지난 시간에 이어, 웨이퍼 크기가 증가함에 따라 변화하는 장치 구조에 대하여 알아보겠습니다. 사용하는 웨이퍼 크기가 300mm로 커짐에 따라 트레이에 가해지는 무게가 커져 열산화 공정을 진행할 때 석영 튜브의 변형이 우려됩니다. 이러한 문제를 극복하기 위해 석영 대신 SiC 튜브 및 트레이를 사용하고 장비 구조도 수직 방식의 열산화장치(Furnace)로 변경되었습니다. 수직형의 경우에는 트레이 자체가 회전이 가능하기 때문에 온도 및 가스의 공급이 균일하여 산화막의 균일도 역시 수평형 대비 유리하고, 가스의 공급 측면에서도 노즐을 여러 개 사용하여(Multi-nozzle) 상부, 중부, 하부에 개별적으로 공급이 가능해 상부에서부터 하부까지 모든 공정이 진행된 웨이퍼에서 균일한 두께의 산화막 확보가 가능합니..

지난 시간에 이어 열 산화막 성장에 실리콘 결정 방향이 영향을 미치는 이유에 대하여 알아보겠습니다. 실리콘의 경우 (100) 면 대비 (111) 면이 산화 속도가 더 빠릅니다. 그 이유는 면밀도의 개념으로 설명할 수 있는데, (100) 면의 밀도 6.8 * 10^11 /cm^2보다 (111) 면의 밀도 11.8 * 10^14 /cm^2가 두 배 가까이 높습니다 따라서 반응이 일어날 확률이 (111) 면에서 더 높게 되어 성장 속도가 더 높습니다. 실리콘 결정 방향에 따른 산화 속도는 평면 형태의 소자 구조에서는 크게 문제가 되지 않지만, 실리콘의 다른 방향의 면이 드러난 상태에서 산화 공정을 진행할 경우 두께의 차이를 초래하게 됩니다. 예를 들어 트렌치 구조로 만든 후 벽면과 바닥면 등 방향이 다른 실리..

이번 시간에는 건식산화와 습식산화의 비교로 시작해 보겠습니다. 건식산화 공정은 산화 속도가 느리지만 절연막 품질이 습식산화막 대비 우수하기 때문에, 고품질의 얇은 산화막이 필요한 경우에는 건식산화 공정을 사용합니다. 반면 두꺼운 산화막이 필요한 경우에는 습식산화 공정을 사용합니다. 습식산화막의 특성을 개선하기 위해 짧은 건식산화 공정을 습식산화 공정의 앞, 뒤에 추가하는 Dry-Wet-Dry의 3단계 산화공정도 보편적으로 사용하고 있습니다. 속도 : 습식 > 건식 품질 : 건식 > 습식 두께 : 습식 > 건식 Si의 산화 공정 F1 : 산화제가 산화막 표면에 도달하고 산화막에 용해되는 과정 F2 : 산화막을 통해 산화제가 확산하는 과정 F3 : 실리콘 표면에 도달한 산화제가 실리콘과 반응하여 실리콘 산화..

오늘은 지난 시간에 알아본 STI 공정의 모식도를 알아보겠습니다. STI 공정 LOCOS 공정과는 다르게 부피 팽창을 유발하지 않고, 소자와 소자 사이에 식각 공정으로 트렌치를 형성하고 그 공간에 부도체를 채워 넣는 방식 패드 산화(Pad Ox.) (10~20nm) 실리콘 질화막 증착 -> 활성층 포토/식각 -> 트렌치 실리콘 식각 -> 배리어(라이너)산화 (Barrier(Liner) Ox.) (10~20nm) -> 고밀도 플라즈마 산화막 증착(HDP Ox dep.) -> 화학적 기계적 연마(CMP) -> 질화막 제거 1. 열산화막에 질화물을 증착시킨다. 2. 포토와 식각 공정으로 트렌치를 형성한다. 3. 10nm 수준의 열산화막을 트렌치 안쪽에 만든다. - 이 열산화막은 트렌치에 생긴 결함이나 전기적인..

지난 시간에 이어서, 반도체 산화 공정 Oxidation 파트에 대하여 알아보겠습니다. 4. 열산화 시의 Si 소모 및 부피 팽창 실리콘을 열산화시켜 SiO2를 형성할 때, 실리콘의 일부가 소모되어 SiO2로 치환됩니다. 치환비 0.46 : 1 즉, 1m의 SiO2 성장 시 0.46m의 실리콘이 소모되어 부피는 약 2배로 늘어납니다. 이 과정에서 표면에 있던 오염물이나 결함이 산화막 속에 포함되면서 Si와 SiO2의 경계면에는 오염물 및 결함이 없어지게 됩니다. 또한, Si 결정에서는 원래의 표면 Si가 주변의 Si 원자와 결합을 할 수 없어 결합하지 못하고 남은 Dangling Bond가 생기게 됩니다. 하지만 산화막을 형성함으로써 Dangling Bond가 없어져 안정한 표면을 갖게 됩니다. Si 산..

오늘은 반도체 8대 공정 중 산화 공정(Oxidation)에 대하여 알아보겠습니다. 산화 공정(Oxidation) : 웨이퍼에 절연막 역할을 하는 산화막(SiO2)을 형성하는 과정 열산화막 특성과 역할 1. 식각 공정에 의해 쉽게 선택적으로 제거된다. 2. 확산 공정 시 마스크로 사용하여 실리콘이 노출된 부분만 도핑된다. 3. 절연막으로 사용된다. 4. 열산화 시의 Si가 소모되고 부피가 팽창한다. 열산화막 성장 영향 요인 1. 산소 분압 / 온도 : 산화막의 성장은 산소의 분압이 클수록, 온도가 높을수록 증가한다. 2. 산화 방식 : 습식산화법 > 건식산화법 3. 실리콘 결정 방향 : (111) > (100) 열산화막 응용 1. LOCOS : 실리콘이 노출된 부분만 두껍게 열산화막을 형성 -> STI ..