화공기사 반도체원리 — 도핑·에칭·이온주입

p형과 n형 반도체의 구별은 도핑에 의해 이루어진다. 실리콘은 4가 원소로서, 3가 원소를 첨가하면 전자가 하나 부족해져 정공(hole)이 다수 운반자가 되어 p형 반도체가 되고, 5가 원소를 첨가하면 전자가 하나 남아 전자가 다수 운반자가 되어 n형 반도체가 된다. 인듐(In)은 3가 원소로 p형 도핑에 사용된다고 정리한다.

에칭(식각)은 리소그래피로 형성된 패턴을 이용해 포토레지스트가 씌워지지 않은 영역에 해당하는 재료를 화학적 또는 물리적 방법으로 제거하는 공정이라고 정의한다. 에칭은 습식 에칭처럼 화학 반응으로 제거하는 방법과 건식 에칭처럼 이온이나 플라즈마로 물리적으로 제거하는 방법을 모두 포함한다고 설명한다.

이온주입은 고에너지 이온을 가속시켜 웨이퍼 내부에 불순물을 물리적으로 주입하는 공정이고, 화학기상증착법(CVD)은 기체 상태의 반응물을 화학적으로 반응시켜 박막을 증착하는 공정으로 성격이 다르다고 구분한다. 이온주입은 물리적 충돌로 불순물을 도입하는 도핑 방법이며, CVD는 증착을 통해 박막을 형성하는 공정이라고 이해한다.

포토레지스트(감광제)는 고분자 수지, 용매, 광감응제 등으로 구성되며 현상액은 감광제 자체의 구성 성분이 아니라 패턴을 드러내기 위해 사용하는 외부 시약이라고 구분한다. 리소그래피는 패턴을 전사하는 공정이고, 에칭은 그 패턴을 바탕으로 불필요한 재료를 제거하는 공정이라는 흐름을 기억한다.