[8대 공정] 삼성전자 공정기술 설비기술 / SK하이닉스 양산기술 직무˙전공 면접 예상 문제 ③

 

 

 

 

들어가면서

반도체 직무/전공 면접 관련해서 제가 공부했었던 반도체 8대 공정 내용들을 함께 공유해보려고 합니다.

본 내용들은 예상 질문들의 핵심 답변을 요약해놓았으며, 잘 이해가 안되는 내용은 단순히 외우지 말고 더 깊게 찾아보시고 본인 것으로 만들어야 합니다.

 

오늘은 3)증착&이온주입 공정 예상 면접 질문들을 알아보도록 하겠습니다.

질문사항이나 문의사항은 댓글 남겨주시면 함께 고민해보겠습니다.

 

전공 면접 예상 문제 공정편 ③

CVD 공정이란 무엇인가요?

CVD는 형성하고자 하는 박막의 구성성분을 가진 기상 상태의 반응 가스들을 주입하여 웨이퍼 표면에서 화학적 반응을 일으켜 고체 박막을 형성하는 방법입니다.

 

CVD 공정은 Uniform한 박막 두께와 저항을 얻을 수 있으며, 따라서 접착력과 Step Coverage가 뛰어납니다.

 

또한 적은 비용으로 대량 생산이 가능합니다.

 

대기압 상태에서 진행되는 AP-CVD, 낮은 압력에서 진행되는 LP-CVD, 플라즈마를 에너지원으로 하는 PE-CVD, 원자층 단위로 박막을 쌓는 ALD 등이 있습니다.

 

이 중 PE-CVD가 가장 많이 사용되며, 저온(약 400도)에서 공정이 가능하기 때문입니다.

 

 

 

꼬리) HDP-CVD 공정에 대해 알고 있나요?

HDP CVD는 반도체 제조공정의 웨이퍼 증착과정에서 단위 면적당 10¹²개 이상의 고밀도 플라즈마 소스를 사용, 각종 반도체 증착막의 균일도 및 신뢰성을 획기적으로 향상시킨 첨단 CVD 장비입니다.

 

이처럼 높은 증착 균일도를 보유함으로써 차세대 반도체 제조시 적용되는 IMD(InterMetal Dielectric) 또는 PMD(PreMetal Dielectric) 등의 각종 금속층간 절연막 증착 공정에 폭넓게 사용될 수 있습니다.

 

또한, 회로선폭 0.18미크론 이하의 공정에서도 기포 결함(Void Defect)이 없는 평판화 공정이 가능합니다.

 

 

 

PVD 공정이란 무엇인가요?

CVD와 달리 타겟 원자의 운동에너지만으로 막질을 형성합니다.

 

Step Coverage, 접착력, Uniformity가 열위하고 고진공에서 공정이 진행됩니다.

 

PVD 방식에는 타겟을 고진공에서 가열, 증발시켜 웨이퍼 상에 박막 형태로 증착시키는 Evaporation 증착 방식과 플라즈마 상태에서 강한 전기장에 의해 가속된 이온을 금속 타겟에 충돌시켜 떨어져 나온 금속 입자를 웨이퍼 상에 증착시키는 스퍼터링 방식으로 나눌 수 있습니다.

 

 

 

박막 공정에서 중요한 항목은 무엇이 있을까요?

박막의 구조, 접착력, 응력 등이 있습니다.

 

그 중, 소자가 미세화 고 AR을 가지면서 가장 중요한 항목은 Step Coverage라고 생각됩니다.

 

상부 박막 두께를 기준으로 구조물의 측면과 바닥에서의 박막 두께의 비율로 정의되는데, 요철을 갖는 구조물을 균일한 두께의 박막으로 증착시킬 수 있는 정도를 나타냅니다.

 

 

 

ALD 증착법이란 무엇인가요?

원자층 증착법은 CVD 공정의 변형 공정으로, 반응 기체와 웨이퍼 기판 표면과의 화학 흡착을 통해 원자층 수준으로 박막을 쌓아 올리는 증착 방법입니다.

 

먼저 전구체A 가스를 일정 시간 동안 펄스 형태로 반응기에 주입하여 기판 표면의 화학종과 흡착되도록 합니다.

 

다음으로 질소나 아르곤 같은 반응성 낮은 기체를 흘려 부산물과 과잉 전구체를 빼내는 퍼지 단계를 거치고 전구체B를 주입 시켜 전구체A에 의해 만들어진 반응물과 흡착 반응을 일으켜 원하는 박막의 한 층을 쌓을 수 있게 됩니다.

 

 

 

ALD만의 특징은 무엇인가요?

ALD는 위와 같은 증착 원리 때문에, 자기 제한적 반응이며 따라서 매우 정교한 두께 제어가 가능합니다.

 

또한 Step Coverage가 우수하며, 전구체만 다르게 주입해주면 다양한 박막의 연속 증착이 가능해집니다.

 

마지막으로 저온 증착이 가능하다는 장점도 있습니다.

