인접하고 있는 3차원 망상 구조를 가지고 있다. 우수한 절연 특성(비저항: 1020 Ω cm 이상, Eg: 8~9eV, Breakdown: 10MV/cm 이상)을 가지고 있어 반도체 소자에서 절연막(Isolation)에 사용된다. 또, 반도체 소자에 주로 사용되는 실리콘 웨이퍼에서 산소 소스만 공급하면 안정한 SiO2를 형성할 수 있어(Si-SiO2 계면 특성 우수) MOSFET의 Gate oxide로도 활용한다. (유전율: 약 3.9) 그 밖에도 반도체 기판에 국부적으로 도핑하기 위해 원하지 않은 부위에 Do..

Wafer fabrication♭ Wafer fabrication process Quzrtizite 추출 → Pure-Si 정제 → Ingot 성장 → Ingot 절단 → Inspection & Packaging -Inspection & Packaging Wafer inspection은 물리적 결함(이물질)과 Pattern defect를 검출하고 결함 위치를 좌표(X,Y)로 구하는 과정이다. Defect은 Random defect과 Systematic defect으로 구분할 수 있다. ①Random defect 주로 웨이퍼 표면에 부착된 입자에 의해 발생하므로 위치를 예측할 수 없다. Inspection을 통해 웨이퍼의 결함을 검출하고 그 위치(좌표)를 파악하여 불량을 파악합니다. → 대량 불량 가능성 ..

Wafer fabricationhttps://zrr.kr/SRtI [반도체 전공정(FEOL)] Wafer fabrication #01Wafer fabrication반도체(Semiconductor)의 일반적인 정의는 도체(Conductor)와 부도체(Insulator)의 중간 정도의 전기전도도(비저항)을 갖는 물질을 말한다. 또, 부도체와 도체와 다르게 Dopant를 주입하여 전기mse-semi.tistory.com지난 포스팅에 이어 Wafer fabrication 남은 과정인 Ingot 절단과 Inspection&Packaging에 대해 알아보도록 하겠습니다. ♭ Wafer fabrication processQuzrtizite 추출 → Pure-Si 정제 → Ingot 성장 → Ingot 절단 → Ins..

Wafer fabrication반도체(Semiconductor)의 일반적인 정의는 도체(Conductor)와 부도체(Insulator)의 중간 정도의 전기전도도(비저항)을 갖는 물질을 말한다. 또, 부도체와 도체와 다르게 Dopant를 주입하여 전기전도도를 쉽게 조절할 수 있다. 표와 같이 반도체는 Ge, Si, GaAs, GaP, CdS 등 다양한 물질이 존재한다. Ge/Si와 같이 한 가지 원소로 구성되어 있는 반도체를 Elemental semiconductor, GaAs/GaP/CdS와 같이 두 가지 원소 이상으로 구성되어 있는 반도체를 Compound semiconductor라고 한다. 또 반도체를 불순물의 여부에 따라 구분할 수 있는데, 불순물이 없는 반도체를 진성 반도체(Intrinsic se..