산화 공정(Oxidation)

👩‍🔧 REVIEW

• 잉곳
  • 모래에서 추출한 실리콘을 반도체 집적회로의 원재료로 탄생시키기 위해 일련의 정제 과정을 통해 만든 실리콘 기둥
• 웨이퍼
  • 잉곳을 균일한 두께로 절단한 후 연마의 과정을 거쳐 만든 반도체의 기반

👩‍🔧 산화 공정

산화막

• 웨이퍼는 전기가 통하지 않는 부도체 상태
• 반도체: 도체와 부도체의 성격을 모두 가진 성질
• 웨이퍼 >> 반도체
  • 웨이퍼 위에 여러 가지 물질을 형성
  • 설계된 회로 모양대로 깎기
  • 물질을 입혀 다시 깎기
• 산화 공정
  • 웨이퍼를 반도체로 만드는 가장 기초적인 단계
  • 웨이퍼에 절연막 역할을 하는 산화막(SiO2)을 형성 >> 회로와 회로 사이에 누설 전류가 흐르는 것을 차단
  • 이온주입공정에서 확산 방지막 역할
  • 식각공정에서 필요한 부분이 잘못 식각되는 것을 막는 식각 방지막 역할
  • 산화 공정을 통해 형성된 산화막이 반도체 제조 과정에서 든든한 보호막 역할을 함
  • 미세 공정을 다루는 반도체 제조 과정에서는 아주 작은 불순물도 집적회로의 전기적 특성에 치명적인 영향을 미침

산화막 형성 과정

• 웨이퍼는 대기 중 혹은 화학 물질 내에서 산소에 노출되면 산화막 형성
• 철(Fe)이 대기에 노출되면 산화되어 녹이 스는 것과 같은 이치
• 산화 공정 방법
  • 열산화(Thermal Oxidation)
    • 열을 이용한 산화 공정
    • 가장 보편적
    • 800~1200도의 고온에서 얇고 균일한 실리콘 산화막을 형성
  • 플라즈마 보강 화학적 기상 증착(PECVD)
  • 전기 화학적 양극 처리
• 열산화 방법
  • 산화 반응에 사용되는 기체에 따라 건식산화(Dry Oxidation)와 습식산화(Wet Oxidation)
  • 건식 산화
    • 순수한 산소(O2)만을 이용 >> 산화막 성장 속도가 느림 >> 주로 얅은 막을 형성할 때 쓰임 >> 전기적 특성이 좋은 산화물
  • 습식 산화
    • 산소(O2)와 함께 용해가 큰 수증기(H2O)를 함께 사용 >> 산화막 성장 속도가 빠르고 보다 두꺼운 막 형성 >> 산화층 밀도 낮음
    • 동일한 온도와 시간에서 습식 산화를 통해 얻어진 산화막은 건식 산화를 사용한 것보다 약 5~10배 정도 더 두꺼움

출처: 삼성 반도체 이야기