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반도체 전공정 후공정 설명

by digipine posted Nov 02, 2017
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전공정 후공정

전공정은 웨이퍼위에 회로를 만드는 과정이라고 보시면 되고요 후공정은 기판위에 만들어진 회로들을 하나하나씩 짜르고 외부와 접속할 선을 연결하고 패키지하는 과정입니다. 자세한 내용은 밑을 참고하세요.
<대분류>
회로설계 ⇒ 패턴설계 ⇒ 마스크제작 ⇒ 웨이퍼 프로세스(전공정),기판공정(FEOL) ⇒
Si다결정제조 ⇒ Si단결정제조 ⇒ 경면 Si웨이퍼제조 ↗

⇒ 배선공정(BEOL) ⇒ 조립공정(후공정) ⇒ 검사공정(후공정) ⇒ 신뢰성검사공정(후공정) ⇒ 제품출하

<소분류> - 전공정 웨이퍼 프로세스
1. 기판공정(FEOL)
- 에피택시얼층 형성 ⇒ 아이솔레이션(트렌치.LOCOS) ⇒ 웰 형성(n웰.p웰) ⇒ 게이트산화막 ⇒
게이트전극형성 ⇒ 스페이서형성 ⇒ 커패시터 구조형성(DRAM) ⇒ 소스드레인형성 ⇒
배선 전 층간 절연막형성 ⇒ 평탄화공정 ⇒ 콘택트 홀 형성 ⇒ 콘택트 플러그형성

위의 공정이 끝난 후

2. 배선공정(BEOL)
- 콘택트 형성 ⇒ 배선패턴 형성(베리어층,메탈층,방사방지막) ⇒ 층간 절연막형성 ⇒ 평탄화공정 ⇒
비어 홀 형성 ⇒ 비어 플러그 형성 ⇒ 배선패턴 형성(베리어층,메탈층,방사방지막) ⇒
<반복공정> ⇒ 패시베이션

 

<기본 프로세스 기술의 분류>

- 대분류 - - 중<소>분류 -
1. 세정공정 ⇒ 웨트세정, 드라이 세정 등...
2. 열처리공정 ⇒ RTP(래피드 서멀)산화, 노(퍼니스)산화, 각종 어닐처리 등...
3. 불순물도입공정 ⇒ 이온 주입법, 열확산법, 이온도핑법 등...
4. 박막 형성공정 ⇒ 에피택시얼성장,CVD(화학적 기상성장),PVD(물리적 기상성장),도포막(SOG),도금법.
5. 리소그래피공정 ⇒ 레지스트 처리 ---- 레지스트도포, 베이크, 현상, 큐어, 레지스트제거.
패턴 에칭 ---- 드라이에칭, 웨트에칭.
노광기술 ---- 자외선, 전자빔, X선 등...
6. 평탄화 공정 ⇒ CMP(화학적 기계연마), 에치백 등...

★ 기본 프로세스 기술의 설명
1. 세정기술 (Cleaning)
- 세정은 리소그래피를 처음으로 하는 각 공정 사이에서 반드시 행해야 하는 것으로, 표면 청정화를
위한 공정이다. 또한 열처리,산화 등의 공정전에 행하여지는 것으로 "후처리","전처리"라 불리기도
한다. 이공정은 여전히 약액을 사용하는 웨트처리가 중심으로 ,RCA 세정의 경우는 H2SO4,HCI,NH4OH,
HF,H2O2 등의 약액 조합에의해 처리된다.

2. 열처리 (Thermal Treatment)
- 보통, 실리콘 기판을 800℃ 이상의 고온 산화 분위기 속에서 처리하면 표면에 실리콘 자체의 산화막
(SiO2)이 형성된다.
이막은 절연막으로써 실리콘을 사용하는 반도체 디바이스 제조의 출발점이다. 실리콘 플레이너
(Planar)방식의 기본이며, MOS 구조에 있어서는 게이트 절연막이 된다.
이들 산화막이 형성에는 청정한 분위기의 확산로가 쓰여지며, 철저하게 세정을 실시한 웨이퍼가 사용된다.

3. 불순물 도입 (Impurity Doping)
- 불순물 도입이란, Si 기판중에 B, As, P 등의 Ⅲ 가 및 V 가 족 원소를 불순물로서 도입, pn접합 형성과 불순물 농도제어를 행하는 기술이다.
열적인 확산법과 이온주입법이 있는데 현재로써는 이온주입법이 주류를 이루고 있다.
이온주입법에서는, 진공 상태에서 분리되어진 B, As, P 등의 이온에 고전압을 가해 가속시킴으로써 기판안에 주입안다.
불순물의 양은 이온전류에 의해 모니터 되고 열처리에 의해 활성화된다.

4. 박막 형성 (Thin Film Deposition)
- 기판상에 절연막, 실리콘막, 금속막을 형성(퇴적)시키는 막으로 CVD(Chemical Vapor Deposition :화학적 기상성장) 및
PVD(Physical Vapor Deposition :물리적 기상 성장)가 분리되어 사용되고 있다. SiO2, PSG, BPSG Si3N4 등의 절연막, 폴리실리콘막 및 W 등의 금속막은 CVD법에, A1, TiN 등의 금속 또는 도전성 막은 PVD법인 스퍼터링(Sputtering)에 의해 형성된다.
그외의 박막형성법으로는 회전 도포에 의한 코팅, 졸겔법이라고 불리는 절연막 형성법이 있다.

5. 리소그래피 기술 (Lithography)
- 리소그래피는 포토레지스트를 도포하는 공정으로 시작해 노광, 현상, 에칭, 포토레지스트 제거에 이르는 일련의 프로세스이다.
현상까지를 레지스트 처리공정으로 하며, 에칭 공정과 분리해서 생각할 수도 있다.
현재, 패턴 노광은 레이클이라 불리는 마스크 기판에 의해 축소 투영 전사시킴으로써 행해지고 있다. 이 공정은 모든 프로세스 기술의 중심이며, 반도체 공장에서도 가장 많은 금액의 투자를 필요로 하는 장치이다.
패턴 형성 후에는 반드시 에칭 공정이 수반되며 현성된 포토레지스트 패턴을 마스크로 하여 처리할 수 있다.

6. 평탄화 기술 (Planarization)
- 이 기술은, 최근에 와서 새롭게 사용되는 가공기술의 하나라 해도 좋을 것이다.
디바이스의 미세화와 고밀도화가 진행되면서 표면의 구조가 복잡, 요철이 심화되어지고, 특히 다층 배선공정에 있어서 단선이나 쇼트의 원인이 되기가 쉽다.
평탄화 기술은 그러항 이유 때문에 필요로 하게 되며 앞서 언급한 CMP 기술이 그 요체이다.
스태퍼에서 패턴을 투영할 때, 그 초점 심도의 감소에 대응하기 위해 표면을 평탄화하는 것도 필요한데, 항상 평탄한 면에 축소 투영을 실행함으로써 해상도를 높이는 효과가 크다.
평탄화에는 CMP법 이외에 에치백법과 플로(Flow)에 의한 평탄화법도 이용되고 있다. 또 패턴 형성을 위한 드라이에칭이 곤란한 Cu의 얇은 막 등에는 CMP법을 응용한 절연막 홈 내에 박아넣는 다마신(Damascene)법이 이용된다.

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