7. 반도체 공정 2) Oxidation

Oxidation 공정

Si 표면에 산화막(SiO2)를 형성하는 공정.
산화막 = 절연막+보호막+마스킹층 의 역할을 수행. → CMOS 공정 기반이 됨

산화 조건

• 900~1300℃ Furnace(가열로)
• 산소(O₂) 또는 수증기(H₂O) 분위기에서 진행

 

건식 vs. 습식

가스	O₂	H₂O
성장속도	느림	빠름
산화막 품질	우수	상대적으로 낮음
산화막 두께	얇음	두꺼움
대표 용도	Gate Oxide	Field Oxide

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보조가스의 역할

• 고순도 산소, 산소+질소.
• 산화물층 성장 시 불필요한 불순물이 산화물층에 흡수되지 않도록 방지.

❗ 질소는 산화를 하지 않는다. → 실제로 산화를 일으키는 것은 O₂ / H₂O

 

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SiO2 layer 중요한 특성

: 두께 , 균일성(유전체 품질)

• 산화시퀀스로부터 두께 정확히 예측 가능.
• 두께 측정 방법 : Color, Capacitance, 광학 간섭
  • 백색광으로 관찰 : 색상 관찰됨. 컬러차트로 두께 알 수 있음.

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Q. 왜 굳이 SiO₂를 만들까?

회로에 전기가 흐르면 안 되는 곳 : 절연체 필요.
SiO2는 전기 거의 흐르지 않고, 실리콘과 잘 붙고, 결함이 매우 적음 → 최고의 절연막

Q. 왜 다른 절연체 아니라 SiO₂인가?

실리콘은 산소만 공급하면 쉽게 SiO2 제조 가능.
계면 품질 매우 좋고, 결함이 적음.

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Q. 산화공정에서 SiO₂를 만드는 이유는?

산화공정을 통해 실리콘 웨이퍼 표면을 SiO₂로 변환하여 절연막을 형성.
SiO₂는 전류를 차단하고, 소자를 보호하며, 이후 포토·식각 공정에서 마스크 역할을 수행.
또한, 실리콘은 고품질의 SiO₂를 자연스럽게 형성할 수 있어 반도체 제조에 매우 적합.