화학기상 증착(CVD)

화학기상 증착(CVD)

  CVD는 기체 상태에서 이종화합반응을 통하여 미세구조를 갖는 고체상태의 박막을 증착하는 방법이며 금속 박막은 물론 원자들끼리 결합하는 데 비교적 큰 에너지를 필요로 하는 반도체 및 절연체 물질의 미세박막을 형성하는데 널리 사용되는 기술임, CVD는 반응에너지원, 공정압력, 원료물질에 따라 분류할 수 있으며, 반도체· 디스플레이 생산 공정에 필요한 고순도 박막 형성에 주로 사용되고 있습니다.

 

  - 매우 다양한 CVD 장비 형태가 존재하는데 그 동작 원리나 환경의 차이에도 불구하고 공통적인 구성요소를 가짐. 반응가스를 이용하여 전구체(라디칼)가 반응기의 기판 위로 이동한 뒤 열분해 혹은 플라즈마에 의한 분해로 화학반응을 거쳐 새로운 화합물질이 박막형태로 증착되는 공정을 거칩니다. 
  - 실제로 화학반응이 일어나 박막 증착이 이루어지는 반응 chamber를 중심으로 원료 기체를 공급하는 주입부 (Gas Inlet), 반응이 일어난 기체 및 부산물을 외부로 배출 하는 배기부(Exhaust), 기판을 고정하고 기판의 위치를 제어하는 거치부(Substrate Holder), 반응에 필요한 에너지를 공급하는 전원부(Power Source) 등이 연결되어 있습니다. 
  - 기판 거치부는 진공흡입, 클램프, 전자기력 등의 방법으로 기판을 고정하며, 히터가 장착되어 기판의 온도를 조절하고, 플라즈마를 이용하는 경우 전극 역할을 합니다.

   CVD 방식중에서 원자층 증착법(ALD, Atomic Layer Deposition)은 화학적 반응을 이용한 증착법인 CVD의 파생기술로 볼 수 있으며, CVD에 비해 혁신적으로 발전된 기술로써 일반적으로 독립적인 기술로 분류됩니다. ALD는 원자 정도의 두께로 박막을 한 층씩 형성해가는 자기 제한적 표면처리 공법으로 원하는 두께를 증착하기 위해서 반복적으로 증착하는 방식입니다. 
  - 박막 증착에 요구되는 모든 반응 물질들이 기판의 표면에 노출되면서 박막이 성장하는 CVD 방식에 반해 ALD는 반응물과 표면의 반응만 일어나고 반응물 사이에서는 반응이 일어나지 않으므로(자기 제한적 표면처리) 원자 단위로 증착이 가능합니다. 

 

  - PVD, CVD 방식 대비 ALD는 원자 단위로 박막이 증착되어지기 때문에 매우 얇은 막을 정밀하게 제어 가능하며, 고순도, 핀홀(Pinhole)이 없는 고품질 박막 형성이 가능함. 또한, ALD는 높은 종횡비(Aspect Ratio)에서 100% 단차 피복성(Step Coverage)을 만족할 수 있는 기술입니다.
  - 증착 속도의 제약을 가지고 있는 단점으로 인해 μm단위 두께의 박막 증착에는 적합하지 않으며, 원자 단위로 제어하면서 우수한 막질과 단차 피복성이 요구되는 반도체 소자 분야의 박막 증착법으로 주로 활용됩니다.

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