우선 아침 9시에 도착하는 것이 문제였다.. 미라클모닝과 함께 아침 일찍 도착하시면 MOSCAP 제작 전 반도체 기본지식과 클린룸 설명, 안전교육을 가장 먼저 받으실 수 있습니다. 그 때 3시간 정도 소요됩니다. 아침에 도착하면 졸릴 수 있습니다. 커피를 가져가는 것이 좋습니다.핫식스가 더 낫다) 안 걸렸으니 정신력으로 버텼다.
당면한 주제로 돌아가서, 아침 운동 후에 한 시간의 점심 시간이 있습니다. 그 때 인하대학교 후문으로 나가면 식당이 정말 많고 거의 모든 곳에서 식사를 할 수 있습니다. 점심 식사 후 돌아 오면 진지하게 클린 룸에 들어갑니다.
클린룸 입실시 가장 먼저 해야 할 일은 방진복 착용 교육입니다. 방진복 착용과 에어샤워 후 조별로 일정이 진행되어 A,B,C,D 3개의 조로 나누어 진행되었습니다. 나는 그룹 B에 있었고 그룹 A와 B는 첫날 포토 프로세스와 DC 스퍼터링을 수행했습니다. 먼저 MOSCAP 소자를 제작할 예정이었으나 기존의 습식 식각 방식을 이용한 소자 제작은 사용하지 않고 리프트 오프 방식으로 소자 제작을 진행하였다.
상기 정리에서와 같이 리프트 오프 방식으로 소자를 제조하는 경우 식각 공정이 일단 생략되기 때문에 공정 시간을 단축할 수 있는 장점이 있다. 요소 제작이 비교적 간편하여 단기 교육과정에 적합한 제작법이며, 습식 에칭보다 덜 위험한 아세톤과 소닉케이터로 제거해야 하는 PR과 금속을 제거하기 때문에 비교적 안전합니다. 단점은 실리콘 산화물에 대한 금속의 균일성이 좋지 않다는 것입니다. 그러나 이것은 실습에 해당하므로 이 수준은 기능 측정에 큰 영향을 미치지 않습니다!
(포토리소그래피)
직진하시면 옐로우룸으로 들어가 포토타임을 마치게 됩니다. 포토 공정은 웨이퍼 조각이 1인당 제공되는 마스크를 이용하여 진행되며, 이때 사용되는 빛의 파장은 365nm로 I라인이라고 한다. 이 파장의 빛은 2005년경 삼성에서 제조한 256MB RAM을 만드는 데 사용되었다고 합니다. 웨이퍼에 원하는 패턴을 적절한 빛으로 조각하기 위해서는 조각의 원리를 알아야 했다. 조각에 빛을 사용합니까?
PR에는 두 가지 유형이 있습니다.
- 포지티브 포토레지스트(PPR)
- 네거티브 포토레지스트(NPR)
PPR의 원리는 노출된 부분은 마스크로 가려지지 않기 때문에 상대적으로 PR의 가교가 약하고, 현상액에 넣으면 해당 부분만 사라진다는 것이다. 반면 NPR의 경우 노출된 PR에서 상대적으로 강한 가교가 형성되어 현상액에 넣으면 상대적으로 약한 미노광 부분이 사라진다. 본 실험에서는 PPR을 이용하여 실험을 진행하였다.
재판 과정은 다음과 같습니다.
위 과정을 모두 거친 후 MOS에서 M을 담당하는 금속 증착을 진행하였다. 이 실습에서는 금속으로 Mo를 사용했습니다.
(DC 스퍼터링)
먼저 위의 사항에 대해 열심히 노력하고 있습니다. 백 컨택트에 대해서는 나중에 설명하겠습니다.
먼저 DC 스퍼터링 장비의 목적에 대해 생각해 봅시다. 뭐야?
쉽게 말해 보증금입니다. 우리가 증착하는 재료의 유형은 다양할 수 있지만 대부분의 경우 스퍼터링은 자유 전자를 포함하는 금속을 타겟으로 사용합니다. 챔버에 고진공을 끌어들인 후 가스를 가하여 플라즈마를 부상시키고 RF 전원을 가하면 플라즈마가 형성됩니다. 이때 Ar 가스를 이용하여 플라즈마를 부상시켰다. 따라서 플라즈마 상태의 Ar*은 음의 전압으로 대전된 타겟 금속(Mo)에 흡착되어 충돌하고, 충돌에 의해 분리된 Mo 원자는 우리가 목표로 하는 SiO2층에 증착된다. 아주 간단한 원리처럼 보이지만 실제로 플라즈마가 형성되었을 때의 색상을 보면 어처구니 없는 일(?)이 일어나고 있음을 느낄 수 있습니다.
이로써 Mo 증착이 완료되었다.
(PR 스트립 및 백 컨택트)
프로세스는 위의 참고 사항에 설명되어 있지만 마무리 작업으로 생각할 수 있으며 증착된 금속 Mo는 PR 위에 있습니다. 그러나 불필요한 PR과 Mo를 제거할 수 없었기 때문에 PR을 녹이는 아세톤을 sonicator에 넣고 sonication 과정을 진행하였다. PR을 아세톤으로 제거하면 그 위에 있는 Mo의 상태가 매우 불안정해져 초음파를 이용하여 깨뜨린다. 그러면 원하는 MOS(금속 산화물 반도체) 구조가 최종적으로 완성됩니다.
하지만!
끝이 아니다.. 3일째 탐침 스테이션에서는 반드시 탐침을 꽂아 CV곡선을 측정해야 한다. . 처음에는 못받았는데 기어를 보니 이해가 되네요. 그래서 프로브를 꽂기 위해서는 구리선을 실리콘 측에 연결해야 했고, 이 작업을 이면접점(backside contact)이라고 합니다. 이때 동테이프를 실리콘면에 은 페이스트로 붙이는 것이 중요하며 붙이기 전에 샌딩을 해야 합니다. 자연적으로 형성된 자연 산화막(~30nm)을 제거해야 하기 때문입니다. 업체에서는 불소를 사용하여 아주 미세하게 제거하는데 불소는 매우 위험한 물질이기 때문에 실전에서는 사용하지 않고 분쇄기로 쉽게 파냈습니다..(?)
그렇게 2일차 운동을 마치고 전력을 다해 집에가서 끝내고 기절…하하
