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LED 제조 공정

LED 제조 공정LED 제조 공정LED 제조 공정■ LED란??LED란? : Light Emitting Diode의 약자로 전기에너지나 전기 신호를 빛에너지나 광 신호로 변환하는 화합물 반도체로 이루어진 발광소자를 말한다. 주로 전자제품의 디스플레이, 휴대폰, 자동차, 신호등의 발광소자로 널리 쓰임.LED 제조 공정■ LED 동작 원리LED는 P형으로된 반도체와 N형으로된 반도체로 이루어진 일종의 PN접합 다이오드로 정방향의 전류를 주입하면 자외선 및 가시광, 적외선등의 다양한 파장의 빛을 발산하는 소자이다.그림과 같이 전압을 인가하면, N측의 전자는 P측에, P측의 전공은 N측으로 각각 주입확산하여 전류가 흐르며, 접합영역내에서 전자와 정공은 재결합하며 소멸하는데 이때 Eg에 해당하는 만큼의 발광현상을 나타내며, 나머지의 재결합은 열로 변환한다.LED 제조 공정■ 화합물 반도체란두 종류 이상의 원소화합물로 이루어진 반도체 질화갈륨(GaN), 갈륨비소(GaAs), 인듐인(InP), 갈륨인(GaP) : 3-5족 화합물반도체가 주로 이용. (최근 2-6족도 활발히 연구중) -메모리용으로 사용되는 실리콘반도체와는 캐리어의 이동도(移動度), 띠(band)구조등이 다르므로 전기적 · 광학적 성질도 크게 다름. -발광다이오드, 반도체 레이저 등 실리콘반도체로 실현할 수 없는 각종 소자 구현※ 에피텍시 -그리스 문자 epi(위에)와 taxis(배열)의 합성어로서 결정구조를 갖는 물질(기판)위에 기판과 같거나 또는 다른 결정구조를 갖는 물질을 성장시키는 기술 -호모에피텍시 : 기판과 같은 결정구조를 성장하는 것 -헤테로에피텍시 : 기판과 다른 결정구조를 성장하는 것LED 제조 공정■ 성장방법LPE : Liquid Phase Epitaxy(액상증착법) 결정재료가 녹아 있는 포화용액을 기판과 접촉시켜 결정을 성장 → 1963년 Nelson에 의해 최초로 구현 Si, GaAs, AlGaAs, GaP 에피텍시 성장에 이용 VPE : Vapor Phase Epitaxy(기상증착법) 결정재료가 포함된 반응가스를 기판위로 흘리면서 열에 의한 분해 와 반응을 통해 결정을 성장 → 반응가스의 형태에 따라 HVPE, MOVPE 등으로 분류LED 제조 공정■ 성장방법MOCVD : Metal Organic Chemical Vapor Deposition(유기금속화학기상증착법) 메틸이나 에틸 등 알킬기를 갖는 유기금속 화합물을 원료로 사용 → 3-5족 화합물 반도체로는 1960년에 InP성장이 최초 반응가스 종류를 달리해서 물질의 조성을 쉽게 바꿀 수 있으므로 GaAs나 InP와 같은 2원계 화합물뿐만 아니라 3원계(InGaN, GaAsP), 4원계(AlGaInP, InGaAsP)화합물 반도체성장에도 많이 사용 MBE : Molecular Beam Epitaxy(분자선증착법) 조고진공 반응관에서 증발된 결정재료가 분자나 원자형태로 빔을 형성 하면서 기판위에 도달한 후 기판표면과 반응하여 결정성장 → 물리증착방식(Physical Vapor Deposition, PVD)을 발전시킨 방법LED 제조 공정■ 발광 파장LED 제조 공정■ 발광 파장/조명 효율반도체 물질에 따른 발광파장과 LED 효율LED 제조 공정■ 시감도 곡선시감도(Luminous