[반도체/8대공정]비전공자와 함께 공부해보는 산화공정

8대 공정

웨이퍼 제조 > 산화 공정 > 포토 공정 > 에칭 공정 ( 식각 공정 ) > 증착 공정 / 이온주입 공정 > 금속배선 공정 > EDS 공정 > 패키징 공정 

 

저도 함께 공부해가기 위해 작성하는 내용으로 틀리거나 보충했으면 좋겠다 하는 내용이 있으시면 지체없이 말씀해주세요!!

 

방문해주셔서 감사합니다.

 

 

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1차적으로 생각한 내용

 

산화공정 : 웨이퍼 위에 절연막 역할을 하는 산화막을 형성 시키는 공정 (증착공정이랑 비슷한건가?- 차이점 ) 

why? 반도체 공정중에 발생할수 있는 누설전류 차단 및 방지막 역할을 하기 위해서

how? 고온에서 실리콘과의 반응을 이용해 산화막을 형성 -> 산화 방식에 따라 건식산화 , 습식산화로 구분짓게 됩니다. 

 

건식산화 : 실리콘 원자와 산소 원자를 고온에서 반응시켜 실리콘 산화막 성장시키는 방법

습식산화 : 수증기 상태의 물을 실리콘과 반응시켜 산화막을 성장시킨 후 수소를 배출시키는 방법 

 

-> 각 방법별로 장단점이 있기때문에 용도에 따라 선택하여 사용. 

 

 

oxidation

 

https://www.youtube.com/watch?v=a6fH5fGQoY4

이해에 도움받았던 유튜브 영상

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공부한 내용 정리

 

SiO2 형성 방법

- grown : thermal(열), anodization (양극 산화?)

- deposition(증착) : CVD(화학적 기상 증착) , sputtering, evaporating

 

열산화막의 주요 특징 

 

1. 다른 반도체에 비해 산화시키기가 용이, 매우 우수한 산화막 특성

 

2. 실리콘 산화막이 실리콘에 비해 도펀트에 대한 확산도가 낮아 선택적 도핑 시 차폐막으로 사용될 수 있다.

 

3. 식각 선택비가 커서, 식각 하드마스크 적용 가능, 대부분의 화학약품에 높은 저항성 

 

	SiO2	Si
절연 강도	5~10	0.25
에너지 갭	8	1.1
밀도	227	2.33
녹는점	1700	1421
굴절율	1.46	3.42
절연 상수	3.8~3.9	11.8

-> 절연 상수, 굴절율, 에너지 갭의 의미 및 중요한 이유?

 

열 산화막을 어디에 사용 하는가?

 

과거 : 차폐막, LOCOS 공정의 필드 산화막 -> 이온주입공정/ STI 기술 도입으로 인해 사용 X 

현재 : 20nm 이하의 얇은 표면 보호막 & 게이트 산화막 , MOSFET 게이트 절연막

 

-패드 산화막 , 배리어 or 라이너 산화막 , 희생 산화막 , 스크린 산화막 

 

 

습식/ 건식 산화 별 장단점

 

	건식 산화	습식 산화
장점	고품질의 산화막	빠른 성장 속도
단점	느린 성장속도	전기적 성질이 떨어진다

-> 그냥 그렇구나보다 공정은 어떻게 이루어지고 왜 이런 장단점이 발생하는지 생각해보면 이해하기 편할 듯 (후술) 

 

 

 

확산로 ( FURNACE )  - 수평형, 수직형 

 

 

수평형 확산로 / 수직형 확산로

 

풋 프린트 : 청정실 ( clean room) 차지 면적

= 수직형이 더 적다. 넓은 물체를 위로 쌓는 것보다 ,얇은 걸 옆으로 나열하는게 효율이 더 좋은 느낌 

-> 수평형이 어느 정도 적층이 가능하더라도 수직형의 차지 효율이 더 좋다

 

수평형	수직형
풋 프린트 넓음	풋 프린트 적음
균일도 상대적으로 낮음	균일도 높음 ( top -down 방식)
보트 회전 불가	보트 회전 가능
	치공구 교체 용이

 

-> 대부분의 경우에 수직형 확산로가 우수하기 때문에 대부분의 업체들이 수직형 확산로를 채택하여 사용하는 추세

 

 

D-G 모델

 

 

One-dimensional Deal-Grove model for the oxidation of silicon.

 

 

핸리의 법칙 :   동일한 온도에서, 같은 양의 액체에 용해 될 수 있는 기체의 양은 기체의 부분압과 정비례한다.

-> 산소 가스의 압력이 높을 수록 많이 녹아 들어간다. 

 

 

산화막 성장 모델

 

 

산화 시간이 짧을 때 선형

 

산화 시간이 길어질 경우 포물선형

 

-> why?

 

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내용 정리 및 요약

 

 

 

 

 

 

 

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추가해야할 내용

 

시간에 따른 산화막의 변화 

 

급속 열처리 산화법 ( RTO )

 

라디칼 산화법

 

산화막 성장에 영향을 미치는 인자들 

 

LOCOS 공정 

 

웨이퍼 100 / 111 차이 및 특징 (왜 구분지어서 쓸꼬..) 

-> 실리콘 결정 성장 방향이 x,y,z 축에 접하는 형태에 따라서 구분 

x축 접하고 y,z 축에 평행이면 100x,y,z축 접하면 111100 방향이 화학적으로 비교적 안정, 111 방향이 화학적으로 활성도가 높은 반응의 웨이퍼 형성

 

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