들어가는 글
반도체 공정에는 박막을 형성하는 다양한 방법이 있다. 대표적으로 화학반응을 이용한 CVD와 물리적인 충돌을 이용한 PVD가 있다. 이외에도 다른 방식으로 박막을 형성할 수 있는데, 그 중 하나인 epitaxy 에피택시 기술에 관해 알아보도록 하겠다. 에피택시에 관해 3개의 시리즈 글로 살펴볼 것이며, 이번 글에서는 epitaxy 에피택시가 무엇인지, 왜 사용하는지, 종류는 무엇이 있는지 살펴보겠다. 다음 글에서는 에피택시로 만들어진 박막의 활용처와 공정 방식에 관해 살펴보도록 하겠다.
epitaxy 에피택시란?
용어의 기원부터 알아보면, epitaxy (이하 에피택시)는 라틴어 어원으로, 정렬시켜 위로 올린다는 의미를 가진다. 에피택시로 (epitaxial growth로) 만들어진 박막을 epitaxial (에피택셜) 혹은 epitaxial layer라고도 한다. 에피택셜 박막은 homoepitaxy 박막과 heteroepitaxy 박막 두 종류로 나눌 수 있다. 하나씩 살펴보면 다음과 같다.
homoepitaxy
첫번째로 homoepitaxy 박막에 관해 알아보도록 하겠다. homoepitaxy 박막은 기판과 박막이 같은 종류의 물질일 때 형성되는 박막이다. 이때 기판과 homoepitaxy 박막은 같은 물질로 구성되기 때문에 결정구조의 간격이 일치한다. 예를 들어 Si 기판 위에 Si 에피택셜을 성장시키는 경우가 있다.
hetroepitaxy
두번째로 heteroepitaxy 박막에 관해 알아보도록 하겠다. heteroepitaxy 박막은 기판과 박막이 다른 종류의 물질일 때 형성되는 박막으로서, 결정구조의 간격이 불일치한다. 이러한 점으로 인해 특정 상황에서 에피택시 박막은 stress를 갖게 된다. stress를 갖는 유형을 두가지로 나눌 수 있다. 하나는 에피층의 결정격자 간격이 기존 기판보다 작은 경우이다. 새로 형성된 에피층이 기존 기판에 맞춰지고자 tensile stress라고 하는 늘어나려고 하는 stress가 발생한다. 또 다른 하나는 에피층의 결정격자 간격이 기판보다 큰 경우이다. 이때도 마찬가지로 새로 형성된 에피층이 기존 기판에 맞게 작아지고자 compressive stress라고 하는 줄어들고자 하는 stress가 발생한다.
epitaxial layer 에피택셜 박막 사용 이유
결함 정도나 불순물 농도가 기존 기판과 다른 Si층을 형성하기 위해서 사용된다. 주로 결함이 적고 순도가 높은(불순물이 적은) clean한 박막을 형성하고자 한다. 여기서 결함이 적어야하는 이유는 전자의 평균 이동도를 높여 (전류가 빠르게 흐르도록) 소자의 성능을 향상시키기 위해서이다.
'반도체 > 반도체 지식' 카테고리의 다른 글
| epitaxy 에피택시 3 - 공정 방식 VPE, MBE, LPE (0) | 2023.07.19 |
|---|---|
| epitaxy 에피택시 2 - 특징 및 활용 (0) | 2023.07.18 |
| 반도체 공정 주요 재료 (Polysilicon, Silicon Oxide, Silicon Nitride, Metal, Polymer) (0) | 2023.07.11 |
| SIMS (이차이온 질량분석기, Secondary Ion Mass Spectrometry) (0) | 2023.07.10 |
| 산화막 (oxide film)의 용도와 특징 및 형성 방법 (0) | 2023.07.09 |
