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정보재료공정_2011년 봄학기
담당교수 : 송오성 ([email protected])
■ 2.0 N - Well
□ 0008 Initial Oxidation
-
Initial
Oxide를
1000℃에서
150분간
시행한다.
최종
Oxide의
두께는
6000±400Å이며, 이 공정으로 Wafer의 Cleaning효과를 거둘 수 있다.
- Ion Implantation 용 마스크로 쓰기 위해 Oxidation 공정을 한다.
- 일반 Mask는 As을 버틸 수 없다.
□ 0010 Well Mask
- Initial Oxide를 생성한 후 N-Well의 생성을 위해 사진공정을 한다. 사진 공
정을 하는 순서는 아래 표와 같다. Mask ID는 NWL이다.
- 아래 표와 같은 사진 공정을 끝낸 후 웨이퍼에는 [그림4]와 같은 Oxide, PR
층이 형성된다.
* HMDS : PR을 바르기 위해 먼저 칠하는 것이다. Spin Coating을 한다.
* G-line : UV-Light를 의미한다
* #5 : Mask를 위치시킨 후 자외선을 맞고 나면 제거될 것이 선택된다
* #6 : 이전 단계에서 선택된 PR을 제거한다.(또는 그 반대) 가장 중요!
* CD Check
- TEG에서 실시하며, Critical Demension/Clearance Distance라고 한다.
- 현미경의 광원으로 인한 확산을 막기 위해 7번째 수행한다.
* 통상 100℃를 기준으로 Hard Bake와 Soft Bake를 나눈다.
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정보재료공정_2011년 봄학기
담당교수 : 송오성 ([email protected])
□ 0012 Oxide Etch
- N-well 영역의 oxide를 7:1 BHF에 6분간 제거한다.(Wet Etching)
- BHF는
NH4F와
HF를
7:1로
혼합한
용액으로
Buffered HF(BHF) 또는
Buffered Oxide Etchant(BOE)라고 하며, 분당 800~1000Å을 식각한다.
- Oxide만 선택적으로 녹이며, 등방성 Etching이므로 [그림4]처럼 둥근 모양
으로 파인 모습으로 식각된다.
□ 0014 P.R Strip
- N-well의 Oxide를 제거한 후 Pattern을 형성한 P.R은 120℃ H2SO4:H2O2(4:1)
용액에서 10분간 담그면서 제거한다.
□ 0016 Clean
- P.R을 제거한 후 웨이퍼의 표면을 RCA Cleaning을 한다.
□ 0018 Thin Oxidation
- N-well의 well implant 공정에는 Screening Oxide가 필요하다. 이 Oxide는
950℃에서
40분간
건식
산화를
하며
두께는
250±20Å이다. Screening
Oxide의 역할은 Well Implant에서 불순물이 Si 웨이퍼 내부로 깊숙이 들어
가는 것을 방지하며, 불순물의 Depth Profile을 제거하기 위함이다.
- Si-sub를 보호가 주 목적이다.
□ 0020 Well Implantation
-
N-well의
12
형성을
위해서
31P
+
를
이온
주입한다.
2
이온
주입
조건은
+
3.6x10 /cm 이며, 주입 에너지는 120keV이다. 아래 그림 5처럼 P 를 이온
주입하면, 얇은 Oxide가 있는 영역으로는 Si 웨이퍼 아래로 수천 Å아래까
지 주입이 되며 두꺼운 Initial Oxide가 있는 영역은 Oxide에 의해서 Si 웨
이퍼 내로 이온이 주입되지 않는다.(Hard Mask역할!)
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정보재료공정_2011년 봄학기
담당교수 : 송오성 ([email protected])
□ 0022 Clean
- N-Well 이온 주입 공정 후에 이온들이 Si 웨이퍼 깊숙이 퍼지기 위해서
Drive In 공정을 하게 된다. 이 공정은 고온에서 행하여지므로 이전에 웨이
퍼를 깨끗하게 할 필요가 있다. 웨이퍼의 Clean 공정은 RCA Clealing에서
HF Dipping을 제외하고 진행한다.
- Implantation 이후의 생기는 불순물 분말을 제거한다.
□ 0024 Well Drive In
- N-well의 형성을 위해서 주입된 이온은 고온에서 annealing 공정을 거쳐 Si
웨이퍼 내로 1.5~3㎛의 깊이까지 확산한다. Drive in 공정은 질소분위기에서
1100℃, 510분간 공정 후, 산소분위기에서 1100℃, 150분간 공정을 한다.
이때, 산소 분위기에서는 약 2000Å Oxide 성장이 일어나며, 이는 Drive in
공정 이후에 전 공정이 문제없이 진행이 되었나를 판단하는 기준이 되기도
한다. 이 공정에서 주입된 P 이온은 Si 격자의 치환형 자리를 잡게 되며,
n-type dopant로서 역할을 하게 된다. 또한, 아래 [그림 6]에서와 같이 얇
은 oxide에서는 Si 웨이퍼의 경계가 oxide에 의해서 내부로 침투하지만 두꺼
운 oxide에서는 Oxide의 성장이 거의 이뤄지지 않으므로, Oxide의 경계에
변화가 거의 없다. 따라서 n-well 영역과 이외 영역에 자연스럽게 단차가 발
생하며, 이는 후속 사진 공정에서 Align Key로 작용한다.
- 원래 열확산 공정은
c = c 0 erfc ( 2 xDt ) 의
공식을 따라 진행이 된다.
- 하지만 Implantation의 경우는 조금 다르게 진행이 된다. 표면에서 어느 정
도 아래의 부분이 가장 농도가 높다. Drive In시 변곡점을 기점으로 농도 구
배가 변하게 되므로 이에 다라 Design Rule에 맞춰 두께를 조절할 수 있다.
□ 0026 Oxide Strip
- N-well Drive In 공정이 끝난 후에는 Si 웨이퍼 표면의 Oxide를 7:1 BHF를
이용하여 제거한다. 이 용액에 Oxide는 분당 약 1000Å이 제거된다.
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정보재료공정_2011년 봄학기
담당교수 : 송오성 ([email protected])
□ 0028 Clean
- N-well Drive In 공정 다음에는 Buffer Oxidation, Nitride 증착 공정이 있으
며 이는 모두 고온 공정이다. 따라서 고온 공정 이전에 필요한 웨이퍼
Cleaning 공정을 하게 된다.
- RCA Cleaning
*P-well 만들기 공정도 넣기 (Homework!) 후속 전체 런시트 참조
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