산화막 생성 방법 (산화공정)

산화막 생성 방법

자연 산화막(Nature Oxide)

• 성장과정을 제어하기 어려워 원하는 막 품질을 형성하기 어렵다.
• 자연 산화막은 친수성(Hydrophilic) 성질을 가지기 때문에 보통 공정 초기에 불화수소(HF)로 제거하는 과정을 거친다.

 

성장법 (Growth)

• 열산화법(Thermal growth), 양극산화법(Anodization) 등 방법을 활용해 산화막을 성장한다.
• 둘 중에서 열산화법이 가장 널리 사용되고 있다.
• 이 방법은 반드시 Si 기판 위에서만 성장이 가능하다는 한계가 있다.
• 상대적으로 증착법에 비해 막 품질이 좋으나 성장 속도가 느린 단점이 있다.
• 열 산화법(Thermal growth)을 사용하는 경우 SiO2와 Si의 열팽창 계수 차이를 주의해야 한다.                                    부피팽창의 경우 SiO2 > Si / 두께 변화의 경우 SiO2 변화를 1로 치면, SI는 0.45만큼 변한다.

 

증착법 (Deposition)

• CVD, Thermal Evaporation, Sputter 등의 다양한 방법으로 산화막을 성장한다.
• Si 기판이 아닌 다른 기판에서도 증착이 가능하다.
• 상대적으로 성장법에 비해 막 품질은 떨어지나 성장 속도가 빠르다는 장점이 있다.

 

 

 

성장법(Growth) vs 증착법(Deposition)

• 성장법과 같은 경우 산화공정에서 산화막 형성은 실리콘 Substrate를 이용하여 산화가 이루어지기 때문에 기존 계면을 기준으로 아래쪽으로 45% 정도, 위쪽으로는 55% 정도 산화막이 형성된다.
• 증착법은 실리콘 기판 위에 증착이 이루어지기 때문에 계면에는 영향을 미치지 않는다.

성장법 vs 증착법

 

 

습식 산화(Wet Oxidation) vs 건식 산화(Dry Oxidation)

습식 산화는 Si기판에 H2O 수증기를 주입해 이루어지는 공정이다. 장점으로는 성장속도가 빠르다는 점이 있다. 단점으로는 Density가 낮아 강도가 낮으며, 전기절연성이 떨어진다. 또 Break down 발생 확률이 높다.

 

건식 산화는 Si기판에 O2 산소를 주입해 이루어지는 공정이다. 장점으로는 Density가 높아 강도가 높으며, 전기절연성이 좋고 Break down 발생 확률이 적다. 단점으로는 성장속도가 느리다.