장민님의 글
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우선 답변 너무나 감사드립니다.
저희의 실험 목적은 열처리(annealing)전후의 비저항값과 면저항값의
차이값을 알아보기 위한 것이었습니다..
그 값을 비교함으로써 열처리 전후의 변화에 대해 논해보고자 했던
실험이었는데, 말씀드렸다시피 열처리 후에 저항값이 전부 측정이 안되는 것입니다..4단자 prove법으로 말입니다..
실험 과정은 대략 이렇습니다..
우선 실리콘 시편을 로에넣고 상온에서부터, 분당 3도씩 올려 900도까지 끌어올린뒤,900도에서 6시간 지속후, 다시 분당 3도씩 온도를 강하시켜 40도까지 냉각시킨뒤, 40도에서 5분동안 유지후 시편을 로에서 꺼내서 비저항과 면저항을 측정하였습니다. 물론 냉각방식은 노냉방식을 하였습니다.
언급했듯이 원래는 열처리 전후 변화과정을 분석하고자 했으나, 저항 측정이 안되어서 이것이 왜 그런지에 대해 논하기로 했습니다..
조속한 답변 부탁드립니다..감사합니다..

----------------- [답 변] -------------------
안녕하십니까?

Annealing전후 비저항과 면저항을 측정하신다면 두가지로 볼 수 있습니다.

첫째는, Bare Wafer를 단순히 챔버에서 열처리한 경우가 있습니다. 보통 메탈을 올리고 이를 열처리 하는 경우에 해당합니다. 이때 챔버의 상태가 중요한데, 진공챔버를 사용하셔야 합니다. 진공챔버에 질소가스를 충진시킨상태에서 열처리 하여 표면에 고온 산화막이 생기지 않도록 해야 합니다.

아울러 일반챔버의 경우 되도록 질소를 많이 흘려주면서 열처리 하시고 노냉시에도 질소를 퍼지(purge)하시기 바랍니다.

이경우 생기는 산화막은 두께가 두껍고 자연산화막이 아니어서 절연성이 강하므로 제거해야 합니다.

표면 산화막은 불산(HF)로 제거가 가능하므로 산화된 경우[이는 웨이퍼의 색으로 판단이 가능한데 산화막이 존재하면 두께에 따라 초록색이나 보라색을 띱니다. 나노스펙(Nanospec)으로 정량적인 두께 측정도 가능합니다. 아울러 보통 실리콘은 소수성이고 산화막은 친수성이므로 젖음성으로 판단이 가능합니다. 즉, DI water에 침적시킨후 표면의 물이 뭉치면 실리콘이고 퍼지면 산화막입니다.] BOE(희석시킨 HF)로 제거하십시오.

둘째 이온주입(Implantation) 전후 전기적 특성을 판단하는 경우 입니다[Low Temperature Annealing에 해당하는 경우].

이경우 표면 산화막의 상태보다는 내부의 전기적 특성이 중요하므로 재결정 정도나 Dose양에따라 저항의 특성이 변화하는 것은 당연합니다. 아울러 채널링을 방지하기 위해 보통 3도에서 7도정도를 웨이퍼를 기울여 이온주입을 행합니다.

이온주입후 적정한 열처리가 되지 않으면 비저항의 변동이 심하겠지요.

특히 이온주입된 표면 부위만을 국부적으로 온도를 올려 활성화시키는 방법을 많이사용하는데 레이저나 전자빔으로 국부적으로 열처리하는 방법이 좋습니다.

챔버내에서 열처리가 너무 과한경우 실리콘 내부로 깊게 이온이 확산될수도 있으니 유의하셔야 합니다.

산화막의 존재가 의심되지만 혹시 다른 원인이라면 SIMS법에 의해서 시편의 깊이에따른 도핑농도를 조사해보시면 대략의 저항특성을 알 수 있습니다.

우선 실리콘 자체의 비저항과 표면저항을 측정해 보시고, 열처리 전후에 저항변동을 관찰 하십시오.

도핑농도와 저항은 다음 site의 계산을 이용하십시오.


Silicon Resistivity and Carrier Concentration Calculator

아울러 위의 두경우 모두 표면산화막은 불산을 사용해서 제거하십시오. 참고로 불산은 약한산이나 피부침투시 매우 위험합니다. 사용하실때 주의 하시기 바랍니다.

도움이 되었으면 합니다.

감사합니다.