안녕하세요~!
오늘은 반도체 공정에 대한 첫 포스팅입니다..!
한양대학교 4학년 1학기 수업인 김형진 교수님의 '반도체 공정' 수업 내용을 참고했으며, 사진도 강의 자료에서 일부 발췌하였습니다.
반도체 공정에서 가장 간단하면서 중요한 산화 공정부터 알아보겠습니다.
산화(Oxidation) 공정은 실리콘으로 된 웨이퍼(wafer)를 산화시키는 과정을 의미합니다.
<Mechanism>
산소(O2)와의 반응 / 물(H2O)과의 반응을 통해 실리콘 산화막(SiO2)를 형성합니다.
그렇다면 산화막 증착(deposition)과는 어떤 차이점이 있을까요?
먼저 산화 과정을 살펴보겠습니다.
가장 큰 차이점은 실리콘의 일부분이 산화되어 산화막을 형성한다는 것입니다..!
이 때 실리콘이 반응에 참여하는 확률이 높은 atomic density가 높은 면의 경우 확산이 많이 되고, 반대로 atomic density가 낮은 면의 경우 확산이 적게 됩니다. (111면이 100면보다 확산 가능성이 높음) 즉, wafer의 면 방향에 따라서 산화막 성장이 다르다는 것을 의미합니다.
산화막이 일부분 형성이 되면 더 두꺼운 산화막을 형성하기 위해서는 두꺼워진 산화막을 뚫고 Si에 산소가 접촉해야 합니다. 따라서 시간이 지날수록 산화제가 Si에 도착하기 어려우므로 증착 두께는 조금씩 늘어나게 됩니다.
최종적으로 y=루트 x 형태의 그래프를 그리게 됩니다.
그렇다면 증착(Deposition)은 어떨까요?
앞서 말씀드린 것처럼 실리콘이 반응에 참여하지 않는다는 점이 Deposition의 가장 큰 특징입니다. 따라서 실리콘 내부에서부터 산화막이 형성되는 것이 아닌 위로 쌓인다고 생각하시면 될 것 같습니다. 실리콘과 산화제의 반응이 없기 때문에 시간이 지날수록 증착되는 산화막의 양은 일정합니다. 따라서 시간에 따른 증착의 두께 그래프는 위의 그림과 같이 선형적으로 나타나게 됩니다.
다음 포스팅은 온도에 따른 산화막 형성 과정과 Oxidation equation 유도 과정에 대해 살펴보겠습니다.
감사합니다!