CVD 공정 알아보기 6탄 반도체 TEOS 공정에 대해 알아보도록 하겠습니다. TEOS 공정은 상당히 오래 전부터 쓰여 온 공정입니다. 8″ 에서도 쓰이고 12″ 에서도 쓰이는데 그만큼 오랫동안 사용된 공정이지만 최신 node에서도 사용되는 스테디 셀러 같은 공정입니다. 그만큼 쓰임새가 많다고 할 수 있는데 반도체 TEOS 공정 자세히 알아보도록 하겠습니다.
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TEOS란
보통 PE-TEOS라고 부르는데 PE는 Plasma Enhanced, TEOS는 Tetra-Ethyl-Ortho-Silicate 또는 Tetra-Ethoxy-Silane의 약자입니다. 즉 Plasma와 TEOS Precursor를 통해 SiO2를 증착하는 공정입니다.
TEOS는 상온에서 액체이므로 Vapor 상태로 만들기 위해 Liquid Injection System을 사용해야 합니다. 또한 TEOS의 분압을 증가시키기 위해 상온 이상의 온도를 사용해야 하며 Gas line내 응축을 방지하기 위해 gas line을 heating 합니다. 다만 최근 평가 시 배출되는 TEOS와 수분의 반응으로 SiO2 파우더가 생성이 된다는 것이 확인 됐고 배관의 온도를 낮춰야 파우더 개선이 되어서 오히려 gas line heating을 하는 heat jacket을 끄고 있는 상황입니다.
반응식
TEOS와 O2 혹은 O3를 Chamber 안에서 반응시켜서 Wafer 위에 SiO2를 만들고 CO2와 H2O는 날려버리게 됩니다. PE-TEOS의 경우 보통 O2와 반응을 하게 됩니다.
반응식 : Si(OC2H5)4 + O3 / O2 → SiO2 + CO2↑ + H2O↑
TEOS 막질 정보
- Equipment : AMAT, LAM, Wonik 등 다양한 설비에서 진행 됩니다. 가장 기본이 되는 설비는 AMAT 설비입니다.
- Key input parameter : 막질에 특성에 영향을 주는 항목들은 TEOS, O2, Heat, Spacing 등이 있습니다.
- Purpose : 주로 Gap fill 공정 후에 CMP 단차 확보를 위해 사용 되나 그 외 Mask 용도로도 사용이 됩니다.
- Variable Parameter : Plasma를 쓰는 만큼 Side 별로 control이 가능한데 주로 Deposition time을 통해 THK를 control 합니다.
- Process Temperature : Deposition 온도의 경우 제품에 따라 차이는 있으나 350도 에서 진행이 됩니다.
TEOS 막질 특징
- Step coverage : Side wall coverage 값은 PE-TEOS가 낮으나 Conformality는 우수한 편입니다.
- O3 TEOS가(HARP-STI) PETEOS 막질보다 Step coverage, Conformality 측면에서 더 우수합니다. 다만 SiH4 source 막질과 비교 시 PETEOS 막질의 흡착계수가 더 낮아 Step coverage가 더 우수합니다.
- 특징 : C에 오염된 Plasma 상태에서 TEOS의 불완전한 분해시 막질 중에 C가 존재합니다. 반응 O2의 양이 많을수록 CO2로 결합이 되기에 불순물의 존재 확률이 낮습니다.
- 용도 : Si과 Metal을 절연해주는 ILD (Inter layer Dielectric), Metal과 Metal 사이를 절연해주는IMD (Inter Metal Dielectric), 최종 Passivation 용도로 쓰입니다.
반도체 TEOS 공정 알아보기 마무리
반도체 TEOS 공정에 대해서 알아 보았습니다. CVD 막질은 상당히 많은 변화를 하고 있습니다. 하지만 TEOS는 다양한 용도로 쓰이고 있고 많은 장점을 가지고 있습니다. Depo rate이 빨라서 시간 당 생산량인 UPEH도 높고 상대적으로 재료비도 싼 편입니다. 그로 인해서 다양한 곳에서 사용되는 막질인 만큼 TEOS 특징에 대해 알아두시면 좋을 것 같습니다.
이상으로 CVD 공정 알아보기 6탄 반도체 TEOS 공정 글을 마무리 합니다.