1. 단결정 성장 방법단결정 성장은 실리콘 웨이퍼 제조를 위한 첫번째 공정입니다. 고순도의 일정한 모양이 없는 폴리 실리콘이 고도로 자동화된 단결정 성장로 속에서 단결정봉으로 변형됩니다. 고진공 상태에서 섭씨 1400도 이상의 고온에 녹은 폴리 실리콘은 정밀하게 조절되는 조건하에서 큰 직경을 가진 단결정봉으로 성장합니다. 이와 같은 성장과정이 끝나면, 단결정봉은 실내온도로 식혀지고 각각의 단결정봉이 여러 조건에 부합되는지를 평가하게 되고, 단결정봉은 부분별로 가공되어 정확한 직경을 갖게 됩니다.1. Bridgeman method: Crucible 이동 → 융액의 온도구배 제어 → 결정성장: 양질의 대구경 단결정 성장에 유리▲ Bridgeman법으로 성장된 Pb계열의 단결정 ▲ Bridgeman 법 계략도2. Flux Method: 융제를 이용하여 융점이하에서 성장하는 방법: 자발적인 핵생성을 통해 단결정 성장▲Flux법으로성장된Pb계열단결정고집적화에 따른 소자의 소형화는 기존의 공정 기술에 한계를 가져와 선택적 박막 증착법과 같은 새로은 공정 기술의 개발을 요구하고 있다. 이중 선택적 단결정막 성장 기술은 최근 다양한 novel Si device 구조에 응용 가능성이 시사되면서 크게 주목받고 있다. 선택적 단결정막 성장을 공정에 안정적으로 적용하기 위해서는 단결정막 성장 과정에서 절연층 표면에 핵의 형성을 억제해야 하며 그 과정에서 단결정막 성장이 제한되어서는 안된다. 또한 동시에 단결정막의 결정성 열화는 전기적 특성 악화와 직결되므로 단결정막 내의 구조 결함 형성을 최소화 해야 한다. 그동안 선택적 단결정막 성장을 위해서는 Cl 종이 포함된 원료 가스를 이용한 화학기상증착법이 주로 이용되어 왔으나 이러한 Cl 종은 일반적으로 높은 부식력을 가지므로 다양한 오염을 유발할 수 있으며 얇은 산화막의 물성을 열화시키기까지 한다는 사실이 알려져 있다. 따라서 Cl 종을 포함하는 가스의 사용을 최소화하면서도 고품위 선택적 단결정막 성장이 가능한 초고진공 화학기상증착법을통해 웨이퍼 표면에 전사된다.5. 마스크제작MASK (RETICLE) 제작 : 설계된 회로패턴을 E-beam 설비로 유리판 위에 그려 MASK (RETICLE) 를 만듬.설계된 전자회로를 각 층별로 나누어 유리마스크에 그리는 과정6. 산화고온(800~1200℃)에서 산소나 수증기를 실리콘 웨이퍼표면과 화학반응시켜 얇고 균일한 실리콘산화막(SiO2)를 형상시킨다. 산화막은 웨이퍼 위에 그려질 배선끼리 합선 되지 않도록 서로를 구분해 준다. 배선간의 간격이 미세하기 때문에 합선이 될 경우가 많다.실리콘 마이크로칩을 만드는 첫 과정은 실리콘 웨이퍼 표면에 산호막을 키우는 일인데 이 막은 절연체에 속한다. 이 외에 질화물 등 다른 물질이 앉히기도 하는데 이 막은 종류에 따라서 절연체, 도체로 나눈다.반도체 광촉매의 조건으로서 세 가지를 꼽을 수 있다.은 계면 전자전이의 열역학적 가능성이다.반도체 광촉매 표면에서 전자전이가 일어나려면, 띠 가장자리와 용액 속 산화 환원 전위의 상대적 위치가 매우 중요하다.아래 그림에서 보는 바와 같이 전자받개 분자(A)의 환원전위는보다 양전위를 가져야 하며 전자주개 분자(D)의 산화 전위는보다 음전위를 가져야 한다.즉, 원하는 반응의 산화 환원 전위가 띠간격 내에 위치하여야만 특정 반도체가 광촉매로서의 열역학적 조건을 만족하는 것이다.