반도체의 단위: 옹스트롬

옹스트롬이란 무엇입니까?

옹스트롬(기호: Å)은 매우 작은 길이 단위로 원자와 분자 사이의 거리나 웨이퍼 제조 시 박막의 두께 등 미세한 현상의 규모를 설명하는 데 주로 사용됩니다. 1옹스트롬은 \(10^{-10}\)미터와 같으며, 이는 0.1나노미터(nm)에 해당합니다.

이 개념을 보다 직관적으로 설명하기 위해 다음 비유를 고려하십시오. 사람 머리카락의 직경은 약 70,000나노미터이며 이는 700,000Å에 해당합니다. 1미터를 지구의 직경으로 상상한다면, 1Å은 지구 표면에 있는 작은 모래 알갱이의 직경과 비교됩니다.

집적 회로 제조에서 옹스트롬은 실리콘 산화물, 실리콘 질화물 및 도핑된 층과 같은 매우 얇은 필름 층의 두께를 정확하고 편리하게 설명하는 방법을 제공하기 때문에 특히 유용합니다. 반도체 공정 기술이 발전하면서 두께 조절 능력이 개별 원자층 수준에 이르렀고, 옹스트롬은 현장에서 없어서는 안 될 단위가 됐다.

집적 회로 제조에서 옹스트롬의 사용은 광범위하고 중요합니다. 이 측정은 박막 증착, 에칭, 이온 주입 등 주요 공정에서 중요한 역할을 합니다. 다음은 몇 가지 일반적인 시나리오입니다.

1. 박막두께 조절

산화규소(SiO2), 질화규소(Si₃N₄) 등의 박막 소재는 반도체 제조 공정에서 절연층, 마스크층, 유전체층으로 흔히 사용된다. 이러한 필름의 두께는 장치 성능에 중요한 영향을 미칩니다.  

예를 들어, MOSFET(금속 산화물 반도체 전계 효과 트랜지스터)의 게이트 산화물 층은 일반적으로 두께가 수 나노미터 또는 심지어 수 옹스트롬에 불과합니다. 레이어가 너무 두꺼우면 장치 성능이 저하될 수 있습니다. 너무 얇으면 파손될 수 있습니다. 화학 기상 증착(CVD) 및 원자층 증착(ALD) 기술을 사용하면 옹스트롬 수준의 정확도로 박막을 증착할 수 있어 두께가 설계 요구 사항을 충족할 수 있습니다.

2. 도핑관리  

이온 주입 기술에서는 주입된 이온의 침투 깊이와 주입량이 반도체 소자 성능에 큰 영향을 미칩니다. 옹스트롬은 이식 깊이의 분포를 설명하는 데 자주 사용됩니다. 예를 들어 얕은 접합 공정에서는 주입 깊이가 수십 옹스트롬만큼 작을 수 있습니다.

3. 에칭 정확도

건식 에칭에서는 기본 재료의 손상을 방지하기 위해 에칭 속도와 정지 시간을 옹스트롬 수준까지 정밀하게 제어하는 ​​것이 필수적입니다. 예를 들어, 트랜지스터의 게이트 식각 시 과도한 식각은 성능 저하를 초래할 수 있습니다.

4. 원자층 증착(ALD) 기술

ALD는 한 번에 한 원자층씩 재료를 증착할 수 있는 기술로, 각 사이클은 일반적으로 0.5~1Å에 불과한 막 두께를 형성합니다. 이 기술은 고유전율(High-K) 재료와 함께 사용되는 게이트 유전체와 같은 초박막 필름을 구성하는 데 특히 유용합니다.

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