반도체 공학 P-N Juntion 반도체 제작 공정목 차 1-1 실리콘 산화 1-2 실리콘 산화의 방식 2 -1 광 노광 공정 3-1 선택적 식각 (Selective etching)- PR 제거 및 Oxide Layer 제거 1 3-1 선택적 식각 (Selective etching)- PR 제거 및 Oxide Layer 제거 2 3-1 선택적 식각 (Selective etching)- PR 제거 및 Oxide Layer 제거 3 3-2 선택적 식각 (Selective etching) - polymer( 노광 된 PR Layer) 제거 4-1 확산과 이온 주입 5-1 증착을 통한 금속화 공정 (PVD ) 5-2 증착을 통한 금속화 공정 (CVD ) 5-3 금속화 공정 후 금속 식각 1 5-3 금속화 공정 후 금속 식각 2반도체 제작 공정 1-1 실리콘 산화 P-type Si Wafer SiO ₂ 산화물의 역할 : 절연 ( 부도체 ), 공정 중 Protector 역할 Lattice Structure 는 111 , 100 을 사용 ( 산화 효율이 높다 ) ※ 확산 , 주입 공정 중 Wafer 를 보호하기위함 Original Si Surface Wafer 산화 P-type Si Wafer반도체 제작 공정 1-2 실리콘 산화의 방식 건식 산화 : 얇은 산화막 (Thin Film) 을 형성 시 선택 ( 최대 0.9 ㎛ ) – L ow Ecth Rate 습식 산화 : 두꺼운 산화막 (Thick Film) 형성 시 선택 ( 최대 6.5 ㎛ ) – High Ecth Rate ※ 같은 Oxidation Time 에서 박막의 Thickness 차이 열 산화시 Wafer 가 급격한 온도 변화를 겪지 않게한다 .반도체 제작 공정 2 . 광 노광 공정 P-type Si Wafer SiO ₂ Spinner 감광제 Photo Resist(PR) PR 을 고속 Spinner 로 SiO ₂ 표면에 고르게 도포 코팅된 감광제는 8 0 ℃ ~100 ℃ 로 Baking 한 다 . ※ Negative Photo Resist 를 사용 노광 공정 P-type Si Wafer SiO ₂ P R MASK P olymer P olymer Mask 를 통과한 UV 광은 PR Layer 와 화학작용으로 Polymer 되어 굳는다 . ※ Polymer 는 부식제에 제거되지않는다 . UV반도체 제작 공정 3-1 선택적 식각 (Selective etching)- PR 제거 및 Oxide Layer 제거 1 P-type Si Wafer SiO ₂ P R P olymer Polymer 현상액 현상액을 도포하면 Polymer 는 현상액의 부식성을 견디지만 Photo Resist 는 견디지못하고 제거된다 Wafer 를 120 ℃ ~180 ℃로 Baking 한다 . ( 접착성과 내구성 상승 ) Oxide 식각 P-type Si Wafer P olymer Polymer SiO ₂ HF 완충불산 (HF ) 를 도포하여 Oxide Layer 인 SiO ₂를 제거한다 . - Polymer 아래 SiO ₂는 보호되어 남게된다 .반도체 제작 공정 3-1 선택적 식각 (Selective etching)- PR 제거 및 Oxide Layer 제거 2 반도체 공정에서 식각속도를 균일하게 하는 것이 중요하다 . 식각 속도는 패턴의 집적도와 형태와 크기에 관여하기때문이다 . - 식각 속도 (Etch Rate) - 예제 1 Etch Rate 는 낮을 수록 효율이 높다 . 전체반응속도는 가장 느린 반응이 지배한다 . 균일도 결과 값이 낮다는것은 Wafer 의 모든 식각면이 비슷한 Rate 로 식각이 되었다는것을 증명한다 .