반도체공정 (Si)

소개

반도체공정 레포트 입니다.
1년동안 대학원 생활을 하면서 반도체공정을 총정리한 레포트 중 실리콘프로세스에
관한 내용입니다.
반도체 공정레포트는 총 6 시리즈로 구성되어 있으니 필요하신 부분을 이용해주세요~

목차

1. 실리콘의 물성
(1) Crystal Structure of Si
(2) Energy Band (E-k plot) of Si
(3) Physical Characteristic of Si

2. Si Single Crystal 성장기술
(1) From Raw Material to Electronic Grade Poly-Si
(2) Czochralski (CZ) crystal Growth
(3) Float Zone Single Crystal Silicon

3. Poly-Si 의 형성과 특성
(1) Poly Silicon의 형성
(2) Polycrystalline Silicon의 Doping
(3) Poly Silicon의 특성

4. Wafer 가공기술
(1) Silicon Shaping
(2) Etching
(3) Polishing
(4) Cleaning

본문내용

1. 실리콘의 물성


(1) Crystal Structure of Si

Si 이나 Ge 같이 공유결합한 고체들인 fig1.1(a,b)에서 볼 수 있듯이 공유결합의 방향적 특성에서 제시된 다이아몬드 결정구조를 가진다. 사면체 내에서 네 개의 Si-Si 결합들의 단단한 지역적 결합구조로 원자들이 Diamond Cubic Crystal Structure를 형성한다. 이러한 경우의 단위셀은 입방체 구조로서 확인할 수 있다. 비록 각 구석과 각 면의 중심에 전자들이 있으므로 FCC(fig1.1(c))구조이지만 또한 셀 내부에 네 개의 원자들이 있다. 그러므로 단위셀 안에 8개의 원자들이 있다.


(2) Energy Band (E-k plot) of Si

Figure 1.2 는 Direct와 Indirect semiconductor의 Energy band를 보여준다. 이 에너지 밴드의 x축은 momentum k를 나타낸다. Direct semiconductor의 경우 maximum valence band energy와 minimum conduction band energy가 모두 k=0에서 나타난다. 따라서 이 반도체에서 두 에너지밴드 사이의 천이는 운동량의 변화없이 발생할 수 있다. 이러한 직접 천이 특성은 물질의 광(optical) 특성에 중대한 영향을 준다. Indirect Semiconductor의 경우 maximum valence band energy는 k=0에서 나타나지만, minimum conduction band energy는 k=a (a는상수)에서 나타난다. 따라서 conduction band의 전자가 천이하기 위해서는 momentum의 변화가 필요한데, 이때 phonon의 형태로 에너지를 방출하면서 valence band로 떨어지게 된다. Si은 바로 이 Indirect Semiconductor에 해당한다.

참고자료

· (1) Introduction to microelectronic fabrication, Jaeger, Prentice Hall
· (2) Silicon Processing for the VLSI Era 2nd edition, S. Wolf, Lattice Press