[반도체공정] 산화막 공정( Oxidation Process )

소개글

반도체 재료로서 실리콘의 장점의 하나는 산화 실리콘(SiO2)을 형성하기 쉽다는 점이다. 산화층은 반도체 소자제조에 있어서 표면보호, 확산 마스킹, 유전체의 역할 등 주요 기능을 한다. 본 실험에서는 열산화법중 습식산화법을 통하여 산화물 박막의 제작 공정의 진행순서 및 기본원리를 이해하고, 실험을 통하여 숙지한다.

목차

1.실험목적
2.이론적배경
3.실험방법
4.실험결과및고찰
5.결론
6.참고자료

본문내용

2. 이 론 적 배 경
(1) 산화이론
실리콘은 공기가 약품 등의 산소와 접촉하면 쉽게 산화된다. 이 천연 산화막은 50～100Å 정도 성장한다. 그런데, MOS 구조에서 쓰이는 산화막 두께는 MOS 게이트의 1000Å에서 MOS 필드 산화막인 15000Å 까지이다. 보통의 바이폴라 산화막은 5000～8000Å 범위이다. 적당한 시간에 이러한 두께를 얻으려면 900℃에서 1200℃ 정도의 산화온도가 필요하다. 온도는 적당한 시간에 공정할만큼 높아야하며 결정 결함을 주지 않을 만큼 낮아야 한다. 상한선인 1200℃는 최대값인데, 이 이상의 온도에서는 웨이퍼가 뒤틀리고 수정 용기가 휘게 된다. 열 산화의 화학식은 간단하다
실리콘이 산소에 노출되면 산화실리콘이 형성되는데, 이 공식이 성장 메카니즘을 나타내는 것은 아니다. 산화 실리콘 성장의 메카니즘을 이해하려면 산소 노출 직후의 실리콘 웨이퍼를 고려해야 한다.
실리콘과 산소는 새로 형성된 산화막에 의해 분리된다. 산화막이 더 자라려면 실리콘이 산소로 가던지 그 반대가 일어나야 한다. 실제로 산소가 산화막을 뚫고 실리콘으로 확산되어 들어간다.
산화막이 두꺼워짐에 따라 산소가 산화막을 지나는데 시간이 걸리고 산화율이 낮아진다. 따라서 산화실리콘의 성장률은 선형이 아니고 포물선 형태를 이룬다.
R=X/(t)1/2 R=성장률(또는 성장반응 상수), X=산화막 두께, t=산화시간
산화시간이 증가함에 따라 산화막의 성장률은 감소한다. 성장률 R은 온도에 따라 증가한다. 산화곡선을 보면 1200℃에서 7000Å의 산화막을 얻으려면 10시간이라는 과다한 시간이 걸린다.

참고 자료

반도체 공정교육 서울대학교 반도체 공동연구소 1998
반도체 소자 분석 및 실습 박종식 대영사 2002
반도체 설계 이야기 한국과학기술원 시그마프레스 1999
반도체 소자의 이해 김원찬 대영사 1999