6. Metal) 금속 배선 공정

금속 배선 공정이란?

반도체 회로가 동작하기 위해 외부에서 전기적 신호를 가해줘야 합니다. 

금속 배선 공정이란, 반도체 회로에 전기적 신호가 잘 전달되도록 전기길(금속길)을 연결하는 공정을 말합니다. 

반도체 공정(포토, 식각, 이온 주입)등을 거쳐 만들어진 회로 패턴을 따라 금속배선을 이어 주는 공정을 말하지요.

즉, 증착 공정에서 금속을 증착하는 것의 확장 개념이라고 생각하시면 됩니다.

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필요 금속 조건 

필요 금속 조건은 다음과 같습니다. 

1. Wafer와의 부착성이 좋아야 합니다.

금속이 wafer에 증착되었다가 어떠한 이유로 떨어지면 소자 동작이 어려워지죠.

 

2. 전기저항이 낮아야 합니다.

전기 저항이 높으면 줄 열이 발생될 수 있으며, 소자가 느려집니다. 

 

3. 공정 후속 과정에서 금속선의 특성이 변하지 않도록 열적, 화학적 안정성이 뛰어나야 합니다.

제가 항상 말한 thermal budget 현상을 최소화해야 합니다.

 

4. 회로 패턴에 따라 금속선을 쉽게 형성해야 합니다.

Etching이 불가 시, 배선 재료로 사용할 수 없습니다.

 

5. 높은 신뢰성이 있어야 합니다.

 

6. 제조 가격이 싸야합니다

대표적으로 Al, Ti, W 등이 있습니다. 

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반도체 제조 공정 2단계

이번 금속 배선 공정은 크게 2가지로 나뉘어서 설명을 드릴 예정입니다. 

1. 전 단계 공정 FEOL(Front End of Line, FAB 전공정) 

- Wafer 투입부터 Transistor가 만들어지는 공정 단계를 말합니다.

 

2. 후 단계 공정 BEOL(Back End of Line, FAB 후공정) 

- 배선과 절연막을 디자인에 따라 안배 후, 소자 보호막의 passivation 막을 씌우는 것 까지의 공정 단계를 말합니다.[1]

 

금속 배선 측면

- 층간 절연막을 뚫어 제1 금속층과 Si 기판 상 p, n 접합 확산층을 만들거나 다결정 Si 전극을 연결하는 과정입니다. 즉, Contact hole과 Plug를 형성하는 단계입니다.

 

- 각 금속 층 간 절연 역할을 하는 금속 층간 절연막을 뚫어 상 하부 금속층을 서로 연결하는 공정 단계를 말합니다. Via Hole, 다층 금속층, 최종 보호막을 형성하는 단계입니다.