일반적으로 띠간격이 클수록 정공과 전자의 산화 환원 반응에 대한 구동력이 커지는 장점이 있으나 높은 에너지의 광자가 요구되므로 태양광을 효율적으로 이용할 수 없다는 단점이 뒤따른다.반대로, 띠간격이 작으면 태양광을 좀 더 많이 흡수할 수 있으나 산화 환원 반응에 대한 구동력이 떨어진다.은 반도체의 화학적, 광화학적 안정성이다.몇몇 반도체는 산, 염기에 대하여 화학적으로 매우 불안정하여 광촉매로 쓰이기에는 부적절하다.또한, 반도체 격자 내에 생성된 전자와 정공은 때로 격자를 이루는 양이온이나 음이온과 반응하여 반도체를 광화학적으로 부식(photocorrosion)시킨다.이러한 점에 있어서 반도체 광촉매로 가plantation)실리콘 웨이퍼내에는 트랜지스터, 다이오드, 저항등이 만들어져 있다. 이러한 소자들은 웨이퍼 표면에 전도형태와 저항성을 바꾸기 위한 부순물 이온이 더해진 부분으로 형성되어 있다. 선택적인 도핑은 표면층에 형성된 마스트(Mask)층을 통해 이루어진다.1. 열적확산 (Diffusion)열적확산은 웨이퍼를 100℃ 가까이 가열하고 Dopant를 함유한 가스에 노출시킴으로써 이루어진다.2. 이온주입(Ion Implantation)불순물 원자는 웨이퍼 표면으로 들어가 불순물 원자로 채워진 부분을 형성한다. 이온 주입은 불순물 원자가 고속으로 가속되어 웨이퍼 표면에 박히게 되는 기술이다. 이온 주입은 훨씬 낮은 온도(200~400℃)에서 일어난다.회로까지 연결된 부분에 불순물을 미세한 가스입자 형태로 뿌려 침투 시킨다. 전기 소자의 특성을 만들어 준다.이온 주입(ion implantation)은 전기장을 이용하여 주입하고자 하는 이온들을 높은 운동에너지를 갖도록 가속시켜 고체 상태인 타깃(target) 재료의 표면에 충돌시킴으로써 이온들이 타깃 재료에 들어가 박히도록 하는 공정을 일컫는 것으로 원래 마모, 부식환경, 태양 광선 등으로부터 재료를 보호하기 위한 표면 처리의 한 방법으로 사용되어져 왔다.재료에 이온이 주입(注入)되면 표면 근처 재료의 기계적 특성에 변화가 생겨 재료 표면의 내마모성, 피로 특성, 마찰 특성 등이 향상된다. 또한 전기적 특성이나 광학적 특성에도 변화가 생길 뿐 아니라 전기 화학적 특성(부식 특성)에도 변화가 생겨 내식성이 향상된다.주입되는 이온들은 보통 수십～수백 keV의 에너지를 가지고 재료의 표면에 충돌되며, 충돌된 이온들은 보통 표면으로부터 수～수백 나노미터(nm)의 깊이까지 침투된다. 일반적으로 주입되는 이온들의 침투 깊이가 가우스 분포(Gaussian distribution)를 따른다고 알려져 있다[3].이온 주입 기술은 타깃 재료가 가지고 있는 고유의 특성은 거의 변화시키지 않으면서 표면 특성만을 향상시킬 수 있는 ssian distribution)를 따른다고 알려져 있고, 높은 dose에서는 스퍼터링(sputtering)과 원자들의 이동(ion beam induced migration)이 일어나기 때문에 이온들이 최대로 도달할 수 있는 깊이가 변하거나 제한되기도 한다고 알려져 있다.반도체 소자의 제작에 사용되는 이온 주입 장치의 기본적인 구조를 그림 2에 나타내었다[3]. 질량 분리용 전자석은 불필요한 이온들(불순물 가스 이온)을 제거해 주는 기능을 한다. 편향 장치와 집속 제어 장치를 지난 이온빔은 타깃 표면을 뚫고 타깃 내부로 침투해 들어간다. 