반도체 제작 공정 3-1 선택적 식각 (Selective etching)- PR 제거 및 Oxide Layer 제거 3 P-type Si Wafer SiO ₂ P olymer P olymer SiO ₂ Wafer 를 120 ℃ ~180 ℃로 Baking 하는 이유 이 공정 후 식각 시 식각 부의 내부 표면의 내구성을 올리기위해서이다 표면이 약하면 Wafer 표면이 식각되어 Spread 불량이 생길수있다 . (Dopant Gas 가 주입시 주변으로 번진다 ) P-type Si Wafer SiO ₂ Polymer P olymer SiO ₂ (A) Baking 된 표면 (B) Baking 되 지 않아 손상된 표면반도체 제작 공정 3-2 선택적 식각 (Selective etching) - polymer( 노광 된 PR Layer) 제거 P-type Si Wafer SiO ₂ P olymer P olymer SiO ₂ PR Stripper PR Stripper 또는 산소 플라즈마 시스템으로 polymer 를 제거한다 - PR-Stripper(Low PH( 농도 7 이하 ): 산성 ) P-type Si Wafer SiO ₂ SiO ₂ P-N Junction 이 가능한 P-type Wafer 완성반도체 제작 공정 4-1 확산과 이온 주입 P-type Si Wafer SiO ₂ SiO ₂ N-type Dopant Gas Diffusion or Ion Implantation N-type Dopant Gas 를 주입 SiO ₂ Layer 부분을 제외한 부분에 집중되어 주입된다 . N-type A) Diffusion B ) Ion Implatation SI 는 800 ℃ ~1200 ℃로 확산 N-type 이므로 As 와 P 를 주입 수용한도 (Solid Solubility) AS : 10²¹ , P : 10²¹ [Atom/cm ³] Post Annealing Ion Implantation 은 확산을 위한 가열은 필요없지만 격자 완화를 위한 Annealing 이 필요하다 b) Annealing 전 c) Annealing 후 지점 : P-N 접합부Metal 반도체 제작 공정 5-1 증착을 통한 금속화 공정 (PVD) P-type Si Wafer SiO ₂ SiO ₂ N-type Metal 증착을 통해 금속화 공정 (PVD) 을 완료 . PVD(Physical Vapor Depositon ) 장점 : 공정시간이 짧다 , 상온에서 공정가능 단점 : 증착면의 균일도가 CVD 보다 불안정하다 . 진공 상태가 필요 ( 기체와 산소간의 산화 방지 ) 금속증착재료 Ti( 티타늄 ),Al( 알루미늄 ),Cu( 구리 ) TiN ( 주석 ) 등 이온화 된 금속 원자 가스반도체 제작 공정 5-2 증착을 통한 금속화 공정 (CVD ) 증착을 통해 금속화 공정 (CVD) 을 완료 . CVD(Chemical Vapor Depositon ) 장점 : 큰 면적 증착 단점 : 1000 ℃ 이상 고온이필요한 공정 화학 증착재료 GaN ( 질화갈륨 ) 등 Metal P-type Si Wafer SiO ₂ SiO ₂ N-type Metal 기체화된 화학 용액 화학 반응P-type Si Wafer 반도체 제작 공정 5-3 금속화 공정 후 금속 식각 1 금속의 양측을 식각하는 이유는 주변의 Wafer 와 접촉이 되기 때문이다 2. 