 

ALD의 Step Coverage가 좋은 이유는 PVD나 CVD 경우에 도달각이 큰 구조물의 입구 부분에 먼저 증착되기 때문에 역 돌출부가 생기고 입구가 막히지만, ALD 같은 경우 자기 제한적 반응으로 인해 역 돌출부 생성이 없으므로 고 AR을 갖는 구조의 피복도 가능합니다.

 

 

 

ALD Window란 무엇인가요?

ALD는 공정온도가 박막 성장의 Critical 한 변수입니다.

 

ALD는 저온에서는 전구체의 반응에 필요한 에너지가 부족하여 Cycle 당 박막 성장 속도가 느리며, 고온에서는 전구체 자신이 열분해 되면서 CVD와 같이 박막 성장 속도가 증가합니다.

 

따라서 ALD 공정이 이루어지기 위한 적합한 공정온도 범위가 있으며, 이를 ALD Window라고 합니다.

 

이 범위가 넓을수록 안정적인 공정이 가능해집니다.

 

 

 

PE-ALD 증착법이란 무엇인가요?

PE-ALD 공정은 첫 번째 전구체 공급 단계와 두 번째 퍼지 단계는 ALD와 같지만, 반응체(전구체-B) 공급 단계에서 플라즈마를 발생시켜 반응성을 향상시킨다는 점이 다릅니다.

 

라디칼을 이용하므로 화학반응 온도가 낮아져 기존 ALD 대비 저온 증착이 가능하고 증착 속도가 빨라지는 장점이 있습니다.

 

또한 박막 품질이 우수하고 기존 ALD 대비 접착력도 좋습니다.

 

 

 

 

Ion Implant 공정에 대해 설명해주세요.

임플란트 공정은 이온을 생성시킨 후에 일정 에너지로 이온을 가속시켜 실리콘 표면에 주입하는 공정으로 반도체 소자의 전기적 특성을 조절하는 공정입니다.

 

진성 반도체 상태에서는 반도체이지만 전류가 흐르지 않은 상태이며, 불순물 이온을 주입하여 활성화함으로써 전기적 특성을 갖게 하는 핵심 공정이라고 할 수 있습니다.

 

이온주입 장비의 에너지에 따라 접합 깊이를 다르게 할 수 있고, 이온 빔의 전류에 따라 도즈를 결정할 수 있습니다.

 

 

그럼 확산과 이온주입의 차이는 무엇일까요?

확산공정은 이온주입 공정 대비 웨이퍼 손상이 적고 배치형 공정으로 생산성이 높다는 장점이 있습니다.

 

그러나 고온에서 공정이 진행되어 등방성 확산이 일어나므로 미세화되는 반도체 소자에 대응하기 어렵습니다.

 

또한 확산 깊이의 제어가 어렵다는 단점도 있습니다.

 

반대로 이온주입 공정은 이온주입 장비의 이온 가속 에너지와 이온 빔 전류를 제어함으로써 정확한 정션 뎁스와 도즈(도핑량)를 독립적으로 제어할 수 있고, 이방성으로 이온주입이 일어나 소자의 미세화 대응이 가능합니다.

 

그러나 높은 에너지의 이온주입으로 웨이퍼 표면의 격자 결함이 생길 수 있으며, 이를 Curing 하고 이온을 Activation 하기 위한 후속 공정이 요구됩니다.

 

 

 

RTA 방식에 대해 알고있나요?

급속 열처리 공정(Rapid Thermal Annealing) 방식으로 열처리 온도와 시간에 따라 3가지 정도로 분류할 수 있습니다.

 

첫째는 엑시머 레이저를 사용해 1400도의 온도와 짧은 시간 조건에서 진행되는 MLA 방식이고, 둘째는 약 1200도의 온도와 짧은 시간에서 진행되는 레이저 스파크 열처리(LSA) 방식이 있습니다.

 

마지막으로 셋째는 가장 널리 사용되는 RTP 방식으로 텅스텐 할로겐 램프를 사용하여 약 1100도의 온도에서 수십초동안 열처리하는 방법이 있습니다.

 

 

 

마무리

오늘은 반도체 8대 공정 중, 증착&이온주입 공정 관련 내용을 다뤄보았습니다.

 

항상 본인만의 답변 방식을 정리하시길 바랍니다.

 

두괄식과 핵심을 포함하여 답변하시면 전공 면접위원분들께 좋은 인상으로 남을 수 있습니다.

 

다음 편에서는 반도체 금속배선&산화 공정에 대해 공부하겠습니다.

 

느낌이 블로그에 방문해주셔서 감사합니다!

 

 

 

▼ [8대 공정] 삼성전자 공정기술 설비기술 / SK하이닉스 양산기술 직무˙전공 면접 예상 문제 ①

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▼ [8대 공정] 삼성전자 공정기술 설비기술 / SK하이닉스 양산기술 직무˙전공 면접 예상 문제 ②

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