efficiency) : 인간의 눈의 반응LED 제조 공정■ LED Color(1931 CIE 색좌표)색좌표 : (Chromaticity Coordinate) 1931년 국제조명위원회(CIE)에서 정한 등색함수에 따른 3색을 표시한 좌표LED 제조 공정■ LED 업체명LED 제조 공정■ LED 연도별 발전추이LED 제조 공정FabricatonLED 제조 공정LED 제조 공정LED 제조 공정■ Blue chip StructureLED 제조 공정■ Epi 공정LED 제조 공정■ Epi 공정MOCVD SYSTEMLED 제조 공정■ Epi 공정Schematic Diagram of MOCVD ReactorLED 제조 공정■ Low Temperature Buffer를 사용하여 GaN 특성의 향상LED 제조 공정■ GaN Epi-Wafer 제조 공정LED 제조 공정LED 제조 공정■ Chip 공정(GaN LED Fab. Process 개략도)LED 제조 공정■ GaN LED Fab. Process 개략도LED 제조 공정: Chip 공정LED 제조 공정: Chip 공정LED 제조 공정: 후 공정■ Lapping/Polishing 및 ScribingLED 제조 공정: 후 공정LED 제조 공정: 후 공정1. Grinding 이란? : 경도(硬度)가 큰 지립(砥粒)을 적당한 접착재로 접착 성형한, 연삭 숫돌을 고속 회전시켜 피삭재(가공물)를 거칠게 1차적으로 먼저 갈아내는 것을 Grinding이라 정의 한다.LED 제조 공정: 후 공정2. Lapping 이란? : Lapping Plate이라는 공구와 Lapping Slurry를 사용하여, 마모와 연삭 작용에 의해 공작물을 다듬질하는 정밀가공법.LED 제조 공정: 후 공정3. Scribing 이란? : : 사전적인 의미로는 Scratch라는 개념과 동일. : Wafer를 Chip으로 만들기 위하여 Diamond Tip이나 Laser를 사용하여 등간격으로 Scratch를 내는 공정.LED 제조 공정: 후 공정4. Breaking 이란? : Scribing된 Wafer를 Cutter(칼날)를 사용하여 등간격으로 벽개하는 공정.LED 제조 공정: 후 공정LED 제조 공정PackageLED 제조 공정■ LED PackageLED 제조 공정■ Package 기술발광시 발광하는 열반사 및 광투과 율이 우수한 Epoxy재질 선정 효율을 극대화하기 위한 렌즈형상 설계 D/B,W/B 방식, Lead Frame 구조, 표면실장, Flip chip등과 같은 조립분야 기술 다양한 PKG로 Application 적용LED 제조 공정■ 백색 LED일반 조명은 백열전구, 형광등, 거리조명에 sodium 램프 사용을 하면서 소비 전력이 높고, 수명이 짧고 효율개선이 이루어지지 않고 있지만, 최근 LED 제품을 가지고 백색구현이 실용화 되면서 차세대 조명기기에 응용가능성을 나타내고 있다.LED 제조 공정■ 백색 LED 구현 방법LED 제조 공정■ 백색 LED 제조 방법LED 제조 공정■ 백색 LED 파장/좌표영역LED 제조 공정■ 백색 LED 제조 방식의 특성비교LED 제조 공정■ LAMP Package TypeLED 제조 공정■ LAMP StructureLED 제조 공정■ SMD LED Package TypeLED 제조 공정■ SMD LED Structure{nameOfApplication=Show}