광 노 광 공정을 MASK 의 위치를 변경시켜 재 공정한다 . Metal P-type Si Wafer SiO ₂ SiO ₂ N-type Metal Photo Resist(PR) MASK UV MASK 감광제 PR PR Polymer Metal SiO ₂ SiO ₂ N-type Metal PR PR Polymer 현상액반도체 제작 공정 5-3 금속화 공정 후 금속 식각 2 재 광 노광 공정 후 Gate 부위에 Polymer 를 남겨둔 후 BOE(Buffered Oxide Etch) 용액을 도 포 . ※ BOE 용액은 Metal 과 SiO ₂모두 녹이지만 Etch Rate 를 조절 Metal 만을 식각한다 . P-type Si Wafer Metal SiO ₂ SiO ₂ N-type Metal Polymer BOE P-type Si Wafer Metal SiO ₂ SiO ₂ Metal Polymer PR Stripper 로 Polymer 를 제거하면 금속화 공정이 모두 완료된다 . N-type PR Stripper감사합니다 - Reference) Fundamentals Of Semiconductor Fabrication - Principles Of Semiconductor Devices{nameOfApplication=Show}
국내 초고속 인터넷의 발전과 기술의 이해목 차초고속 인터넷의 발전 1. 초고속정보통신망 구축계획 (information super highway) 1993 년 당시 미국의 고어 부통령이 ' 국가 정보 인프라 (NII)' 에 관한 행동 의제 ' 를 발표한다 . 이후 고속도로가 산업화를 이끌 듯 국가정보화를 촉진시킬 정보인프라가 필요하다는 지적에 따라 미국을 비롯하여 유럽 , 일본 등 세계 각국에서 초고속정보통신망 사업을 추진 , 한국정부도 94 년 4 월 14 일 초고속정보통신망 구축계획을 확정 발표했다 . 계획으로 2015 년까지 약 45 조원이 투입되며 , 총리를 위원장으로 15 개 부처와 민간기업이 참여하여 추진하게 된다 . 우리나라는 지난 93 년부터 정부에서 추진 , 1 단계 (95∼97 년 ) 와 2 단계 (98∼ 02) , 3 단계 (03~10) 15 년까지 예정된 사업을 2010 년 까지 앞당겨 마쳤다 . 초고속정보통신망 구축계획은 정보화촉진사업의 우선적인 지원을 위해 행정 , 의료 , 교육 등 공공기관이 저렴한 요금으로 이용할 수 있도록 하는 ' 초고속 국가망 ' 구축계획과 통신사업자 등 민간의 재원으로 일반국민이 이용할 수 있는 ' 초고속 공중망 ' 구축계획으로 나누어진다 .초고속 인터넷의 발전 2. 초고속 인터넷의 10 년 1. 국내 최초 초고속 인터넷 1997.7.1 두루넷 ( 現 SK 브로드밴드 ) HFC 망 서비스 개시 2. 1999 년 하나로텔레콤 ,KT 등 ADSL 서비스 개시 3. 2002~2003 년 KT, 온세통신 등 VDSL 서비스 개시 4. 2005 년 LG 파워콤 Xspeed 광랜 서비스 개시 5. 2007 년 KT FTTH 서비스 개시 6. 2009 년 양방향 초 광대역 정보고속도로 구축 사업 ( 예정 09~13) 7. 2011 년 8 월 부터 1Gbps 급 인터넷 시범서비스 개시 예정 단위 : 명ADSL 부터 FTTH 까지 1. HFC(Hybrid Fiber Coxial ) HFC 란 ? 케이블 TV 망으로 광 전송로와 Digital Subscriber Line) 디지털가입자회선이라한다 . 전화선을 이용해 고속 데이터 통신을 가능하게해주는 기술이다 .ADSL 부터 FTTH 까지 2. XDSL(X Digital Subscriber Line) XDSL 이란 ? 