스텝 커버리지는 박막 증착에서 중요한 품질 지표로, 재료가 기판의 복잡한 지형에 얼마나 효과적으로 코팅되는지를 정의합니다. 수학적으로는 트렌치 측벽과 같은 피처 내부의 박막 두께를 평평하고 열린 영역의 박막 두께와 비교하여 결정됩니다.
핵심 요약 스텝 커버리지는 종종 필(fill) 가능성과 동의어로 사용되며, 불균일한 표면 전체에 걸쳐 증착된 박막의 균일성을 측정합니다. 이 비율은 피처 내부의 박막 두께를 평평한 필드의 두께로 나눈 값으로 계산되며, 일반적으로 백분율로 표시됩니다.
필(Fill) 가능성의 메커니즘
지형(Topography) 정의
반도체 및 재료 가공에서 기판은 거의 완벽하게 평평하지 않습니다. 트렌치, 홀, 비아 및 측벽과 같은 3차원 피처를 포함하는 지형(topography)을 가지고 있습니다.
균일성의 과제
이상적으로는 증착 공정이 모든 표면을 정확히 동일한 두께로 코팅해야 합니다. 그러나 물리적 한계로 인해 종종 박막이 윗면보다 깊은 피처 내부에서 더 얇아집니다.
"필(Fill) 가능성"
이러한 과제 때문에 스텝 커버리지는 종종 필(fill) 가능성이라고도 합니다. 이 용어는 공정이 이러한 어려운 지형 구조를 "채우거나" 코팅하여 틈을 남기거나 눈에 띄게 얇아지지 않도록 하는 능력을 설명합니다.
스텝 커버리지 계산 방법
표준 비율
스텝 커버리지는 특정 비율로 정량화됩니다. 피처의 측벽 또는 바닥을 따라 증착된 박막 두께를 열린 영역(종종 "필드"라고 함)에 증착된 박막 두께로 나눕니다.
공식
계산은 간단합니다: 스텝 커버리지 (%) = (피처 내 두께 / 열린 영역 내 두께) × 100
구체적인 예
표준 산업 참고 자료에 제공된 데이터를 사용하면 다음과 같습니다: 증착 공정이 웨이퍼의 윗면 열린 영역에 0.15 µm의 박막을 증착하지만, 트렌치 측벽을 따라서는 0.1 µm만 증착하는 경우, 계산은 0.1을 0.15로 나눈 값입니다.
결과는 67%의 스텝 커버리지가 됩니다.
요인 및 절충점 이해
증착 방법의 영향
모든 증착 기술이 동일한 스텝 커버리지를 제공하는 것은 아닙니다. 선택한 특정 방법—CVD, PVD, IBD 또는 ALD인지 여부—은 최종 비율에 상당한 영향을 미칩니다.
기하학적 구조 대 방법
일부 방법은 엄격하게 "시선 방향"이므로 수직 측벽을 코팅하는 데 어려움을 겪어 낮은 스텝 커버리지 비율을 초래합니다. 다른 방법은 표면에서의 화학 반응에 의존하며, 일반적으로 더 높은 "필(fill) 가능성"과 100%에 가까운 비율을 초래합니다.
비율 해석
낮은 백분율은 낮은 커버리지를 나타내며, 이는 장치의 전기적 단선 또는 구조적 약점으로 이어질 수 있습니다. 100%에 가까운 백분율은 우수한 순응도를 나타내며, 측벽 두께가 윗면 두께와 거의 동일합니다.
목표에 맞는 올바른 선택
프로세스를 선택하거나 박막 품질을 분석할 때 스텝 커버리지를 균일성의 벤치마크로 사용하십시오.
- 주요 초점이 복잡한 지형인 경우: 필(fill) 가능성이 높은 것으로 알려진 방법(예: ALD 또는 CVD)을 우선적으로 사용하여 비율이 100%에 가까워지도록 하십시오.
- 주요 초점이 단순하고 평평한 코팅인 경우: 측벽 두께가 응용 분야에 덜 중요하므로 낮은 스텝 커버리지(PVD의 일반적인 경우)를 수용할 수 있습니다.
궁극적으로 정확한 스텝 커버리지 계산은 공정 한계가 장치 고장이 되기 전에 감지하도록 보장합니다.
요약 표:
| 지표 | 정의 | 중요성 |
|---|---|---|
| 스텝 커버리지 | 피처 내부 박막 두께 대 평평한 필드의 박막 두께 비율 | 전기적 및 구조적 무결성 결정 |
| 계산 | (피처 내 두께 / 열린 영역 내 두께) × 100 | 증착 균일성 및 성능 정량화 |
| 필(Fill) 가능성 | 틈 없이 트렌치, 비아 및 측벽을 코팅하는 능력 | 높은 종횡비의 지형 피처에 중요 |
| 이상적인 목표 | 100%에 가까움 | 일관된 보호 및 전도성 보장 |
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