CMOS Fabrication Process(CMOS제조과정)

오늘은 트랜지스터!! CMOS의 제조과정에 대해서 간략하게 배워보도록 하겠습니다.

 

1. 실리콘 기판(substrate) RCA cleaning

 우리가 bare wafer를 처음에 받게 되면, 먼지나 불순물들이 웨이퍼 표면에 존재합니다. 이런 particle들을 없애주기 위해서 RCA cleaning을 해주게 됩니다.

 또한, 실리콘 wafer이기 때문에 Si가 공기 중의 산소 O2와 만나서 SiO2의 산화물이 얇게 만들어집니다. 이것도 RCA cleaning을 통해 제거할 수 있습니다. RCA cleaning에 대해서는 따로 다루겠습니다. 

 지금은 RCA cleaning이 wafer surface의 particle과 산화물(SiO2), 다른 화학반응으로 발생한 불순물들을 없애준다고 생각해 주면 됩니다.

 

2. Isolation(분리막 만들기)

 기판에 well도 만들고, p+, n+등의 source와 drain을 만듭니다. CMOS의 경우 PMOS + NMOS를 같은 기판에 만듭니다. 즉, 전자가 실리콘 기판에서 이동해 다른 쪽으로 가면 그 트랜지스터는 망가지게 됩니다. 

 그래서!! 분리막이 필요합니다. 이 분리막은 보통 SiO2로 만들게 됩니다. 

 만드는 방법에는 크게 두 가지가 있습니다. 

 1) LOCOS → Thermal Oxidation 이용

• 높은 온도로 인한 손상 가능
• 정교한 패터닝이 불가능 → bird's beak 현상 발생
• 비용이 싸다.

 2) STI → Deposition(LPCVD) 이용 

• 낮은 온도에서 가능
• 정교한 패터닝 가능
• 가격이 더 비싸다.

3. NMOS, PMOS 생성

•  well을 만듭니다. 
•  Litho, Ion implantaion

4. Gate oxide 생성

• 대표적으로 SiO2를 사용해서 Gate oxide를 만든다고 알려져 있습니다. 최신에는 소자의 크기가 줄어들면서 high-k dielectric으로 바뀌고 있는 추세입니다.
• Litho, etching, Thermal Oxidation, CVD(ALD)

5. Gate electrode 생성

• Litho, etching, CVD

6. NLDD, PLDD 생성

• lightly doped region을 생성하는 것입니다.
• source와 drain 영역을 만듭니다.
• Litho, etching, Ion implantaion

7. Deep source/drain region 형성, sidewall(spacer) 형성

• source, drain의 비저항을 조절하기 위해 deep region 생성
• gate electrode를 보호하기 위해 sidewall 생성
• Litho, etching, Ion implantaion, CVD

8. interconncect 과정...

• ILD층과 M1, M2...층들, 그리고 via1, via2.. 생성