전화선을 이용해 초고속 데이터통신을 가능하게 하는 디지털 가입자 회선을 모두 일컫는 약어로 ADSL,SDSL,VDSL,HDSL 등이 있다 . ADSL( A symmetry DSL) : ISP 에서 댁내까지 1 대 1 로 전화선을 이용하여 고속 데이터 통신이 가능한 비대칭 서비스 SDSL(Symmetry DSL) : ISP 에서 댁내까지 1 대 1 로 전화선을 이용하여 고속 데이터 통신이 가능한 대칭 서비스 HDSL( High bit-rate DSL) : 광 대역 디지털 전송이 가능한 대칭 서비스 VDSL(Very High-data rate DSL) : ADSL 의 단점을 보완한 서비스로 ADSL 보다 데이터 통신 속도가 빠른 대칭 서비스 Tip. 대칭과 비대칭 서비스 대칭 (S ymmetric) 서비스란 ? 양방향 서비스로 인터넷 이용 시 하향 속도와 상향속도가 같은 서비스로 영상회의 , 통화와 같은 실시간 서비스에 적합한 서비스 비대칭 (A symmetry) 서비스란 ? 단방향 서비스로 인터넷 이용 시 높은 하향 속도에 비해 턱없이 낮은 상향 서비스로 영상회의 , 통화와 같은 실시간 서비스를 하기에 부적절한 서비스 쉽게 말하면 하향속도는 다운로드 상향속도는 업로드이다 .ADSL 부터 FTTH 까지 2-1. ADSL(A symmetry DSL) ADSL 이란 ? 기존의 구리 전화선을 이용하여 고속 데이터 통신이 가능한 pppoe 방식 통신수단으로 ISP 에서 댁내까지 전화선으로 1 대 1 로 서비스한다 . 하향 서비스의 경우 1.5Mbps 이상의 고속 통신이 가능하지만 반대로 댁내에서 ISP 까지의 상향 속도는 현저히 낮은 비대칭 서비스 장점 : ISP 와 댁내 1 대 1 서비스 형태로 간섭현상이 없어 핑 (Ping) 값h-bit-rate DSL) SDSL 이란 ? Single Line HDSL 로도 불린다 . 한 쌍의 동축 케이블을 이용한다 . 광 대역 전송이 가능한 HDSL 과 비슷하지만 일반 가정에 설치가 불가능한 HDSL 의 한계점을 극복하기 위한 개발 된 대칭형 기술이다 . 화상회의 등에 적합한 기술이다 . 장점 : 비대칭 서비스인 ADSL 과 반대인 양방향 대칭 서비스로 상하향 속도가 균등하다 , 개인이 설치 사용가능하다 . 단점 : 전송거리가 3km 이내로 제한된다 . HDSL 이란 ? 고속디지털가입자회선이라고한다 . 양 방향성 대칭형 서비스로 원격진료와 영상회의 등 실시간 서비스에 용이하지만 설치비용 비싸고 설치 후 자원 낭비가 심해 개인이 설치하여 이용하긴 어렵고 주로 아파트단지 , 회사 등에 설치되어 다수의 사용자를 상대로 사용된다 . 장점 : 영상표시장치 (VDT) 서비스 등에 용이하고 광케이블을 통해 고속 전송이 가능하며 설치 시간과 비용이 저렴하다 . 최대 전송거리가 5km 로 최대 전송거리가 3km 인 SDSL 보다 전송거리가 넓다 . 단점 : 개인이 설치하여 사용하기 어렵다 . 대칭 (Symmetry) 서비스ADSL 부터 FTTH 까지 2-3. VDSL( Very high-speed DSL)1,2 VDSL 이란 ? ADSL 의 단점을 보완한 발전한 기술로 ISP 와 댁내 1 대 1 고속 데이터 통신 양방향 대칭 서비스이다 . ADSL 보다 더 빠른 속도로 FTTH 기술을 위한 최종 단계의 기술 장점 : ADSL 과 같이 네트워크 장애가 적다 , 양방향 대칭 서비스이다 , ADSL 보다 속도가 더 빠르다 . 최대 50Mbps 단점 : ADSL 과 같은 방식으로 신호송출거리가 짧아 거리가 멀수록 속도가 감소한다 , 전송거리 제약이 심해 주택보다 주거 밀집환경이 적합하다 . 증폭기 설치 ADSL 의 경우 ISP 에서 DSLAM 을 통해 댁내까지 가는 구조였다면 VDSL 은 ISP 에서 곧 바로 Router 를 통해 패킷을 고속으로 전송해주는 Lan Swi 광케이블을 ISP 에서 아파트 통신실까지 직접 포설하고 통신실에서 동축케이블을 이용하는 이더넷 방식인 LAN 방식으로 댁내 PC 에 UTP 케이블로 연결하여 신호를 전송한다 . 