3일차는 시뮬레이션과 리소그래피를 진행했다.
~매일 정신없이 9시반에 겨우 도착하는 삶~
Simulation
우리가 쓴 프로그램은 Silvaco사의 TCAD program이다.
다른 회사로는 Synopsys가 있다.(삼성에서는 이걸 더 많이 쓴다고 함)
이론 교육을 딱히 하지 않고 바로 실습에 들어갔는데, 설명해주시는 분이...너무...불친절했다.
그리고 개인적인 이유로 그 수업이 많이 힘들었다.
우리가 만든 시뮬레이션은 2가지다.
1. SBD(Schottky Barrier Diode)
2. PN Diode
SBD
먼저, SBD는 msm 소자일 때 전류가 일방향으로 흐르기 위해서는 schottky접합 금속과 ohmic접합 금속을 같이 전극에 써줘야 한다.
이때, ohmic 금속은 RTA와 같은 열처리를 해주어야 하는데, 이는 alloy가 생길 수 있기 때문이다.
전체적인 과정은 다음과 같다.
메탈을 lithography한 PR 위에서 증착시키고, passivation이라는 단계를 진행했다.
passivation은 소자가 작기 때문에 전극 사이를 high-k material같은 절연막으로 막아 leakage current을 방지할 수 있다.
이후 oxide도 증착 및 에칭을 진행했다. 참고로 금속은 에칭이 안되기 때문에 꼭 lithography를 통해 증착해야한다.
또 참고로 oxide는 도핑 시 ion implantation으로 진행한다.
이러한 과정을 코딩하면 되는데
저걸 수작업으로 다 치는 건 아니고 웬만하면 오타를 막기 위해 cmd 키를 사용하여 진행한다.
이렇게 코딩을 하면? Tonyplot이라는 프로그램이 구동되어 cross-section view로 나타내준다.
왼쪽에는 알루미늄, 오른쪽엔 플라티늄이 있는 걸 알 수 있다.
여기에서 정방향, 역방향 전압을 거는 걸 코딩하면 결과가 어떻게 나오나면
요렇게 나온다. 역방향이 더 오래걸림!
이때까지는 하라는 걸 해서 쉬웠다.
보고 할 수 있는 자료도 있어서 그나마 괜찮았음 근데
However!!!!! schottky 금속만 쓰이는 PN Diode는... 스스로 값을 설정해서 코딩해야했다.
코알못에게 어찌 이런 시련을...
PN Diode
먼저 침착하게 Si wafer에 phorsphorus를 5e17만큼 도핑한다. 그럼 p타입 wafer이겠죠?
전체 oxide에 boron을 도핑한다. (*나는 처음에 도핑농도를 5.0e14로 했는데, 나중에 되니까 열처리 해도 표면에 다다르지도 않고 너무 적은거같아서(노가다ON) 5.0e15로 늘렸다.)
oxide 두께 설정도 노가다인데, 에칭 전 oxide 두께 영역 안에 도핑이 되어야 한다. 그래야 barrier 역할을 한다.
이후 도핑할 영역에 oxide를 에칭하는데, 증착할 metal보다 도핑영역이 넓어야 하므로(metal은 43~46μm로 올릴 예정이다.)
도핑영역은 40~49μm로 설정한다.
난 그냥 에칭만 하면 될 줄 알았는데, 이후 난관이 또 있었으니...
도핑농도, 즉 전자의 농도가 최고점인 지점이 표면에 있어야 한다.
이 최고점을 이동시킬 수 있는 변수가 두가지가 있는데, 바로 열처리와 도핑영역의 oxide 두께이다.
처음에는 2μm 증착시키고 도핑영역 깎고 0.8μm 더 증착시키니 다음과 같이 나왔다.(이정도면 분명 괜찮다고 했다.)
문제는 열처리에서부터였다...
처음에 800도에 40분 진행했는데 표면 근처에는 어림도 없어서 2차로 증착시키는 oxide 두께도 1μm로 변경하고 boron 도핑농도도 변경하고 열처리는 1000도에 300분 진행했다.
그리고 드디어 표면에 최고점 도달...(아오!)
그리고? 'etch oxide all'
여기서 lithography는 생략하고 바로 메탈을 증착한다. 처음에 값 잘못 설정해서 이상하게 올라감
oxide는 SBD에서 한 값 그대로 대입하면 돼서 넣고, 정방향과 역방향 전압을 걸어 그래프를 확인했다.
내가 우리조 3명 중 이미지가 제일 뚜렷하게 잘나왔다고 칭찬받았다 ㅎ
근데 breakdown은 100V에서 다들 무너지고야 만...
boron의 도핑농도를 1.0e19 이상으로 하면 Breakdown voltage가 낮아진다고 하셨다.
아무래도 다들 너무 높게한 듯
아무튼 여러모로 기가 빨리는 실습이었다...ㅎ
~이어서~