화학 기상 증착(CVD)의 폴리실리콘 증착은 반도체 산업에서 매우 중요한 공정입니다. 이 공정은 실란(SiH4) 또는 트리클로로실란(SiHCl3)을 고온에서 열분해하여 다결정 실리콘을 형성하는 과정을 포함합니다.
폴리실리콘 증착 공정의 5가지 주요 단계
1. 반응물 및 반응
폴리실리콘 증착에 사용되는 주요 반응물은 실란(SiH4)과 트리클로로실란(SiHCl3)입니다.
관련된 화학 반응은 다음과 같습니다:
- SiHCl3 → Si + Cl2 + HCl
- SiH4 → Si + 2 H2
이러한 반응은 발열 반응으로 실리콘이 기판에 증착됩니다. 염화수소(HCl), 염소(Cl2), 수소(H2)와 같은 부산물이 방출됩니다.
2. 증착 조건
이 공정은 일반적으로 저압 화학 기상 증착(LPCVD) 시스템에서 수행됩니다.
이러한 시스템은 대기압 CVD에 비해 낮은 압력에서 작동하여 증착된 필름의 균일성과 적합성을 향상시킵니다.
폴리실리콘 증착의 일반적인 온도 범위는 600~650°C입니다. 이 온도는 기판이나 이미 증착된 다른 층에 큰 손상을 주지 않고 실란 또는 트리클로로실란을 분해하기에 충분한 온도입니다.
3. 성장률 및 제어
CVD에서 폴리실리콘의 성장 속도는 온도, 압력, 전구체 가스의 유량과 같은 공정 파라미터를 조정하여 제어할 수 있습니다.
다른 공정으로는 수소 기반 용액을 사용하는 것이 있는데, 이 경우 성장률은 감소하지만 증착 효율을 유지하기 위해 온도를 850°C 또는 1050°C까지 높여야 합니다.
4. 도핑
폴리실리콘은 증착 공정 중에 포스핀(n형 도핑용), 아르신(n형 도핑용) 또는 디보란(p형 도핑용) 등의 도펀트 가스를 CVD 챔버에 도입하여 도핑할 수 있습니다.
도펀트의 선택과 농도는 폴리실리콘 필름의 전기적 특성에 큰 영향을 미칠 수 있습니다.
5. 품질 및 응용 분야
CVD로 증착된 폴리실리콘은 반도체 산업에서 태양전지, 집적회로, 미세전자기계시스템(MEMS) 등 다양한 용도로 널리 사용됩니다.
폴리실리콘 필름의 품질은 공정 파라미터와 증착 환경의 청결도에 따라 달라집니다.
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