즉 , 통신실까지는 광케이블로 신호가 전달되지만 통신실 이후 신호전달은 동축케이블로 이루어진다 .ADSL 부터 FTTH 까지 3-2. 유사 광 랜 (Optical Local Area Network) 유사 광 랜 이란 ? HFC 기술의 업그레이드 형태로 HFC 망에 ENM 장비를 설치하는 기술 ETTH, HFC 기술에 Wideband 모뎀을 사용한 W 광랜 등이있다 . 이미 설비되어있는 HFC 기술에 광랜 기술을 업그레이드하여 광랜 급과 비슷한 하향 속도를 낼수있다 . HFC 기술은 두루넷이 사용하는 기술로 現 SK 브로드밴드 (2005 년 두루넷 인수 ) 의 주택 광 랜은 대부분 이와같은 유사 광랜이다 . 광랜과의 특징과 치이점 HFC 기술과 광 랜은 같은 신호 전송 방식이지만 HFC 기술은 비대칭 서비스이고 광랜은 대칭 서비스인게 차이점이다 . 기존 HFC 기술에 광 랜이 등장하고 부터 HFC 광랜으로 업그레이드 되어 광랜 급 하향 속도가 나오지만 기술 특성상 대칭 서비스는 불가능하다 . - ETTH 방식 HFC 망까지 ENM 기술로 신호전달 후 HFC 망에서 EAM 에서 분기되어 UTP 케이블로 댁내에 신호전달이 되는 방식 HFC 에서 신호가 분기 되므로 실제속도는 광랜보다는 느린 70Mbps 급이다 또한 비대칭 서비스이다 . - Wideband 방식 HFC 망에 W-CMTS( Docsis 3.0) 이란 기술을 이용하여 신호를 전달하고 W-CM 통해 댁내에 신호 전달이 되는 방식 광케이블 하나에 수천명이 공유해 쓰기 때문에 가입자가 늘면 늘수록 속도가 감소한다 . 평균 60Mbps 급 , 또한 비대칭 서비스이다 .ADSL 부터 FTTH 까지 4. FTTH(Fiber To The Home) FTTH 란 ? 광케이블을 ISP 에서 통신실로 포설한 뒤 통신실에서 동축케이블로 케이블이 변10 배인 1Gbps 급 인터넷으로 오는 2011.8~12 까지 5 개월간 시범 서비스를 실시하는 초고속 인터넷 계획 : 09 년 부터 추진되어온 양방향 초 광대역 정보고속도록 구축사업 자료 .1 의 서비스를 위해 2012 년까지 유선 인터넷을 1Gbps 까지 높인다 . FTTH 광섬유 기술 FTTH 에 쓰이는 광 섬유는 E- Pon 방식 과 WDM- Pon 방식이있다 E- Pon : 이더넷 수동형 광 네트워크 재생기 , 증폭기등을 제거한 광케이블을 최소화 한 것으로 개인이 사용하기 적합하다 WDM- Pon : 파장분할다중 수동형 광 네트워크 한 가닥의 섬유를 통해 여러 파장의 광 신호를 전송하는 것으로 다수가 사용하기 적합하다 . 1Gbps 급 인터넷은 오는 2012 년까지 상용화를 완료할 계획이다 . FTTH 기술이 이미 1Gbps 급 인터넷이 가능하므로 네트워크 단말기만 교체하면되니 굉장히 편하지만 아직 현장에 많이 남아있는 동축케이블을 교체해야하는 어려움이있다 . 2013 년까지 사업이 완료되고나면 정부에서는 2020 년까지 10Gbps 급 인터넷을 서비스할 계획이다 .결 론 1. 초고속 인터넷의 끝은 어디인가 ? 초고속 인터넷 서비스가 시작된지도 벌써 10 년이 넘어간다 . 1.5Mbps 부터 시작하여 현재 상용화를 눈앞에 둔 1Gbps 급 인터넷 미래의 10Gbps 급 인터넷까지 초고속 인터넷은 짧은 시간동안 많은 발전을 해왔다 . 1990 년 대 초 미국과 일본 ,E-U 그리고 대한민국은 정보의 고속도로화를 외치며 제 각각 계획들을 발표했다 고속도로가 산업화를 이루었듯이 인터넷은 정보라는 자동차를 움직이기 위한 도로로 급속도로 발전했다 . 사업 초기 국가 행정 , 의료 , 교육 등의 유기적인 정보 교환을 위해 많이 쓰여졌지만 현재에 와선 온라인 게임이라던지 멀티미디어 정보 공유 채팅과 통신 등 사람들의 생활편의를 향상시키기위해 더욱 많이 쓰여지고있다 . 미래에는 어떤 용도로 쓰여지고있을까 ? 미래역시 현재와 다르지 않을거라 본다 . 사람들의 생활편w}
