분야
hwpⅡ. 시편의 제작
Ⅲ. I-V 그래프 측정
Ⅳ. C-V 그래프 측정
Ⅴ. 결론
Ⅵ. 참고
Si wafer에 Thermal&E-beam Evaporator를 이용해 SiO2를 증착시킨다. 이 때 E-beam을 이용하게 되고 PVD(Physical Vapor Deposition)증착법을 사용하기 때문에 내부는 진공상태를 유지한 채 증착을 시킨다. Thermal&E-beam Evaporator에는 E-beam과 Thermal 방법이 있는데 고융점 재료에 E-beam을 이용하게 된다.
★진공을 뽑아 주는 이유는?
★E-beam evaporator의 원리
★진공을 뽑아 주는 이유는?
매우 깨끗한 공간이 필요할 때 진공을 이용한다. 우리가 작업을 할 때 영향을 받는 것은 기체들의 자유 운동 때문이다. 예로 철이 공기 중에 노출되면, 공기 중의 기체와 반응해서 녹이 슬게 된다. 그러나 이 현상은 진공에서는 발생하지 않는다. 또 다른 예로는 텔레비전이 있다. 만일, TV 튜브에서 기체가 제거되지 않는다면 전자들이 스크린에 도착하지 못하게 방해를 받게 되어, TV의 영상이 나타나지 않게 된다.
기체
부피중의 함유율(%)
Nitrogen
78.08
Oxygen
20.95
Argon
0,93
Carbon Dioxide
0.03
Neon
0.0018
Helium
0.0005
Krypton
0.0001
Hydrogen
0.00005
Xenon
0.0000087
[표 1 공기의 구성성분 및 부피 비]
위 표는 우리가 제거해야할 오염원들이다. 대기는 기체의 혼합물이다. 대기의 99%이상이 질소와 산소이고, 다른 모든 기체들은 1%미만이다. 수증기는 대기의 압력이나 온도에 따라 변화하므로 표시하지 않았다. 수증기는 0.6%에서 6%까지 변화하며 진공오염의 가장 큰 원인중의 하나이다.
기상증착법 (Vapor Deposition)들은 크게 두 가지로 분류가 되는데 하나는 PVD(Physical Vapor Deposition)이고 다른 하나는 CVD(Chemical Vapor Deposition)이다. 공정상의 뚜렷한 차이점은 CVD는 수십 ~ 수백 torr 내지는 상압의 환경에서도 충분히 가능하지만 PVD는 진공 환경을 요구한다는 것이다. PVD는 기판위에 증착재료를 물리적 mechanism에 의해 증착시키는 방법을 일컫는다. 18족 안정원소를 여기 시킴에 따라 생성되는 양성자의 충돌에너지로서 target이라고 불리는 코팅할 층을 떼어내서 기판(substrate)에 증착을 시키는 것이다. 다시 말하면 양성자의 충돌에너지로서 타겟의 결함을 떼어주고 이를 작용, 반작용의 힘으로 기판에 증착시키는 것이다. 때문에PVD는 진공을 요구한다. 즉 중간에 다른 기체 분자들과 부딪혀서 기판에 닿지 못하거나 중간에 열을 잃어버려서 고체로 변해버리는 문제를 막기 위해 진공 환경을 요구하는 것이다.
★E-beam evaporator의 원리
E-beam evaporator는 각종 금속(Au, Al, Ti, Cr, 등)과 유전체(SiO2)의 박막을 기판 위에 증착할 수 있는 장비로써, 반도체 공정 및 MEMS 공정에 필요한 전극 제작에 주로 사용되며, 이외에도 다양한 용도에 응용될 수 있다. 박막 증착시 박막 두께 측정 센서를 통해 박막의 두께를 확인하며 공정을 진행할 수 있다. 2cm*2cm의 조각 웨이퍼에서부터 4" 웨이퍼까지 가능하다.
E-Beam
Electron beam source인 hot filament에 전류를 공급하여 나오는 전자 beam을 전자석에 의한 자기장으로 유도하여, 증착재료에 위치시키면 집중적인 전자의 충돌로 증착재료가 가열되어 증발한다. 이것의 특징으로는 전자선의 집속에 의해 국부적인 고온을 얻을 수 있어 고순도의 박막형성이 가능하고, 고융점 금속을 포함한 모든 재료에 적용할 수 있다. 또한 증착속도가 빠르며 multiple deposition이 가능하다. 그러나, 단점으로는 E-beam이 금속과 부딪히면서 X-ray가 발생되어 기판을 손상시킬 수 있다.
이번 실험에 빗대어 설명을 하면 실리콘 Wafer를 E-beam evaporator 내부 상단의 chamber에 장착을 하고 도가니에 증착하고 싶은 물질, 예를 들어 powder를 올린다. 이때 물질의 상태는 solid상태여야 한다. 내부를 진공으로 만들어 준 뒤 E-beam gun을 물질에 쏘아서 증발시켜 실리콘 wafer에 증착을 시키는 것이 원리가 된다.
- 이후정교수님‘반도체공학개론’강의자료
* 진공
- http://blog.naver.com/ps_999?Redirect=Log&logNo=90031481433
- http://blog.naver.com/lastscene00?Redirect=Log&logNo=60117700677
* E-BEAM
- http://www.docstoc.com/docs/21091153/E-beam-Evaporator-Manual
* NiCr과 Au
- Electronic materials and processes handbook (공)저: Charles A. Harper p.8.66
- Processing of wide band gap semiconductors (공)저: S. J. Pearton
- SiC Materials and Devices. Volume 1 Selected Topics in Electronics and Systems ; V. 40
by Shur, Michael. Rumyantsev, Sergey L. Levinshtein, M. E.
- Thin film technology handbook (공)저: Aicha Elshabini-Riad,Fred D. Barlow chapter5 p.8-9
* Deep depletion
- Comprehensive study on the deep depletion capacitance-voltage behavior for metal-oxide-semiconductor capacitor with ultrathin oxides, Cheng, Jen-Yuan; Huang, Chiao-Ti; Hwu, Jenn–Gwo, Journal of Applied Physics ,Oct2009 Volume 106 Issue 7 Pages
