Sputter Deposition Processes
반도체에 막을 형성하는 방법은 5가지 정도가 있지만, 크게는 3가지를 주로 사용합니다.
그중 물리적으로 증기(Vapor)를 이용해 증착하는 방법(PVD)과
화학적으로 증기를 이용해 증착하는 방법(CVD)을 많이 사용합니다.
이후에는 원자층을 한 겹 한 겹 쌓아 올리는 원자층화학증착(ALD) 방식을 주로 사용하는 추세입니다.
화학적 방식인 CVD는 섭씨 몇 백도를 필요로 하지만,
물리적 방식인 PVD는 CVD에 비해
저온에서 공정을 진행한다는 이점이 있습니다.
스퍼터링이란 건식방식을 사용해 얇은 박막을 코팅하는 공정을 말합니다.
높은 에너지를 갖는 이온을 만들어서 이 이온들을 원하는 Target에 충돌시키면
타겟의 원자들이 떨어져 나오게 하는 현상을 이용한 것입니다.
이렇게 떨어져 나오는 많은 수의 타겟 원자들이
웨이퍼 기판(소스/드레인/게이트) 위에 눈처럼 쌓이도록 하면
얇은 박막이 형성되는데요.
이렇게 건식방식으로 물리적인 증기(Vapor)를 이용하여
얇은 박막을 형성하는 장비를 스퍼터(Sputter)라고 부릅니다.
알루미늄등 여러 가지 금속 박막을 타깃으로 사용 가능합니다.
그리고 타깃으로 사용된 금속판의 원소가 막을 형성합니다.
즉, 타깃의 원소가 화학적 변화 없이
금속판에서 물리적으로 위치만 바꾸어
웨이퍼 위에 금속막을 형성하는 것이지요.
Sputtering의 종류
스퍼터링은 초창기에는 DC 전압을
타겟에 걸어서 플라스마에서 얻은 양이온이
타깃에 충돌하도록 하여
금속원자를 얻었습니다.(DC스파터링)
그러나 DC 전압을 이용할 경우
양이온이 타깃에 흡착되는 문제가 발생되었지요.
그래서 라디오파 정도의 주파수로
타겟의 전극을 바꾸어 인가하는
RF스파터링 방식을 적용했습니다.
아르곤 양이온을 중화시킬 수 있었기 때문입니다.
그러다가 자석을 타깃 주위에서 회전시켜
회전자계를 이용하면 전자와 양이온을
타깃 주위로 모이게 하여
아르곤의 양이온을 몇십 배 증가시키는
Magnetron스파터링 방식이 개발되었습니다.
현재는 대부분 자석스파터링 방식을 적용하고 있습니다.
조금 더 복잡한 방식으로는
리엑티브 스퍼터링 방식이 있습니다.
출처: SK Hynix https://news.skhynix.co.kr/
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