큰 에너지를 갖고 있는 이들 이온은 타깃 원자들과 충돌하면서 결국 가지고 있던 에너지를 모두 잃고 안정한 상태의 원자로 타깃 내부에 자리를 잡게 된다.이온이 타깃 내부로 침투하여 최대를 농도를 보이는 침투 깊이를 레인지(range)라 하며, 레인지의 크기는 이온의 운동에너지, 이온의 종류(이온 반경) 및 타깃의 구조적 특성의 함수이다. 이온 반경이 작고 질량이 가벼운 원소는 깊게 주입하기가 용이하며, 가속 전압 V를 높게 하면 레인지는 V0.5～1에 비례하여 증가하게 된다.12. 화학기상증착(CVD)신소재 개발의 새로운 명제로서 재료에다 한 물리량을 다른 물리량으로 변환하는 기능을 부여하는 기능성 재료의 개발은 고도의 첨단기술과 밀접히 관련된다. 신소재 개발의 일환으로 각종 소재가 박막의 형태로 여러가지 목적에 응용되게 되었고, 기능성으로서 경도, 내부식성, 열전도성이 요구되거나 전기적, 광학적 성질을 중요시하는 경우가 첨단산업 기술면에 크게 부각되고 있다. 박막형성 기술의 대표적 방법으로 CVD(Chemical Vapour Deposition), PVD(Physical Vapour Deposition)법 이 있으며 CVD법에 의한 박막 형성은 PVD법에 비하여 고속입자의 기여가 적기 때문에 기판 표면의 손상이 적은 잇점 이 있으므로 주목되고 있으며, 국제적으로 기술 개발을 서두르고 있는 분야이기도 하다.CVD(화학기상증착) endothermic이며 온도가 증가하는 오른쪽으로 이동시킨다. 이것은 요오드가 낮은 온도에서 원료와 반응하여 금속의 증착이 일어나는 가열된 기판에 확산하는 휘발성의 요오드화물을 형상하고 요오드가 원료로 다시 확산되기 위해 방출하며 순환되는 BeBoer - VanArkel "iodide process"의 기초이다. 요오드화물을 형성하지 않거나 기체로써 방출되지 않는 원료의 원소들은 증착된 금속으로 이송되지 않는다. 높은 순도의 크롬의 야금술학연구에 사용되어지고 마이크로 전자공학적용을 위해 Cr박막 mask를 준비하는 이 원리에 의해 특별히 고안된 반응기안에서 상업적으로 준비되어진다. Harald Schafer박사는 화학적 이동반응을 널리 금속뿐만 아니라 산화물과 많은 다른 혼합물에도 연구하였다. 화학적 이동에서 증착의 구동력은 온도차이이다. 등온계안의 화학적 이동 반응을 포함하는 다량의 시멘트 결합과정에서의 구동력은 온도차가 아니다. 여기서는 다른 금속과 합금 코팅된 금속의 자유상태와 용해상태에서의 활동도 차이이다. 예를 들어 다공성 물질을 형성하기 위해 첨가된 불활성물질로서 산화알루미늄과 활성제로서 요오드화 암모늄, 크롬 파우다의 혼합물안에 싸여진 철은 크롬 합금으로 코팅되거나 위에 기록한 화학이동반응에 의해 크로마이징될 것이다. 제트기의 터빈날과 날개는 내산화성을 위해 크로마이징, 알루마이징, 실리코나이징 처리를 하였으며, CVD로 관점을 돌려보면 CVD생산물의 가장 큰 달러(원자로의 반응도 차이)용량은 반도체, 절연체, 저항성과 전도성의 코팅이 광범위하게 CVD에 적용되는 전자산업에 달려있다. 그러나 다른 적용들은 공업의 중요성이 있고 여전히 빠르게 발전하고 있다. 일반적으로 CVD의 현재 적용은 구조상 합성술의 강화를 위한 coated particles, extened-surface coating, vapor-formed free-standing shapes, high-purity materal, powder, vapor-impregnated part이다.