공학/기술| 2009.06.08| 46페이지| 5,000원| 조회(3,469)

차세대성장동력, GaN, White LED, LED Application, ch..

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AFM 구동원리 및 측정방법

AFM (Atomic Force Microscopy) *hcf007@naver.com 재료금속공학과 석사과정 : 김 택 승Nanostructured Materials LabContentsWhat is the AFM?? AFM 구조 및 원리 contact mode noncontact mode tapping mode 사진 분석요령Nanostructured Materials LabWhat is the AFMNanostructured Materials LabIBM의 쥬리히 연구소의 Gerd Binnig이 1985년에 AFM을 개발. 최초의 AFM은 금으로 된 호일을 싼 다이아몬드제질의 탐침의 배면에 STM의 탐침을 위치시키고, 그 터널 전류에 의해 탐침의 변위를 측정할 수 있는 매우 고가의 복잡한 제품이었습니다. 그 후 탐침으로서 Si 등이 이용될 수 있도록 되어 광레버 방식에서 변위를 검출할 수 있게 되었고 AFM 시스템은 가격이 저렴하게 되었습니다. 또한 원래는 원자력간을 이용하여 표면상을 얻을 수 있을 뿐이었지만, 현재는 자성과 도전성을 가진 탐침을 이용함으로 표면형상과 동시에 자기상을 관찰 할 수 있는 MFM(자기력현미경과 전기력을 관찰 할 수 있는 EFM(전기력 현미경) 등과 같은 장치도 있습니다. 최근에는 AFM과 형광현미경, 공집점 레이저 현미경(Confocal Laser Scanning Microscope), 전반사(Total Internal Reflection : TIRF)형광현미경, Raman 분광법 등을 조합하여 다양한 AFM을 사용하고 있습니다.1. 정의 AFM은 Atomic Force Microscope의 약자로서 시료와 탐침 사이 의 접촉 힘을 이용하여 원자수준의 해상도를 가지는 현미경으로서 뿐만 아니라 원자나 분자를 조작할 수 있는 장치이다. 2. 특징 터널링의 경우와 달리 진공, 공기, 용액 중에서도 작동이 가능하여 그 응용 범위가 넓다. 원자간 힘이 터널링보다는 민감하게 변하지 않아 해상도가 0.2 nm 정도이다. 자기력, 정전기력을 이용하여 측정도 가능하며, 힘 이외에 이온 전도도, 근접광 등의 거리에 따른 변화를 측정하여 여러 종류의 주사형 검침 현미경의 고안 및 제작이 가능하다.AFM의 개요Nanostructured Materials Lab1. AFM의 구조 다이오드 레이저 광감지기 칸틸레버 (Cantilever) 압전 소자 스캐너 (Piezoelectric scanner)AFM(PSD 방식) 시스템의 구조AFM의 구조 및 원리Nanostructured Materials LabAFM의 원리 칸틸레버에 레이저를 입사시켜 반사되어 나온 레이저를 PSD (Position Sensitive Detector)를 이용하여 측정함으로써 변위를 측정하는 방법이 많이 쓰임. 탐침을 시료표면에 근접시키면 탐침 끝의 원자와 시료표면의 원자들 사이에 상호 작용력이 생긴다. 이 상호 작용력은 주로 Van der Waals force이며 그 크기는 nano Newton (10-9 N) 이하로 미약하다. 하지만 이렇게 미약한 힘에 의해서도 칸틸레버의 공명진동수가 변화하며 칸틸레버의 휘는 정도나 공명 진동수 변화는 레이저와 포토 다이오드로 측정된다.AFM의 구조 및 원리Nanostructured Materials Lab이렇게 감지된 원자 사이의 힘이 일정하게 유지되도록 피드백 제어를 하면서 탐침을 x-y 방향으로 움직이면 탐침은 시료 표면 의 높낮이를 따라가게 되며 이때 기록된 각 위치의 높낮이가 바 로 시료의 형상을 나타내는 사진이 된다. 얻어진 높이정보는 다시 역되먹임 하여 샘플과 칸틸레버 사이의 간격을 조절하는데 이용하여 스캐닝 도중에 칸틸레버에 과도한 힘이 작용하여 파손되는 것을 방지한다. 샘플과 칸틸레버 사이의 간격의 조절에는 압전소자 스캐너가 이용된다.AFM의 구조 및 원리Nanostructured Materials Lab원자현미경의 탐침은 칸틸레버(cantilever)라 고 불리우는 작은 막대 (100 ㎛×10 ㎛×1 ㎛) 끝에 달려있으며 이들 은 마이크로머시닝 (micromachining)으로 만들어진다.보편적으로 사용되는 원뿔형 Si 탐침(a)과 이를 개량한 FIB 탐침(b), HDC 탐침(c), 그리고 CNT 탐침(d)AFM의 구조 및 원리Nanostructured Materials LabAFM의 modeAFM에서 일반적으로 사용되는 측정방식으로는 Contact Mode, Non-contact Mode 가 있으나 특히 연질의 시료인 경우에는 손상으로 정확한 시료관찰이 불가능한 문제점을 가지고 있다. 