반도체 산업 이해하기-④ : 반도체 8대 공정의 두 번째 산화 공정

반도체 8대 공정 중 두 번째는 '산화 공정'이다. 산화 공정은 웨이퍼 표면에 실리콘 산화막(SiO2)을 형성해 트랜지스터의 기초를 만드는 공정이다.

 

 

 

반도체 산업에 대해 쉽게 이해할 수 있도록 시리즈로 포스팅하였으니 반도체에 대해 더 많은 기초 상식을 알고 싶으시면 아래 글을 참고하시기 바랍니다.

 

반도체 산업 이해하기-① : 반도체란 무엇이며, 역할과 종류에 대한 기초 지식

반도체 산업 이해하기-② : 반도체 8대 공정 개념 이해하기

반도체 산업 이해하기-③ : 반도체 8대 공정 # 1 '웨이퍼 제조 공정'

반도체 산업 이해하기-④ : 반도체 8대 공정 # 2 '산화 공정'

반도체 산업 이해하기-⑤ : 반도체 8대 공정 # 3 '포토 공정'

반도체 산업 이해하기-⑥ : 반도체 8대 공정 # 4 '식각 공정'

반도체 산업 이해하기-⑦ : 반도체 8대 공정 # 5 '증착 & 이온주입 공정'

반도체 산업 이해하기-⑧ : 반도체 8대 공정 # 6 '금속배선 공정'

반도체 산업 이해하기-⑨ : 반도체 8대 공정 # 7 'EDS 공정'

반도체 산업 이해하기-⑩ : 반도체 8대 공정 # 8 '패키징 공정'

 

산화 공정이란?

 

먼저 첫 번째 공정에서 만들어진 웨이퍼는 전기가 통하지 않는 부도체 상태입니다. 그래서 부도체 상태의 웨이퍼를 도체와 부도체의 성격을 모두 가진 '반도체'로 만들기 위해서는 몇 가지 추가 공정이 필요하다. 그 공정의 가장 기초적인 단계가 바로 산화 공정(Oxidation)이다. 산화 공정이란 웨이퍼 표면에 보호막을 만드는 과정이라고 이해하면 쉽습니다.

 

 

산화 공정을 거치는 이유는 웨이퍼에 절연막 역할을 하는 산화막(SiO2)을 형성해 회로와 회로 사이에 흐를 수 있는 누설 전류를 막기 위해서이다. 또한, 식각 공정에서 필요한 부분이 잘못 식각되는 것을 막는 식각 방지막 역할과 이온주입 과정에서는 확산 방지막 역할도 합니다.

 

산화막이 형성된 웨이퍼

 

산화 공정의 과정과 방법

 

산화 공정의 과정은 다음과 같은 순서로 이루어진다.

 

① 불순물 제거 : 웨이퍼에 4단계 클리닝 거치면서 유기물, 금속 등 불순물 세척 및 건조

 

② 산화막 형성 : 열산화 방법(800~1,200도의 고온)으로 웨이퍼 표면에 산소나 수증기를 흘려 산화막 형성

 

 

③ 산화막 검사 : 산화막 두께 측정

 

산화 공정의 종류

 

산화 공정의 방법에는 열을 통한 열산화(Thermal Oxidation), 플라즈마 보강 화학적 기상 증착(PECVD), 전기 화학적 양극 처리 등 여러 종류가 있다. 

 

이중 가장 보편적인 방법은 바로 열산화 방법이다. 열산화 방법은 크게 건식 산화(Dry Oxidation)와 습식 산화(Wet Oxidation)로 나뉜다. 그외 라디칼 산화(Radical Oxidation)도 있으나 건식과 습식만 알아두면 된다.

 

구 분	건식 산화	습식 산화
공급 기체(산화제)	산소(O₂)	산소(O₂) + 수증기(H₂O)
산화 속도	산화막 성장속도가 느림	산화막 성장속도가 빠름
특 징	주로 얇은 막 형성할 때 쓰임	두꺼운 산화막을 형성 할 수 있음 건식 산화에 비해 산화층 밀도가 낮음

 

결론

 

이번 포스팅은 반도체 8대 공정 중 두 번째인 '산화 공정'에 대해 알아보았다. 산화 공정은 웨이퍼 표면에 실리콘 산화막을 형성해 트랜지스터의 기초를 만드는 공정이다.

 

계속해서 반도체 8대 공정의 세 번째 단계인 '포토 공정'에 대해 알아보자.

 

반도체 산업 이해하기-⑤ : 반도체 8대 공정의 세 번째 포토 공정

반도체 산업 이해하기-⑤ : 반도체 8대 공정의 세 번째 포토 공정