산화(Oxidation) 공정에 대해 알아보자! (feat. 반도체 공정)

안녕하세요. 8톤 트럭입니다.

오늘은 반도체 공정 중 산화에 대해 알아보는 시간을 가져보고자 합니다. 바로 레츠게릿!!

 

우선 우리가 이용할 Si을 산화시키는 이유부터 먼저 알아야할 것 같습니다. 우리는 왜 실리콘을 반도체 기판으로 사용할까요? 14족에 해당하는 원소는 Si 원소 말고도 많은데 말이죠. 그 이유는 여러가지가 있겠지만, 그중 하나는 바로 실리콘 산화막은 엄청나게 우수한 특성을 가지고 있기 때문인데요. 대표적인 실리콘 산화막의 특징은 다음과 같습니다.

 

1. 강한 전기 저항을 가지고 있어서 우수한 절연체이다.

2. 강한 전기장에서도 안정적으로 유지된다.

3. Si 표면에서 안정적이며, 만들어내기 쉽다.

4. Si 표면에서 성장할 때, 일정한 두께로 성장한다.

5. 실리콘 산화막은 도펀트의 확산을 막는데 사용될 수 있다

6. 식각에 대한 안전성이 우수하며, 선택비가 좋다.

 

실리콘 산화막은 위와 같은 우수한 특성을 가지고 있습니다. 이러한 우수한 산화막 특성은 우리가 바로 Si을 웨이퍼로 사용하는 이유이기도 하죠. 그렇다면 우리는 Si을s 어떻게 산화시킬까요? 무척이나 다양한 방법이 있는데, 현장에서 사용되고 있는 다양한 방법에 대해 같이 알아봅시다.

 

1. Furnace를 이용

첫 번째로 말씀드릴 방법은 바로 용광로를 이용하는 방법입니다. 전기적 용광로를 이용해서 Si wafer를 산화시키는 방법인데요. 한 번에 대용량으로 할 수 있어서 두꺼운 산화막이 필요할 때 자주 사용하는 방법입니다. 디스플레이 업계와 반도체 업계에서 기판을 산화시킬 때 사용합니다.

 

2. CVD(Chemical Vapor Deposition)

이후에 CVD에 대해서는 자세하게 포스팅할 예정입니다. 단순히 CVD로만 끝낸다고하기에는 너무나 양이 방대하기에 CVD를 통해서 산화막을 만드는 방법도 있다는 것을 알고 계시면 좋을 것 같습니다.

 

3. PVD(Physical Vapor Deposition)

PVD를 이용해서도 산화막을 쌓을 수 있는데요. 산화막 보다는 금속 전극을 형성할 때 자주 사용합니다.

 

4. 대기 중 노출

우리 대기에는 20% 가량의 산소가 있어요. 그렇기 때문에 순수한 Si을 대기 중에 노출시켜도 산화막이 형성됩니다.

 

위와 같은 방법을 이용해서 산화막을 만드는데요. 산화막 만드는 것이 간단해보여도 요새는 nm 단위로 쌓아야 하기 때문에 아직까지도 많은 연구가 필요한 부분입니다. 다들 열공!!