납품 기일의 해결방안목차1. 사례 요약 2. 사례 분석 3. 사례 쟁점 4. 패러다임 분석 5. 선긋기 분석 6. 결과 7. Tim의 결정이 회사에 끼칠 영향 8. 창조적 중도 해결책정보사회와 공학윤리사례 요약제품 납품생산관리부장Tim은Ruskin사에서 Parker사로 제품을 납품해야한다 납품기한 : 10일문제점문제 발생생산 부품 공급 중단 발생 사건발생일 :8 일예상 결과낡은 부품 사용 납기 준수 But 불량율 상승Tim은 자신이 저지른 실수를 인정하기 싫다.쟁점반복된 실수Chuck의 조언새 부품 사용 납기 초과 But 불량율 감소조언 구하기수석 엔지니어 Chuck에게 조언을 구함Chuck의 외면Chuck은 어느쪽도 추천 하지 않음 and 이 사건에 관여 하고 싶지 않다고함Chuck의 충고Arnold를 만나보길 권함 현재 그는 생산 공장 부사장이다Tim의 고민첫째. Arnold에게 자신의 실수를 인정하기 싫다.둘째. Arnold가 도와줄지 의문이다.Tim은 혼자서 일을 처리하기로 결정한다.Tim의 실수로 Ruskin사는 이미 납기날짜를 어겨 Parker사에서 납기일을 연장해주었음정보사회와 공학윤리사례 분석불량율 상승불량율 감소Tim은 Arnold에게 사실을 털어 놓기를 꺼린다.정보사회와 공학윤리사례 쟁점정보사회와 공학윤리페러다임 분석부정적 페러다임긍정적 페러다임낡은 부품을 사용한다.(불량율 증가)새 부품을 사용한다.(불량율 감소)Parker 사에게 낡은 부품을 사용한 사실을 감춘다.Parker사에게 사실대로 통보하고 쌍방간 협의로 납기일을 재 조정한다.자신의 실수를 감추는 Tim의 선택은 잘못된 선택이다.Arnold에게 자신의 실수를 인정하고 함께 해결책을 구상한다.납기일을 지키지 못한다.납기일을 준수한다.정보사회와 공학윤리선긋기 분석항목부정적 페러다임점수긍정적 페러다임평가 점수12345678910부품 상태 (가중치 : 2)낡은 부품 (불량율 높음)●새 부픔 (불량율 낮음)4 / 20생산 부품에 대한 투명성 (가중치 : 2)부품의 문제를 감춘다●부품의 문제를 Parker사에 알린다.6 / 20납기일 (가중치 : 4)납기일 초과●납기일 준수32 / 40Tim의 양심적 선택 (가중치 : 2)자신의 실수를 감춘다.●자신의 실수를 인정한다.4 / 20-46 / 100정보사회와 공학윤리결과결과 납기일은 이미 한번 어긴 이력이 있어 납기일에 대한 신뢰가 어느정도 하락된 상태이다. 결과적으로 Ruskin사는 Parker사 에 대한 납기일은 물론 품질 신뢰도 하락으로 까지 다가올것이다. Tim의 무능함과 비양심적 결정으로 인해 회사 전체에 큰 신뢰적 손실을 줄것이다.정보사회와 공학윤리Tim의 결정이 회사에 끼칠 영향정보사회와 공학윤리창조적 중도 해결책해결책 Tim은 자신의 실수를 Arnold에게 인정하고 Arnold에게 도움을 청해야한다. 설사 Arnold가 도와 주지 않더라도 일을 진행해서는 안된다. Arnold가 도와주지 않더라도 Parker사에 사실대로 통보하고 쌍방간 합의를 통해 납기일을 재연장한다. 반듯이 품질 향상(불량율 감소)을 위하여 낡은 부품 대신 새 부품을 사용하여야한다. 결론으론 납기일에 대한 신뢰가 떨어지겠지만 그렇다고 품질에 대한 신뢰도까지 포기할수없다.정보사회와 공학윤리{nameOfApplication=Show}