이러한 Contact Mode와 Non-contact Mode의 단점을 보완한 방법이 Digital Instruments사 의 특허인 (특허번호:5229606) Tapping Mode로서 Tip에 일정한 진동을 주어 시료를 손상시키지 않으면서 표면 높이 차가 큰 시료나 손상되기 쉬운 시료 등에서 Contact Mode와 같은 해상력을 주면서 시료에는 전혀 손상을 주지 않는다. 아래 그림에서 Tapping Mode가 시료의 형상을 가장 잘 묘사하고 있음을 알 수 있다.Nanostructured Materials LabAFM의 Contact mode이 모드는 아래그림과 같이 분리된 포토다이오드 검출기로 캔티레버가 편향되는 변화정도를 모니터링하면서 샘플표면에 대해 캔티레버 끝에 부착된 팁을 주사하여, 귀환회로가 초기에 설정한 편향값 (초기에 설정한 캔티레버의 휨)을 유지하도록 하기 위하여 각 (x, y) 데이터 지점에서 스캐너를 수직으로 움직이면서 캔티레버가 시료 표면에 대하여 일정한 편향이 유지되도록 하여, 팁과 샘플간의 힘이 일정하게 유지 하여 항상 팁과 샘플간의 간격이 Coulomb Force 대역에서 유지된다. 이때의 힘 F는 후크의 법칙으로부터 F=-kx가 된다. 여기서 F=힘, K=스프링상수 , X=캔티레버의 편향이다. 각 지점 (x, y)에서 스캐너의 수직으로 움직이는 거리를 컴퓨터에 저장하여 샘플표면의 3차원 영상을 얻는 원리인데 이 기술은 도체뿐 아니라 부도체에도 적용된다. 그러나 이 기술은 연질의 시료에서는 샘플표면에 손상을 주기 때문에 연질의 시료에는 다음에 소개할 NonContact, Tapping Mode가 개발되어 매우 유용하게 활용되고 있다.Nanostructured Materials LabAFM의 Contact modeNanostructured Materials LabAFM의 NonContact mode이 모드는 Van der Waals Forces의 인력을 이용하기 때문에 원자간의 인력의 크기가 매우 작아 Contact Mode처럼 캔티레버의 편향을 측정하기가 어려우므로 캔티레버로부터 AC 신호를 얻어 측정 하기 위해 수 나노미터의 진폭으로 캔티레버의 공진 주파수 근처에서 캔티레버를 진동시키면서 샘플표면에 대하여 진동하는 팁을 주사하는데 이때 팁은 주사하는 동안 샘플표면의 흡수층위에서 비접촉 상태에서 진동한다. 샘플표면의 높이 변화에 따른 캔티레버의 진폭 또는 주파수가 변화하게 된다. 이 변화를 아래그림과 같이 귀환회로를 사용하여 초기에 설정한 진폭 또는 주파수가 일정 하게 유지되도록 각 지점(x, y)에서 스캐너를 수직으로 움직인다. 이때 각 지점(x, y)에서 의 스캐너의 수직위치를 컴퓨터에 저장하여 샘플표면의 3차원 영상을 얻는 원리이다. 이것은 비접촉으로 샘플표면에 흠을 주지 않으나 샘플과 팁의 간격이 너무 멀어서 선명한 이미지를 얻기 어렵다. 이러한 문제를 극복하기 위하여 비접촉식 모드(non-contact mode)의 장점과 접촉식 모드(contact mode)의 장점을 고루 갖춘 탭핑 모드(Tapping Mode)가 개발된 이후로는 거의 사용되지 않는 Mode 이다.Nanostructured Materials LabAFM의 NonContact modeNanostructured Materials LabAFM의 Tapping mode이 탭핑모드는 보통 20nm에서 100nm의 진폭을 가지고 그것의 공진주파수 (resonance frequency)근처에서 진동하도록한 캔티레버의 끝에 부착된 팁을 샘플표면에 대하여 주사한다. 이때 팁은 가볍게 샘플표면을 두드리는데 진동의 아래부분에서 팁은 샘플표면에 Contact Mode와 같이 접촉된다. 샘플의 높이 변화에 따라 진동 진폭이 변하게 되고 이 변화는 팁 반대편에 조사된 레이져 빔이 반사될 때에 변화를 초래하게 된다. 이 레이저 빔의 변화를 포토 다이오드 검출기에 의해 검출하여, 검출된 빔의 진폭이 초기에 설정한 RMS(root mean square)값을 유지하도록 한다. 특징은 연질의 시료에 흠을 주지 않고, 동시에 수직 해상도를 최고로 할 수 있는 AFM모드 중 가장 선명한 영상화가 가능한 모드이다.Nanostructured Materials LabAFM의 Tapping modeNanostructured Materials LabH3PO4 150oC 1h etchNanostructured Materials LabH3PO4 150oC 1h etch line 분석Nanostructured Materials LabH3PO4 180oC 30min etchNanostructured Materials LabH3PO4 180oC 30min etch line 분석Nanostructured Materials Lab고생하셨습니다. 감사합니다.{nameOfApplication=Show}

