[이온 주입 공정] 이온 주입 공정의 종류와 필요 공정

Ion Implantation-이온 주입

Wafer가 반도체적 특성을 가질 수 있도록 이온에 에너지를 주입해 Wafer 속으로 넣어주는 공정입니다.

공정 Control을 위한 표면 Modifying을 하고, Threshold Voltage Modulation이 가능합니다.

단점으로는 공정이 복잡하고 비싸고 위험합니다.

 

종류

Carrier는 Electron과 Hole이 있으며, 주요 Carrier를 Majority Carrier, 반대를 Minority Carrier라고 부릅니다.

-N Type 반도체:

Majority Carrier: Electron, 불순물(Dopant): 5가원소 As(아세닉, 비소), P(포스폰, 인)=Doner 원소

-P Type 반도체:

Majority Carrier: Hole, 불순물(Dopant): 3가원소 B(보론, 붕소), Al(알루미늄), Ga(갈륨), In(인듐)=Acceptor 원소

-목적: Wafer에 PN Junction을 형성해 Device의 기능을 형성

Bipolar Device의(BJT 등 양극성 소자) 경우 Base, Emitter, Collector를

MOSFET(단극성 소자)의 경우 Drain, Source, Gate를 만들기 위해 사용합니다.

-용어

1) Dose: 단위면적당 이온의 개수, Doping양을 의미합니다.

농도가 높아질수록 저항과 Mobility 값(주입된 이온이 Carrier의 이동을 방해하기 때문)이 감소합니다.

2) Carrier Concentration: 단위 부피 당 전자/정공 (단위- 개수/cm3)

3) Implant Dose: 초당 cm2에 흐르는 이온 수 (단위- 개수/cm2)

 

-이온 주입을 하는 공정들(in Semiconductor)

Well 형성, 문턱전압 형성, Gate 도핑, Source/Drain 형성(+LDD), Contact 저항 조정, SCEs 제어를 위한 Halo Implant 등

 

+ Selective Implantation 이온 주입 주의사항

마스크 아래에 주입된 불순물의 Doping 정도는 기판에 Doping 되어 있는 농도보다 작아야 합니다.

Doping되지 않도록 막아주는 Mask(PR, SiO2 등)는 이온이 가벼울수록 두꺼워야 합니다. (Thickness >(Rp+3∆Rp))