증착(Deposition): CVD vs PVD, 박막을 만드는 두 가지 방식 비교

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증착(Deposition): CVD vs PVD, 박막을 만드는 두 가지 방식 비교

안녕하세요? 반도체 마스터입니다.

오늘은 반도체 8대 공정 중 박막 증착(Deposition)을 다룹니다. 칩 속 배선과 절연층은 모두 박막 위에 만들어지는데, 대표 방식인 CVD와 PVD의 원리를 비교해 정리했습니다.

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박막 증착이 왜 중요할까

트랜지스터와 배선을 만들려면 웨이퍼 위에 얇은 막을 깔아야 합니다. 절연용 산화막(SiO2), 전도용 금속막(알루미늄·구리), 게이트용 폴리실리콘까지 수십~수백 층의 박막이 쌓이죠. 박막의 두께 균일도와 밀착 품질이 칩의 전기 특성과 수율을 좌우합니다.

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CVD - 화학 반응으로 쌓는 박막

CVD(Chemical Vapor Deposition)는 반응 가스를 챔버에 넣고 가열된 웨이퍼 표면에서 화학 반응을 일으켜 고체 박막을 성장시키는 방식입니다. 가스가 구석구석 들어가 반응하므로 단차 피복성(step coverage)이 매우 뛰어나, 깊은 홈이나 좁은 홀 안쪽까지 균일하게 막을 덮을 수 있습니다. 대표적으로 고온의 LPCVD(500~900℃, 폴리실리콘·질화막)와 저온의 PECVD(200~400℃, 층간 절연막)가 쓰입니다.

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PVD - 물리적인 충격으로 올리는 박막

PVD(Physical Vapor Deposition)는 화학 반응 없이 물리적으로 박막을 만듭니다. 대표 방식인 스퍼터링은 진공 챔버 안의 아르곤 플라즈마에서 가속된 이온을 금속 타겟에 충돌시켜 튀어나온 금속 원자를 웨이퍼 위에 내려앉히는 방식입니다. 저온(실온~수백℃)에 막질이 치밀하고 순도가 높아 알루미늄·구리 배선막, 베리어 메탈(Ti/TiN, Ta/TaN)에 주로 쓰입니다.

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한눈에 비교하기

• 원리: CVD는 가스의 화학 반응, PVD는 플라즈마 스퍼터링의 물리적 증착
• 단차 피복성: CVD 우수(가스가 홈 안쪽까지 들어감), PVD는 직진성 강해 불리
• 공정 온도: LPCVD 500~900℃, PECVD 200~400℃, PVD는 실온~수백℃ 저온
• 대표 용도: CVD는 폴리실리콘·산화막·질화막, PVD는 금속 배선막·베리어 메탈
• 심화: ALD는 CVD 계열 정밀 증착으로 HfO2 게이트 산화막 등에 한 원자층씩 쌓아 사용

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면접 답변 포인트

• 'CVD와 PVD 차이를 한 문장으로': 가스의 화학 반응으로 쌓느냐, 플라즈마로 타겟을 때려 물리적으로 올리느냐의 차이
• '왜 CVD의 단차 피복성이 좋은가': 가스가 표면에 흡착·반응하는 방식이라 좁은 홈 안쪽까지 들어가기 때문
• '스퍼터링 원리': 아르곤 플라즈마 → 이온 가속 → 타겟 충돌 → 금속 원자 방출 → 웨이퍼 증착의 흐름으로 설명, 여기에 PECVD가 저온에 쓰이는 이유(하부 구리 배선 열 손상 방지)까지 덧붙이면 완성

오늘은 CVD와 PVD의 원리와 차이를 정리해봤습니다. '가스 반응이냐 물리적 증착이냐'를 축으로 삼고, 단차 피복성과 공정 온도를 연결해서 이해하면 어떤 막에 어떤 방식을 쓰는지도 자연스럽게 답할 수 있습니다. 다음에 박막 관련 다른 주제로 찾아오겠습니다!

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