Transcript 플라즈마,CMOS
직접회로공정 과제 1. 플라즈마란? 기체 상태의 물질에 계속 열을 가하여 온도를 올려주면, 이 온핵과 자유전자로 이루어진 입자들의 집합체가 만들어진다 물질의 삼태인 고체, 액체, 기체와 더불어 '제 4의 물질상태' 로 불리어지며 이러한 상태의 물질을 플라즈마라고 한다 플라즈마의 생성 물질 중에서 가장 낮은 에너지 상태인 고체에 열을 가하여 온도가 올라가면 액체가 되고 다시 열에너지가 가해지면 기 체로 전이를 일으킨다. 계속해서 기체가 더 큰 에너지를 받 으면 상태전이와는 다른 이온화된 입자들이 만들어 지게 되 며 이때 양이온과 음이온의 총 전하수는 거의 같아진다. 이 러한 상태가 전기적으로 중성을 띄는 플라즈마 상태이다 2. 플라즈마 식각은? 미세한 반도체 패턴을 형성하기 위해서는, 플라 즈마를 이용한 건식 식각 방법이 주로 사용된다. 웨이퍼 위에 패턴을 형성하기 위한 건식 식각 방 법으로 쳄버 내부에 적절한 기체를 주입하고, 플 라즈마를 형성 시킨 후 이온화된 입자들을 웨이 퍼 표면과 충돌시킴으로써, 물리적 혹은 화학적 반응에 의해 물질을 제거하는 방법이다. 식각공정은 보통 사진공정, 즉 광리소그라피 (Photo-lithography) 공정 후 형성된 감광막 (Photoresist) 패턴을 장벽(barrier)으로 하여 수 행한다. 3. 플라즈마 식각 과정(1) 1. 2. 3. 4. 식각하고자 하는 물질에 coating을 하고, 광리소그라피 공정에 의한 exposure 및 development 공정 감광막 패턴을 형성 플라즈마 건식 식각 방법으로 증착막에 패턴을 형성한 후, 감광막을 제거함으로 써 하나의 증착층(layer)위에 2차원 형상 의 패턴을 형성 4. 플라즈마 식각 과정(2) 1. Film 2. PR 3. substrate Film deposition 4. PR Coating 5. exposure 6. PR Stripping Development Plasma etching 5. 플라즈마 식각의 특징 이온(Ar+)의 수직 충돌에 의한 비 등방성 식각(anisotropic etching)처 리가 가능해 매우 미세한 패턴 가 공에 적합 화학액을 사용하지 않아 공정이 깨끗하며 안전함 그러나 이온충돌에 의한 물리적 에칭 특성으로 인해, 특정 물질만 6. C-MOS란? CMOS는 반도체 소자를 반드는데 사용되는 공정 방 법으로 +쪽을 담당하는 PMOS와 -(gnd)를 담당하 는 NMOS를 상보대칭형으로 하여 만든 것을 의미함 NMOS에 pull up저항을 달거나, PMOS에 pull down 저항을 달아 만듬. 이 경우 소비전력이 높고, 속도가 느리다는 단점이 있다 보통 한 웨이퍼 상에 nmos면 nmos, pmos면 pmos의 한종류만을 찍어내지만, coms 공정경우는 well이라는 공정을 통해 한 웨이퍼 상에 nmos와 pmos를 올려 조 합하는 방식으로 소자를 만들게 된다 7. 문턱전압(Vt)이란? P형인 반도체가 반전됨으로써 n형 물질의 전도 있는 p형물질로부터 공핍영역에 의해 분리되어 MOS트랜지스터 동작의 열쇠이다. 강반전이 일어나기 위한 전압Vt 문턱전압 방정식 Non ideal 8. Punch Through란? 저농도의 도핑영역에 대한 근본적인 문제중 하나 소스와 드레인접합의 공핍층이 만나는 형상이 발 생 전이영역의 폭 W는 역방향 바이어스와 더불어 증 가하며, 주로 저농도의 도핑영역 속으로 확대되므 로 W가 영역의 전체 길이를 차지할 때까지 증가 할 수도 있다. 이 펀치스루의 결과로 예상되는 Vbr 의 값보다도 낮은 곳에서 항복이 이루어진다. 9. Well (Junction) 원래 생산된 웨이퍼가 P타입일때는 nmos밖에는 만들지 못하므로 N-Well 을 만들어 pmos도 만들수 있게 한것 이며 즉, N-Well은 CMOS를 만들때 pmos의 자리를 만들기 위해 생성한 것입니다. 역시 P-Well은 nmos의 자를 만들기 위해 생성한 것입니다.