공학/기술| 2007.06.22| 20페이지| 4,000원| 조회(6,421)

AFM, Tapping Mode, contact mode, noncontact

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TLM(transfer length method) 평가B괜찮아요

TLM (Transfer Length Method) 발표자 : 김 택 승Nanostructured Materials LabContentsWhat is the TLM?? Ohmic contact sheet resistance contact resistance specific resistance TLM 이용법 CTLM??Nanostructured Materials LabWhat is the TLMNanostructured Materials LabWhat is the TLMNanostructured Materials LabWhat is the TLMNanostructured Materials LabOhmic contactNanostructured Materials Lab▣ Ohmic contact 전압-전류 특성이 옴의 법칙을 따르는 금속과 반도체와의 접촉. 도핑 농도가 낮은 반도체에 금속이 접촉되면 접촉면에 전위 장벽이 형성되기 때문에 양호한 오믹 접촉을 기대할 수 없다. 전위 장벽의 높이는 금속의 일함수를 φm, 반도체의 일함수를 φs라 했을 때 n-type 반도체에 대해서는 φm＜φs, p-type 반도체에 대해서는 φm＞φs가 되는 조합을 선택하면 캐리어에 대한 전위 장벽은 생기지 않는다.Ohmic contactNanostructured Materials LabDoping 농도에 따라 분류Ohmic ContactNanostructured Materials Lab★ 1017cm-3이하의 농도로 도핑 ★ 낮은 도핑 농도로 depletion width가 넓게 되므로 tunneling이 일어나기 힘듬. ★ 오믹 접촉을 하기 위해서는 쇼트키 장벽을 낮춰야 함. ★ 금속과 반도체 간 일함수를 조정하여 쇼트키 장벽 낮춤 ★ p 메탈의 경우 반도체의 일함수보다 높은 일함수를 갖은 메탈 선정 ★ n 메탈 반도체 일함수 〉 금속의 일함수 메탈 선정Ohmic contactNanostructured Materials Lab★ 도핑 농도가 1017cm-3 〈 ND 〈 1018cm-3 ★ 쇼트키 장벽 상부는 케리어 tunneling이 발생할 정도로 얇은 두께을 가지고 있음. ★ 반면 하부는 tunneling이 일어날 수 없을만큼 depletion width가 넓다 ★ 오믹 접촉을 이루기 위해서는 캐리어가 쇼트키 장벽을 넘어서 이동하 는 동시에 상부는 tunneling하기 때문에 오믹 접촉 저항 특성에 영향Ohmic contactNanostructured Materials Lab★ 도핑 농도가 1018cm-3이상으로 아주 큰 경우 ★ 도핑 농도에 의하여 depletion width가 tunneling이 발생하기 충분할 정도로 얇음. ★ 금속의 Fermi Level에서 반도체로 tunneling에 의해 바로 이동 ★ pinning 현상의 발생유무와 관계없이 동일한 메커니즘으로 오믹접촉 형성(Sheet, contact, specific)resistanceNanostructured Materials Lab1.면저항(Sheet Resistance) 두께가 일정한 경우의 단위 면적당의 저항을 말한다. 넓이에 상관없이 가로 대 세로의 비가 같을 경우 면저항은 동일하다. 판막의 직육면체 모양의 부분의 저항은 다음 식으로 주어진다. R=ρl/db (b: 직사각형의 폭, l: 직사각형의 길이, d: 직육면체의 높이) 만약에 l=b가 같은 정사각형의 식은 R=ρ/d=Rs 이 된다. 따라서 한 정육면체 모양의 판막의 저항 Rs는 그 크기에 대해 독립적이고 오로지 그 저항과 두께에 의존한다. 우리는 이 Rs를 판막의 sheet resistance라 부르며 정사각형당의 옴(Ω)으로서 나타낸다. 우리가 만약 두께를 알고 있다면 저항은 다음과 같은 식으로 얻어진다. ρ=dRs(Sheet, contact, specific)resistanceNanostructured Materials Lab2. 접촉(contact)저항 두 도체나 반도체의 접촉면에 생기는 전기 저항값. 서로 접하고 있는 도체의 접촉면을 지나는 전류를 흘릴 때, 접촉면에 생기는 다른 부분보다 높은 저항을 뜻한다. 즉 2개의 도체를 서로 접촉시켜 전류를 보내면, 그 접촉부에 전압은 강하하고 온도는 상승하게 된다. 접촉부에 저항이 생기기 때문이며, 그 값은 도체의 종류, 압력, 산화막의 유무, 전류밀도 등에 따라 다릅니다. 보통 0.1Ω 이하이다. 옴의 법칙을 따르지 않는다. 도체의 접촉 부분에 다른 부분보다 큰 저항이 존재하고, 그 때문에 열이 생긴다. 접촉 저항에는 집중 저항과 경계 저항의 2가지 원인이 있다. 집중 저항은 전류의 통로가 겉보기의 접촉 면적보다 작아지기 때문에 생기고, 경계 저항은 접촉면에 형성되는 절연 박막 때문에 생긴다. 