반도체 칩 위의 박막은 그냥 액체를 바르듯 입히는 것은 아니고, 기체나 원자 단위의 재료를 표면에 차곡차곡 붙이는 방식으로 만듭니다.
대표적인 방법이 CVD라는 방법입니다. 반응성 기체를 웨이퍼 위로 흘려보내 표면에서 화학반응을 일으키고, 그 결과 생긴 물질이 얇은 막으로 쌓이게 합니다. 그리고 PVD라는 공정도 있는 금속 같은 재료를 진공에서 튀어나오게 한 후 증발시켜 웨이퍼 표면에 증착하는 방식을 말합니다. 최근 ALD라는 공정도 상당히 각광받고 있는데, 원료 기체를 한 번에 조금씩 번갈아 넣어 표면 반응을 한 층씩 제한하여 매우 얇고 균일한 막을 만들기 좋은 방식입니다.
균일도를 높이기 위해 웨이퍼를 회전도 시키고, 온도나 압력, 가스 흐름, 플라즈마 세기 등 조건들을 아주 세밀하게 맞추게 됩니다.
대표적으로 볼 수 있는게, 기체를 이용하는 방법이에요. 특수한 가스를 웨이퍼 위로 흘려보내면, 이 기체가 뜨거운 표면에 닿아 화학 반응을 일으키면서 얇은 막으로 내려앉아요. 기체는 표면 구석구석 고르게 퍼지니까 전체에 균일하게 입혀지는 거예요. 안개가 물체 표면에 고루 맺히는거랑 비슷해요.
특히 정밀한 공정에서는 원자층을 딱 한겹씩만 입히고 멈추는 방식을 쓰는데, 반응 가스를 넣어 한층을 까록, 남은걸 씻어내고, 다시 다음층을 까는 과정을 반복해요. 한번에 한층씩만 붙으니 원자 단위로 두께를 조절할 수 있어요 :)
반도체 박막은 진공 상태에서 원자나 분자를 기판 위에 하나씩 쌓는 PVD 또는 CVD ALD 등의 공정으로 형성됩니다 공정중에는 온도 압력 가스 유량 반응 시간을 정밀하게 제어하고 웨이퍼를회전 시켜 표면 전체에 재료가 고르게 퍼지도록 합니다 특히 ALD 는 화학 반응을 한 층씩 반복해 원자 단위로 증착하므로 나노미터 수준에서도 매우 균일한 두께를 구현할 수 있습니다 이러한 정밀 제어 덕분에 반도체 칩 전체에 오차없이 균일한 박막을 만들 수 있습니다