반도체 공정 이온주입 공정은 어떤 공정이며 어떤기술 방식인가요?

Question

반도체 공정 기술 문의좀 드립니다.

공정의 명칭은 이온주입(Iin implantation)이며 이 공정은 어떤 공정이고 어떤기술을 사용하나요?

Answer 1

안녕하세요. 김경태 과학전문가입니다.

1. 이온 생성: 이온주입기에서는 이온을 생성하기 위해 기체나 고체 상태의 원자나 분자를 이온화시킵니다. 일반적으로 희소 기체인 아르곤 가스를 사용하여 이온을 생성합니다.

2. 가속: 생성된 이온은 전기장을 이용하여 가속됩니다. 가속기에서 이온에 전기를 가해 속도를 높여줍니다.

3. 주입: 가속된 이온은 반도체 소자의 표면에 주입됩니다. 이온은 소자의 표면을 통과하여 원하는 깊이에 도달하고, 그 과정에서 소자의 원자 구조에 영향을 미칩니다.

4. 특성 제어: 이온이 반도체 소자 내부로 주입되면, 이온의 에너지와 종류에 따라 소자의 전기적, 물리적 특성이 변화합니다. 이를 통해 반도체 소자의 동작을 조절하고, 저항, 접촉 특성, 불순물 도핑 등을 제어할 수 있습니다

Answer 2

안녕하세요. 손호현 과학전문가입니다.

이온주입 공정은 이온을 생성 시킨 후에 일정 에너지로 생성된 이온을 가속시켜 이온을 실리콘 표면에 일정 깊이로 주입하는 공정으로, 반도체 소자인 Transistor, Diode, 저항 등의 전기적 특성을 조절하는 공정입니다. 진성반도체 상태에서는 반도체이지만 전류가 흐르지 않는 상태입니다. 불순물 이온을 주입하여 활성화 시킴으로써 전기적 특성을 갖게 하는 핵심 공정이라 할 수 있습니다. 전자가 Majority Carrier인 N-type 반도체를 만들기 위해서는 As, P와 같은 5가 원소(Donor)를 주입하고, 정공이 Majority Carrier인 P-type 반도체를 만들기 위해서는 B, Al, Ga, BF2와 같은 3가 원소(Acceptor)를 주입합니다. 일반적으로 Doping은 Fab에서 Wafer에 PN Junction 형성을 통해 Device 기능을 구현합니다. 반도체 재료의 Conductivity 수준과 Type을 변경하고 Bipolar Device의 경우 Base, Emitter, Resisto를 형성합니다. MOSFET의 경우는 Drain, Source, Channel을 형성할 때 적용되는 공정입니다.