접촉 저항을 작게 하려면 저항률이 작고 무른 금속을 택하며, 접촉면을 깨끗이 유지하고 주위 환경에도 유의해야 한다.(Sheet, contact, specific)resistanceNanostructured Materials Lab3. 비(specific)저항 ◎ 단위단면적이나 단위길이당의 전기저항으로 고유저항 또는 저항률이라고도 하며, 기호는 일반적으로 ρ로 나타낸다. 단면적 S, 길이 l인 저항 R은 R=(l/S)ρ로 된다. ρ는 전기전도율을 σ라 하면 ρ=1/σ로 된다. 비저항은 전기전도율의 역수라 할 수 있다. 단위는 Ωm 이다.(Sheet, contact, specific)resistanceNanostructured Materials Lab3. 비(specific)저항 ◎ 저항과 비저항 저항은 어떤 물체에 전기의 흐름을 막는 정도에 대한 값입니다. 이 전기저항은 같은 재료라고 한다면 재료가 길수록 그리고 단면적이 작을수록 전기저항은 커집니다. 형상에 따라 전기저항 값이 달라집니다. 전기저항을 결정하는 또 다른 요소는 재료의 성질입니다. 같은 형상이라고 하더라도 소재에 따라 전기를 잘 흘릴 수 있고 어떤 것은 전기가 거의 통하지 않는 경우도 있습니다. 비저항은 재료가 얼마나 전기를 잘 흘릴 수 있는가를 나타내는 물성값입니다. 같은 비저항값을 갖는 재료가 같은 형상이면 전기저항의 값이 같다. 하지만 비저항값이 다르면 같은 형상이라도 저항값이 달라진다. 형상과 저항의 관계는 길이가 길수록 그리고 단면적이 작을수록 전기저항은 커진다. 전기저항 = 비저항 * (길이/단면적) 전기저항에 대한 ( )안의 내용은 형상의 영향을 나타내고, 비저항은 재료의 성질에 따른 영향을 나타낸다.TLM의 이용법Nanostructured Materials LabFabrication of TLM pattern (Rectangular-TLM)[Rectangular-TLM]Semiconductor Filmwdndn+1dn+2금속 전극을 반도체 위에 포토 공정 및 금속 증착 공정을 이용하여 여러가지 전극 간 거리를 이루면서 만듬. P-GaN 같이 면저항이 큰 경우 전극 두께가 상대적으로 얇기 때문에 가로 대비 세로의 길이를 길게 하는 것이 정확도에 유리함.TLM의 이용법Nanostructured Materials Lab◆ TLM 계산법연속적으로 여러가지 스페이스 간격으로 놓인 전극에서 인접한 두 전극 간의 전체 저항을 측정.(d는 전극간 스페이스 간격, Rc는 접촉 저항, Z는 전극 폭) 윗 식에 따라 그래프를 그린다.TLM의 이용법Nanostructured Materials Lab(d, m)dn+2dn+1dn2LT2RCSlope = pS / Zpn-n+1pn+1-n+2pn+2-n+3(RT, )X절편, Y절편, 기울기가 각각 Rc, LT, ps이다.TLM의 이용법Nanostructured Materials Lab(d, m)dn+2dn+1dn2LT2RCSlope = pS / Zpn-n+1pn+1-n+2pn+2-n+3(RT, )X절편, Y절편, 기울기가 각각 Rc, LT, ps이다.LT = (pc/ps)1/2접촉저항(Rc)는 여기서 구해진 LT,ps를 옆에 식에 대입해서 구할 수 있다.TLM과 CTLMNanostructured Materials Lab일반적으로 RTLM(Rectangular Transfer Length Method)과 CTLM(Circular Transfer Length Method)있다. RTLM : 거리에 따른 저항값이 선형적이며, 정확한 측정을 하기 위해서는 MESA etch를 하여 패턴을 고립화 시켜야만 한다. CTLM : MESA공정으로 인한 데미지를 피할 수 있는 장점이 있어서 최근에 이런 CTLM을 통하여 접촉 저항을 측정하는 것이 늘고 있다.TLM과 CTLMNanostructured Materials LabFabrication of TLM pattern (Circular-, Rectangular-TLM)[Circular-TLM][Rectangular-TLM]Semiconductor Filmwdndn+1dn+2최근 유행으로 전극 형태를 직사각형이 아닌 원형으로 하여 여러가지 스페이스 간격을 만드는 CTLM(Circular Transfer Length Method)를 사용하는 경우를 많이 볼 수 있다.TLM과 CTLMNanostructured Materials Lab[Circular-TLM]Ln(1+d2/r)Slope = RS / 2 R1R2R3Ln(1+d1/r)Ln(1+d3/r)(RT, )Rs LT/ r[Rectangular-TLM](d, m)dn+2dn+1dn2LT2RCSlope = RS / WRn-n+1Rn+1-n+2Rn+2-n+3(RT, )TLM 패턴의 MesaNanostructured Materials LabTLM 패턴에 Mesa Etch를 함으로써 고립화 시켜 Current가 전극 사이에서만 흐리게 하여 정확한 저항값을 측정 할 수 있다.{nameOfApplication=Show}

