Sputter Deposition

소개

반도체생산이나 응용공학적으로 바라볼때 여러가지 진법공정을 따지지만, 여기에서 제일 중점적인 공법으로 이론적인 설명을 하고, 웨이퍼생산에 필요한 스포터관련을 설명하였습니다. 대학생이나 대학원생, 기술적 참고서 바라보시고 기법종류를 이런 것들이 있다는 것을 알고, 스포팅 종류를 이론과 응용, 소재 ...

목차

1. Basic aspects of sputtering
1.1. Sputtering 현상
1.2. Glow discharge
1.3. Interactions on the target surface
1.4. Sputtering yield
1.5. Target consideration
1.6. Process parameter effect

2. Sputtering techniques
2.1. Reactive vs non-reactive process
2.2. Diode sputtering
2.3. RF sputtering
2.4. Triode sputtering
2.5. Magnetron sputtering
2.6. Unbalanced magnetron sputtering

3. Plasma characteristic and ion bombardment
4. Process control
5. Application of sputtered hard coatings
6. Industrial coating systems
7. Future trends

본문내용

2. Sputtering techniques
○ 장점
․막 두께의 균일성
․내화 재료의 증착
․절연막의 증착
․큰 면적의 target이용 가능
․thermal evaporation 같이 spitting이 없다.
․arc deposition 같이 작은 물방울이 형성되지 않는다.

2.1. Reactive vs non-reactive process
① non-reactive process
․불활성 gas plasma를 이용하여 sputtering
- target이나 기판에 직접적인 화합물 형성에 참여하지 않음
․불활성 기체가 매우 적은 양이라도 target이나 막에 침투하면 막의 성질에 좋지 않은 효과 발생 ex) hard coating 내부의 Ar - 막의 내부 응력을 증가시킨다
․기판/막 couple의 불활성기체 충돌
- growth mode, stoichiometry, film properties, 기체 혼입 가능성에 큰 영향을 미친 다.
․불활성 기체로 Ar이 탁월 - 값이 싸고, 무거워서 sputtering yield가 높다.

② reactive process
DC diode, RF diode, triode, magnetron, modified RF magnetron sputtering
다음 두 가지 방법이 기본이다.
(1) metallic cathode
․target은 깨끗한 금속표면으로 유지(화합물의 형성은 기판과 chamber벽에 국한)
․sub-stoichiometric 막의 형성과 target의 오염을 피하기 위해 공정의 주의 깊은 조 절이 필요
(2) compound-coated cathode
․간단하나 sputtering 속도가 느리다. (∵ 대부분의 화합물 target은 sputtering yield 가 작고 이차 전자의 방출량이 많다.)
․sputtering 기술, 물질, 증착조건에 의존하므로 target물질에 따라 막이 같은 화학조 성을 갖지 못한다.

2.2. Diode sputtering
(1) 충분한 기체 농도(1～500×10-4mbar)에서 큰 전압(300～5000V)을 걸어줄 때 diode plasma 형성
→ 가스 원자들의 적은 양이 이온화 되고, 이온이 가속되어 cathode sheath의 전압 구 배를 가로질러 target과 충돌해서 표면의 sputtering을 일으킴
(2) 일원 또는 다원계의 target재료를 사용할 수 있으나 전도체여야 한다.
(3) target에 공급된 전력의 75～95%가 냉각수에 의해 소비되므로, target물질의 열전도도 가 중요한 변수다.
(4) 장점 - 장치와 조작이 간단하다.
(5) 단점 - 낮은 증착속도, 높은 기판온도(target으로 부터의 열방사, 2차전자), 에너지의 비효율성, 방전가스의 압력이 높고, 절연체의 sputtering이 불가능

참고자료

· SOLID STATE ELECTRONIC DEVICES"-FIFTH EDITION
· 저자 BEN G. STREETMAN, SANJAY BANERJEE
· 반도체 조명학, 반도체 제조공학, 반도체공정 관련서적...