반도체 전공정 - 7. 이온주입

7)이온주입(도핑)

반도체에 전도성을 부여하기 위해 웨이퍼에 불순물(도판트)을 주입(도핑)하는 공정으로 이온주입 장비를

이용하여 입자를 가속시켜(전기장) 웨이퍼에 주입하는 공정

순수한 반도체는 규소(실리콘)로 만들어져 있기 때문에 전기가 통하지 않음

하기에 불순물을 첨가하여 도체처럼 전류를 흐르게 하는 전도성을 갖게하는 공정

불순물을 주입하는 공정은 크게 열확산과 이온주입공정이다

열확산의 경우는 산화공정과 유사하게 가스형태의 불순물을 공급하여 높은 온도로 가열하는 방식

상대적으로 비용이 저렴하고 난이도가 쉽지만 정밀 농도제어가 어렵고 공정온도가 높다

장비의 원리 : Ion source(전기가열) → extraction(추출) →separation magnet(특정 이온만 선택)

→acceleration(가속)→electrostatic deflection(정전편향=진행방향을 바꿔줌)→target(웨이퍼)

상기와 같은 방법으로 이온을 주입하나 문제점이 발생한다

1)웨이퍼(실리콘) 손상(격자구조 파괴) : 웨이퍼 격자구조가 파괴됨을 복구 및 전기적활성화를 위해 annealing(어널링) 공정을 진행 한다(웨이퍼를 1100~1150 도 30초 recover)

2)channeling(채널링) : 원치않는 깊이까지 이온이 침투하는것을 방지하기 위해 각도를 틀어서 입사

하지만 입사각을 바꿀때 이온이 닫지 않는 부분이 발생되기 때문에 결국 어널링을 통해 이를 다시 해결