공학/기술| 2007.04.30| 22페이지| 3,000원| 조회(3,901)

Ohmic concact, Sheet Resistance, TLM, CTLM, contact resistance

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[반도체 공정]Dry etching

..PAGE:1반 도 체 공 정건식 식각(Dry Etching)발표자 : 김 택 승Nanostructured Materials Lab..PAGE:2ContentsIntrodoction to Etch Process건식 식각의 개요플라즈마 Source공정 변수건식 식각의 특징Inert gas의 기능Nanostructured Materials Lab..PAGE:3Introduction to Etch ProcessObective: pattern transfer반응원리:Physical etch ion accelerated by E fieldAnisotropic etch(비등방성 식각)Selectivity(선택비)낮음Lattice damage 심함Chemical etch diffused neutral (radical)Isotropic etch (등방성 식각)Selectivity(선택비) 높음Lattice damage 경미반응매개체Dry etch-plasma (physical + chemical = mainly chemicalWet etch-chemical solutionNanostructured Materials Lab..PAGE:4건식 식각의 개요플라즈마를 이용하면 반응 챔버 내부에 다량의 중성 라디칼과 이온을 만들어낼 수 있다. 이때 중성 라디칼은 화학적 식각을 일으키게 되고 이온은 self bias (이온과 전자의 이동도 차이에 의해 발생하는 플라즈마의 독특한 성질)에 의해 가속되어 이온 충격에 기여하게 된다. 이러한 이온 충격은 중성 라디칼에 의한 화학적 식각 반응에 활성화 에너지를 공급하여 특정방향에 우세하게 식각을 일으키고 식각의 비등방성도에 기여하는데 이는 습식식각에 비하여 선택비를 (selectivity) 떨어뜨리는 요인이 된다.Nanostructured Materials Lab..PAGE:5건식 식각 시 고려 사항Etch RateSelectivityContaminationUniformityLattice DamageNanostructured Materials Lab..PAGE:6Plasma Source (1)DC discharge전계에 의한 전자 가속. 기체 입자와의 충돌에 의한 이온화100mTorr ~ 수 Torr의 진공도도체에 한하여만 사용할 수 있다.전극이 plasma에 노출되므로 전극 물질이 스퍼터링, 식각 등에 의해 오염될 확률이 높다.Nanostructured Materials Lab..PAGE:7Plasma Source (2)Capacitively Coupled Plasma (CCP)RIE (Reactive Ion Etching)전극으로 부도체를 사용할 수 있다.이온화율이 높고 방전유지 압력은 낮다.전력 손실 문제와 관련하여 matching box가 존재한다.전자와 이온의 mobility차이에 의한 self bias가 생성된다.Nanostructured Materials Lab..PAGE:8Selectivity, Lattice DamageNanostructured Materials LabDefinition of SelectivityEtch rate of A layer / Etch rate of B layerA layer: etched layerB layer: mask layer or etch stopperGenerally, one wants selectivity to be as large as possible.Lattice DamageLattice damage should be avoided to enhance the mobility of carriers and to reduce leakage current...PAGE:9Plasma Source (3)MERIE (Magnetically Enhanced Reactive Ion Etching)장점: 자기장을 걸어 플라즈마 내부의 대전입자의 손실을 제한함으로써 플라즈마 밀도를 향상시킨다.단점: 전자가 상대적으로 자기장의 영향을 많이 받게 되어 self bias는 감소한다.