[청년 Hy-Po 4기] 강의노트 작성하기 (반도체 공정 2편)

[청년 Hy-Po 4기] 강의노트 작성하기 - 반도체 공정 2편

 

안녕하세요!

SK 하이닉스 청년 Hy-Po 4기 교육생이자 서포터즈 2기로 활동중인 교육생 김세영입니다!

 

이번편은 미션은 아니지만, 저번 미션 5에서 말씀드렸던 반도체 공정의 강의노트 후속편들을 정리해보려고 합니다!

단순히 핵심만 집중적으로 공략하려고 해요!

그냥 제가 복습하고 공부하면서 작성하는 강의노트라고 생각하시면 될 것 같습니다😁😁

이번편은 반도체 공정의 2번째 편인 "Oxidation" 입니다!

 

그럼 바로 시작해볼까요?

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📝 산화 공정 (Oxidation)

• 실리콘 기판 위에 산화제 (물, 산소 등) 와 열에너지를 공급하여 이산화규소 막을 형성하는 공정
• 회로와 회로 사이에 누설 전류가 흐르는 것을 막아줄 수 있음
• 이온주입공정에서 확산을 막아주는 역할도 할 수 있음
• 식각 공정에서 엉뚱한 곳이 잘못 식각되는 것을 막는 식각 방지막 역할

 

• SiO2의 특징
  • Si와 adhesion이 좋으며 절연체 성능 우수
  • 화학적으로 안정적이며 HF로만 etching이 가능함
  • 기판 보호, 오염 방지, Field Isolation, 절연체로 사용

 

📝 열산화 (Thermal oxidation) VS 증착 (Deposition)

• oxidation 공정은 일반적인 고온의 산화공정(Thermal oxidation)과 증착공정(Deposition)으로 구분할 수 있음.
• 증착 공정
  
  • Si를 소모하지 않고 낮은 온도에서 SiO2를 증착해 기판의 변화가 없다
  • 산화막의 품질이 떨어진다.
• 열산화 (Thermal Oxidation) 공정
  • Si를 소모하며 SiO2를 형성
  • 높은 품질의 산화막을 형성할 수 있음
  • 보통 SiO2는 계면 아래로 45%, 계면 위로 55%의 비율로 형성

 

📝 Wet Oxidation VS Dry Oxidation

• 열산화공정은 습식산화 (Wet Oxidation)와 건식산화 (Dry Oxidation) 로 구분함
• 이 둘의 차이는 산화반응에 사용되는 기체에 따라 구분한다.

 

• Wet oxidation
  • Si(s) + 2H2O(g)  → SiO2(s) + 2H2(g)
  • 산소(O2)와 함께 수증기(H2O)를 사용
  • 산화막 성장속도가 빠르고 두꺼운 막을 형성
  • 산화막의 질이 건식산화에 비해 비교적 안좋다.
  • 동일한 온도와 시간에서 건식산화를 사용한 것 보다 약 5~10배정도 더 두꺼운 막을 형성
• Dry oxidation
  • Si(s) + O2(g) → SiO2(s)
  • 순수한 산소 (O2) 만을 사용
  • 성장속도가 느려 주로 얇은 막을 형성할 때 쓰임
  • 성장속도가 느릴수록 막의 두께를 조정하기 쉬움
  • 산화막의 질이 습식산화에 비해 좋음

 

📝 Measurement of Oxide Thickness

• Monitoring color (color chart)
  • SiO2의 두꼐에 따라서 wafer의 색이 달라짐
  • 레퍼런스 차트와 비교하는 방법
• Mechanical surface profiler (profilometer, alpha step)
  • 단차가 어느정도 되는지 확인하는 방법
• Ellipsometry
  • 광학적인 측정 방법 (가장 많이 사용)
  • 편광의 정도를 알고 있는 빛을 측정하고자 하는 물질에 조사하면 시료 표면에 의해 반사되는 편광상태가 바뀌며, 이 빛의 편광상태에 따라 박막의 두께 및 굴절률을 알 수 있음
  • 비파괴적이며 측정시간이 단축된다.
  • 얇은 박막에 대해 정확도가 떨어진다는 단점이 있음
• Nanospec
  • 광학적인 측정 방법
  • 실리콘 웨이퍼에 빛이 들어왔을 때 일부의 빛은 웨이퍼 산화막에 의하여 반사되고, 일부는 통과해서 실리콘에서 반사되는 원리를 이용하여 산화막의 두께를 측정하는 장비

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이렇게 해서 반도체 공정 2편! oxidation 공정에 대한 핵심 정리가 끝났습니다!

매일 공부한다고 해놓고 매일 정리하는 것이 어렵네요ㅠㅠ 😭😭😭

꾸준하게 하는게 참 어렵네요...

앞으로 반도체 공정 핵심정리는 반드시 package 공정편까지 할 예정입니다!!

다음편도 기대해주세요~!!!