CVD vs PVD: 박막 증착 방식 비교

두 방식 모두 웨이퍼 위에 박막을 증착합니다. 화학기상증착(CVD)에서는 기체가 웨이퍼 표면에서 반응하여 막을 형성합니다. 스퍼터링 같은 물리기상증착(PVD)에서는 고체 타깃에서 원자가 튕겨 나와 화학 반응 없이 웨이퍼에 쌓입니다. 절연막이나 깊은 구조를 균일하게 덮는 데는 보통 CVD를, 금속에는 보통 PVD를 사용합니다.

비교 항목	CVD	PVD(스퍼터링)
원리	기체 전구체가 가열되거나 플라즈마로 활성화된 웨이퍼 표면에서 화학적으로 반응	고체 타깃에서 원자가 물리적으로 방출(예: 아르곤 이온에 의해)되어 웨이퍼에 응축
대표 재료	실리콘 산화막, 실리콘 질화막, 폴리실리콘, 텅스텐, 저유전율(low-k) 유전체	알루미늄, 티타늄, 질화티타늄, 탄탈럼 등의 금속과 구리 시드층
단차 피복성	양호하며 특히 LPCVD가 우수하고, ALD는 이보다 더 우수	직진성 증착이라 깊은 트렌치와 홀은 잘 덮이지 않음(이온화 PVD로 개선)
온도	더 높음: LPCVD는 약 600~800 °C, 플라즈마 CVD는 약 200~400 °C	더 낮음: 상온에서 수백 도까지
막 순도	전구체에서 남은 수소, 탄소, 염소가 포함될 수 있음	높으며 타깃의 순도에 따라 결정됨
환경	대기압에서 저압까지, 반응성 기체 사용	불활성 기체 플라즈마를 이용한 고진공
위험 요소	독성, 가연성 또는 부식성 기체(실레인, WF6)는 신중한 취급과 제해 처리가 필요	위험 화학물질은 적지만 고진공 및 플라즈마 장비를 사용
대표 용도	층간 절연막, 스페이서, 폴리실리콘 게이트, 텅스텐 플러그	구리 배선용 배리어층과 시드층, 알루미늄 패드, 콘택트 금속

수치는 대략적인 자릿수 기준이며, 공정 세대와 제품에 따라 달라져요.

상황별 선택 기준

CVD: 절연막이 필요하거나, 가파른 구조를 균일하게 덮어야 하는 막이 필요할 때.
PVD: 구리 도금용 시드층처럼 저온에서 순수한 금속막이 필요할 때.
함께 사용: 칩은 두 방식을 모두 씁니다: CVD로 절연층을 만들고, PVD로 개구부를 채우기 전에 그 안쪽에 얇은 금속 라이너를 증착합니다.

자주 묻는 질문

CVD와 PVD의 가장 큰 차이는 무엇인가요?

CVD는 웨이퍼 위에서 기체의 화학 반응으로 막을 형성하고, 스퍼터링 같은 PVD는 고체 타깃에서 원자를 물리적으로 튕겨 내어 웨이퍼에 증착합니다.

CVD가 가파른 구조를 더 잘 덮는 이유는 무엇인가요?

기체 분자가 트렌치와 홀 안쪽까지 도달해 표면 어디에서나 반응할 수 있기 때문입니다. PVD는 직선 방향으로 증착되므로 깊고 좁은 구조는 잘 덮이지 않습니다.

금속 배선에는 어느 쪽을 쓰나요?

둘 다 씁니다. PVD는 배리어층, 시드층, 알루미늄 패드에, CVD는 텅스텐 플러그 증착에 쓰입니다. 구리는 PVD 시드층 위에 전기도금으로 채웁니다.

PECVD란 무엇인가요?

플라즈마 강화 CVD는 플라즈마로 기체를 활성화하여 약 200~400 °C의 더 낮은 온도에서 막을 증착할 수 있습니다.

주요 용어 설명

CVD: 化学気相成長。原料ガスの化学反応によってウエハ上に薄膜を堆積する方法。
スパッタリング: プラズマ中のイオンをターゲットに衝突させ、はじき出された原子をウエハに堆積させるPVDの一種。
PECVD(プラズマCVD): プラズマで原料ガスを分解して膜を堆積するCVD。熱CVDより低い温度で成膜でき、配線工程の絶縁膜などに使われる。
LPCVD(減圧CVD): 減圧下で行う熱CVD。気体分子の拡散が速くなるため膜厚の均一性や段差被覆性がよく、多数のウエハを縦型炉で一度に処理できる。ポリシリコンや窒化膜の成膜に使われる。
ALD: 原子層堆積。前駆体ガスの自己制限的な表面反応を繰り返し、原子層単位で膜厚を制御する成膜法。