[stack#056] 이온 컷 · 판 — 아주 얇은 실리콘 층을 다른 판에 옮길 때 왜 수소를 먼저 심을까요?

아주 얇은 실리콘 층을 다른 판에 옮길 때, 왜 수소를 먼저 심을까요?

이 판은 위에서부터 얇은 단결정 실리콘 층, 전기가 안 통하는 층, 받치는 기판의 세 층으로 이루어집니다.

우표는 둘레에 점선 구멍을 내 두어, 그 자리에서 깔끔하게 뜯기죠.

전기가 안 통하는 층을 묻은 판은, 얇은 실리콘 층을 떼어 옮겨 붙여 만듭니다.

전기가 안 통하는 층은 소자를 기판에서 전기적으로 떼어 놓아, 새는 전기와 원치 않는 전기 용량을 줄입니다.

소자를 올리는 얇은 층은 하나의 결정으로 이어진 실리콘입니다.

그런데 옮길 층은 아주 얇아, 두께가 조금만 어긋나도 스위치가 달라집니다.

소자를 올리는 층의 두께가 들쭉날쭉하면, 소자 특성도 들쭉날쭉해집니다.

그래서 옮긴 뒤에도 마감 연마를 거쳐 균일하고 아주 얇은 층을 만드는 쪽으로 갑니다.

그럼 두꺼운 판을 붙인 뒤 갈아 얇게 하면?

판 한 장이 사라지고, 두께도 고르지 않습니다.

산화시킨 실리콘을 다른 기판에 붙이고 나면, 그 기판의 대부분을 나중에 제거합니다.

원래 기판을 식각으로 걷어 내는 방식에서는 막 두께를 맞추는 문제가 따라옵니다.

그래서 수소를 일정한 깊이에 심고, 붙인 뒤 데워 그 깊이에서 얇은 층만 떼어 냅니다.

이 방법이 이온 컷입니다.

수소를 심어 둔 판을 다른 판과 붙이고 열처리하면, 심은 깊이를 따라 한쪽 판이 얇게 갈라집니다.

수소를 심는 일은 이온 주입으로, 판을 붙이는 일은 웨이퍼 본딩으로 합니다.

갈면 판이 사라지니, 수소를 심은 깊이에서 떼어 냅니다.

결국, 갈면 판이 사라지니 수소를 심은 깊이에서 떼어 낸다.

이미지 AI 생성 · 개념도

출처

· Film uniformly in bond and etch-back silicon on insulator (BESOI). Proceedings. SOS/SOI Technology Workshop (1988).

https://doi.org/10.1109/soi.1988.95429

· Silicon on insulator material technology. Electronics Letters (1995).

https://doi.org/10.1049/el:19950805

· Japanese Journal of Applied Physics (1997).

https://doi.org/10.1143/jjap.36.1636

· Nanoscale Layer Transfer by Hydrogen Ion-Cut Processing: A Brief Review Through Recent U.S. Patents. Recent Patents on Nanotechnology (2017).

https://doi.org/10.2174/1872210510666160816164410

· Silicon on insulator. Wikipedia.

https://en.wikipedia.org/wiki/Silicon_on_insulator

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