산화공정의 진행 순서 및 기본원리를 이해하고 실험결과를 비교, 고찰해본다. 산화공정은 반도체 소자 제조 공정 중 하나로 고온(800～1200℃)에서 산소나 수증기를 주입시키고 열을 가해 실리콘 웨이퍼 표면에 얇고 균일한 실리콘 산화막(SiO2)을 형성 시키는 공정이다. 실리콘 산화막은 실리콘 표면에 원하지 않는 오염을 방지하고 반도체 소자에서 매우 우수한 절연체로 전류와 도핑물질의 이동을 막는데 사용되는 물질이다. 그러므로 고품질의 SiO2 박막을 성장시키는 산화기술은 반도체 공정에서 매우 중요하다.
산화 공정
반도체 소자 제조 공정 중 하나로 고온(800～1200℃)에서 산소나 수증기를 주입시키고 열을 가해 실리콘 웨이퍼 표면에 얇고 균일한 실리콘 산화막을 형성시키는 공정이다 실리콘 산화막은 실리콘 표면에 원하지 않는 오염을 방지하는 역할뿐 아니라 반도체 소자에서 매우 우수한 절연체로 전류와 도핑물질의 이동을 막는데 사용되는 물질이다. 자연에서의 생기는 산화막은 표면이 고르지 못해서 활용을 하는데 무리가 있다.
딜-그로브의 열 산화 모델 (Deal-Grove Model of Oxidation)
Si기판을 고온(1000℃ 전후)하에서 산소 등의 산화성 가스에 노출시키면, Si표면이 산화되어 SiO2막이 형성된다. SiO2 막의 질과 두께를 제어하기 위해서는 산화기구를 알아야한다. 산소분자(O2)등의 산화종이 우선 SiO2 막 표면에 흡착한 후, SiO2 막중을 확산에 의해 통과하여 Si와 SiO2의 계면에 도달하면 그곳에서 Si와 산화반응하여 SiO2가 형성된다.
다시 말해서 SiO2 내에서의 실리콘 확산도는 O2의 확산도보다 매우 작다. 따라서 화학반응은 Si-SiO2의경계면에서 일어난다. 이는 중요한 효과로 열 산화에 의해서 형성되는 경계면은 대기 중에 노출되지 않는다. 따라서 불순물에 대해 비교적 자유롭다. Si의 산화를 고온에서 하는 이유는 상온에서는 Si 및 산소분자 모두 자연산화층을 통해 확산할 수 있을 만큼 활동적이지 못하기 때문이다. 따라서 곧 반응은 멈추게 되고 이때 산화층의 두께는 25Å을 넘지 못한다.
실험 방법
1. 실험 과정
1) Wafer Cleaning을 한다. Wafer Cleaning은 에틸 알코올과 아세톤으로 실리콘 웨이퍼표면의 유기물을 제거한다. 그리고 증류수에 담근 뒤 불산에 넣어서 native oxide를 제거한다. 그리고 증류수로 헹그고 말린다.
2) Cleaning한 웨이퍼를 O2분위기의 Furnace에서 1000℃로 2시간 정도 Oxidation시킨다.
3) Oxidation시킨 wafer를 육안 검사법으로 두께를 측정한다.
2. Cleaning 공정
1) H2SO4와 H2O2를 4:1로 만든 용액에 Si wafer를 100℃, 1min 동안 담가 놓는다.
2) D.I (de-ionized) water로 충분히 헹군다.
3) Si wafer를 B.O.E에 넣어 10sec동안 etching한다.
4) 다시 D.I water로 충분히 헹군다.
5) Si wafer의 물기를 제거한다.
3. Furnace 공정
1) furnace를 1200℃까지 올린다.
2) Si wafer를 Furnace 안에 넣고 정해진 시간 만큼 산화 시킨다.
4. Inspection 공정
1) 일부의 산화막을 B.O.E를 이용하여 제거한다.
2) AFM을 이용하여 산화막의 단차를 측정한다.
[신소재기초실험]산화 공정 - Oxidation Process 레포트
1. 실험 목적 RK. 실험 목표 산화공정의 진행 순서 및 기본원리를 이해하고 실험결과를 비교, 고찰해본다. 산화공정은 반도체 소자 제조 공정 중 하나로 고온(800～1200℃)에서 산소나 수증기를 주입시키고 열을 가해 실리콘 웨이퍼 표면에 얇고 균일한 실리콘 산화막(SiO2)을 형성 시키는 공정이다. 실리콘 산화막은 실리콘 표면에 원하지 않는 오염을 방지하고 반도체 소자에서 매우 우수한 절연체로 전류와 도핑물질의 이동을 막는데 사용되는 물질이다. 그러므
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