[반도체 8대 공정] 5. 산화 공정에 대하여

 

안녕하세요! 오늘은 반도체 8대 공정 중 두 번째 단계인 산화 공정에 대해서 복습해보도록 하겠습니다!

 

 

저번 글에서는 반도체를 만드는 데 있어 가장 기본이 되는 웨이퍼 제조에 알아보았고 이번 글에서는 그 웨이퍼를 보호하기 위한 산화 공정에 대해 알아보겠습니다.

 

1. 산화 공정 개념

 

먼저 산화 공정이란 웨이퍼 표면에 SiO₂의 막을 형성시키는 과정인데요, 포토공정, 식각공정 등이 잘 일어나도록하게 하는 발판이 되어줍니다.

그 뿐만 아니라 위에서 말했듯이 매우 작은 오염물이라도 직접회로의 전기적 특성에 치명적인 결함을 일으킬 수 있기 때문에 웨이퍼를 보호하기 위한 목적으로도 꼭 필요한 과정입니다.

 

2. 산화 방법

 

산화 공정 방법으로는 열산화(Thermal Oxidation), 화학적 기상 증착 산화(Chemical Vapor Deposition), 전기 화학적 산화(Electrochemical Oxidatioin) 가 있습니다. 이 중 가장 널리 사용되는 방법은 열산화 방법으로 습식 산화(Wet Oxidation)와 건식 산화(Dry Oxidation)로 분류할 수 있습니다.

 

출처: 램리서치

1) 건식 산화(Dry Oxidation)

건식 산화는 오직 산소(O₂)만을 이용하여 산화층이 매우 천천히 성장하며 얇은 산화층이 형성됩니다.

성장 속도가 느리므로 막의 두께를 조절하기 쉽기 때문에 얇은 막을 형상하기 쉽습니다. 이로 인해 우수한 전기적 특성을 띠게된다는것이 특징입니다.

 

2) 습식 산화(Wet Oxidation)

산소(O₂)와 수증기(H₂O)를 사용해 산화층이 매우 빠르게 성장하여 이로 인해 두꺼운 산화층이 형성됩니다.

건식 산화로 형성된 산화층만큼 밀도가 높지 않으며 같은 시간, 같은 온도 조건 하에서 생성된 산화층일 비교했을 때, 습식 산화로 만든 산화층이 건식 산화로 만든 산화층보다 5~10배 두꺼운 경향을 보입니다.

 

 

건식과 습식 이외에도 웨이퍼의 결정 구조, 웨이퍼의 표면 결함 및 웨이퍼 내의 도핑 농도에 따라서 산화막 성장 속도가 달라지며, 산화공정을 진행하는 장치의 압력, 온도가 높을수록 산화막은 더 빨리 성장하게 됩니다.

 

 

이 글은 한국기술교육대학교의 반도체 공정 기초 강의를 수강한 후 램 리서치 블로그를 참고하여 작성하였습니다!