하지만,결과적으로 장점이 압도적으로 강하다.Nanostructured Materials Lab..PAGE:10RIE or MERIE MechanismCF4 +e CF3 + F +2e : dissociative ionzationCF4 +e CF3+F+e: dissociationCF4 +e CF3*+ F+eCF2+2F+eCF4 +e CF3 +F- : dissociative attachmentCF4 +e CF3* +F-CF2 +F +F-F- +e F +2e : detachmentNanostructured Materials Lab..PAGE:11Plasma Source(4)Inductively Coupled Plasma (ICP)수 mTorr 정도의 process pressure 에서 공정가능RF 전류에 의해 유기되는 전계를 이용하여 플라즈마 발생Self bias를 독립적으로 제어하여 이온 충격에 의한 lattice damage를 줄일 수 있다.Nanostructured Materials Lab..PAGE:12Plasma Source(5)Electron Cyclotron Resonance (ECR)Microwave discharge수 GHz 영역의 교번전계를 이용하여 플라즈마 발생2.45GHz. 875GaussNanostructured Materials Lab..PAGE:13공정 변수RF power, Magnetic field intensity이온화율, 해리율, 플라즈마 밀도, 이온충격 에너지Process pressure플라즈마 밀도, 화학종들의 mean free path (surface coverage), 이온 충격 에너지Gas flowEtchant와 etch product의 배기 속도첨가 gas기판온도화학반응의 활성화 에너지와 속도Inert gasNanostructured Materials Lab..PAGE:14공정 변수에 따른 E/R변화(1)RF power의 증가에 따라 etch rate는 증가하다 일정해진다.Nanostructured Materials Lab..PAGE:15공정 변수에 따른 E/R변화(2)Magnetic field의 증가에 따라 etch rate는 증가하다 일정해 진다.Nanostructured Materials Lab..PAGE:16공정 변수에 따른 E/R변화(3)Process pressure 의 증가에 따라 etch rate는 증가하다가 감소한다.Nanostructured Materials Lab..PAGE:17공정 변수에 따른 E/R변화(4)O2 gas flow의 증가에 따라 etch rate는 증가하다 감소한다.Ar gas flow의 증가에 따라 etch rate는 증가하다 감소한다.Nanostructured Materials Lab..PAGE:18Dry Etch의 특징장점비등방성 식각(이온에 의한 화학반응 활성화)이 가능하 여 미세한 패턴을 형성할 수 있다.자동화가 쉽다. (수율, 생산고)공해가 적고 작업자의 안전도가 높다.재현성이 좋다.단점공정변수가 많다.식각 메커니즘이 복잡하여 이해하기 어렵다. (physical& chemical)선택비가 wet etch에 비해 떨어진다.Lattice damage가 wet etch에 비해 심하다.Nanostructured Materials Lab..PAGE:19Dry Etching 시 Inert GasInert gas에 의한 식각 가스의 이온화 촉진 (Penning effect)으로 전자 밀도가 증가하여 방전 효율을 높인다.Plasma의 안정화에 기여 : 공정의 재현성 좌우. (Ar gas를 넣어 줬을 때)이온충격에 기여하여 비등방도를 좋게한다.A + e A+ + 2e( A: plasma gas)B + e B* + e (B: Ar gas)A + B* + e A+ + B + 2eNanostructured Materials Lab..PAGE:20SiO2 EtchC.F계열의 etchant사용 (Fluoro carbon gas): CHF3, CF4첨가 gas Si+4F SiF4H2 (Si과의 선택비 개선) SiO2+CFX SiF4+CO2

공학/기술| 2006.05.03| 22페이지| 4,000원| 조회(1,961)

플라즈마, 라디칼, 물리적 식각, 화학적 식각, Ar gas

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