반도체 장비 - HDP-CVD(HDP(High Density Plasma CVD)장비

HDP(High-Density-Plasma)CVD

HDP-CVD는 PE-CVD의 약점인 Step Coverage를 보완하기 위한 장비로 약 1m Torr 안팎의 낮은 압력에서 증착을 하는 장비입니다. HDP-CVD 공정에서는 이온 균일도, 조절의 용이함, 장비의 복잡성 등의 이유로 ICP가 주로 사용됩니다. ICP 플라즈마의 경우 플라즈마의 밀도와 에너지를 독립적으로 조절할 수 있는 특징이 있어 낮은 기압에서도 높은 에너지의 구현이 가능합니다.

■ HDP CVD 장비

ICP 방식의 특성상 웨이퍼 전극에 Bias를 인가할 수 있어 Deposition과 Sputtering을 반복하는 방식을 통해 High Aspect Ratio 형태의 Gap 또한 결함 없이 채울 수 있는 장점이 있습니다. Hole 입구에서의 증착으로 입구 부분이 좁아지게 되는 상황에서 Ar+ 이온 등을 통해 박막을 Sputtering 하고, 이를 반복함으로 해서 깊은 곳까지 박막 물질이 침투할 수 있도록 하는 원리입니다. HDP CVD 공정은 소자 분리 방식으로 사용되는 STI, IMD 매립에서 응용되고 최근에는 PE-CVD 장비 대부분이 HDP-CVD 장비로 바뀌는 추세입니다.

HDP-CVD-장비-개략도

SiO2 박막 형성은 SiH4+O2→SiO2의 화학반응으로 박막이 증착되고 Ar을 첨가하여 Ar 이온의 Ion bombardment를 이용해 박막의 dense를 조절합니다. 증착한 SiO2는 소자를 전기적으로 절연해주고 외부 충격과 오염, 습기 등으로 보호하는 역할을 합니다.

 

■ HDP(High-Density Plasma) CVD 공정 개요 ■

HDP-CVD-공정-개요(사진-미래에셋증권)

 

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■ HDP-CVD 장, 단점

• 장점
  • 저온공정(100~300도)
  • 증착과 식각 동시 진행 가능
  • 고밀도 플라즈마 이용
• 단점
  • 느린 증착 속도
  • Plasma damage
  • Gap filling의 어려움

■ 글로벌 PE-CVD 시장 규모 추이(업체별)

글로벌-PE-CVD-장비-시장-규모(사진-미래에셋증권)

20114년부터 FinFET 소자의 탄생과 3D NAND의 개발 등 본격적인 반도체 구조의 고층화와 공정의 선진화가 맞물리면서 플라즈마를 적용한 PE-CVD가 본격적으로 사용되기 시작했고, 기존 Dry Etcher에서 플라즈마 기술로 앞서고 있었던 Applied Materials와 Lam Research가 CVD 시장을 주도하기 시작했습니다.