네, 송송입니다. 저번 포스팅에서 실리콘 산화에 대해 간단히 알아봤습니다.
이번엔 예고 대로 열산화(Thermal oxidation)법에 대해 알아보겠습니다~
1. Thermal oxidation
- 노(로) Furnance를 이용하여 고온(900 ~ 1200 ℃)에서 산화시키는 공정
Furnance에 Gas를 주입하여 산화시키는 방법으로, 주입 가스는 HCl, N2, O2, H2가 사용된다.
음... 위 그림을 보고 의문점이 든다면 당신은 찐 공대생이자 좋은 엔지니어로 성장할 수 있다.
가운데 Furnance 안에 웨이퍼를 로딩해 놓은 상태로 가스를 주입했을 시, 가장 왼쪽에 있는 웨이퍼가 가장 먼저 가스와 반응을 할 것이다. 가스와 반응한다?? 반응?? 반응이 무엇이냐.. 상호작용 즉, 줄건 주고 잃을 건 잃는다는 말이다.
주입 Gas는 왼쪽부터 반응하기 때문에 소모될 것이다. 이쯤이면 모두 무릎을 탁 칠것이라 예상된다.
바로 가장 왼쪽에 로딩된 웨이퍼와 가장 오른쪽에 로딩된 웨이퍼의 산화막 성장 차이 또는 산화막의 질이 상이하다는 것이다. * 균일성이 없다!!
엔지니어에게 균일성 또는 재현성이 안나온다? 그냥 쓰레기 공정이다.
이를 해결하기 위해 외곽쪽에 위치할 웨이퍼는 폐 웨이퍼를 쓴다. 일명 Dummy(보라색 표기)라고 불리운다. 한번 두번~ 여러번 사용한 웨이퍼를 왼쪽에 위치시키고, 오른쪽에 위치시킨다. 어느 정도 균일성이 나오는 영역에 실제 웨이퍼를 두고 공정을 돌리면 웨이퍼가 균일한 산화막이 성장되었을 것이다.
산화막이 형성되었다. 이제 어쩌지? 당연히 잘 성장되었는지, 불량은 없는지, 균일한지 품질 평가가 바로 이어진다.
분석 방법은 다양하나, 쉬운 방법으로는 박막의 두께를 측정하는 장비인 Ellipsometer를 사용하여 산화막의 두께를 측정하여 내가 성장시킨 웨이퍼의 삶과 죽음을 선택하게 된다.
지금까지는 산화막을 실리콘 기판 위에 성장시키는 방법을 알아보았는데, 뿐만 아니라 증착(Deposition)하는 방법도 있다.
그럼, 간단하게 알아보자.
2. 증착법(Deposition)
- 비교적 낮은 온도(400 ℃ under)에서 직접 SiO2를 형성(증착시킴)
- 계면의 변화가 거의 없고 기판의 제한이 없음
- 산화막의 품질이 큼..
- 산연 산화막이 아니라 식각 공정에 들어가면 식각 속도가 빠르다..
→ 증착에 관해서는 추후 증착 공정에서 자세히 알아보도록 하겠습니다!
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반도체 공정에서 웨이퍼는 필수적입니다. 흔히, 사용되는 별거 아닌 웨이퍼 한장이 이렇게 기업들마다의 고도의 기술을 거쳐 왔을 것입니다. 실험하는데 있어, 어찌 저찌 소모되는 웨이퍼 한장 한장 소중히 대해주세요.
참! 웨이퍼도 정말 다양한 조건들로 판매되고 있습니다. 산화막의 두께, 도핑은 무엇으로 했는지, 순도 어느정도인지.
알맞는 웨이퍼를 잘 골라서 실험 또는 공정에 넣으시길 바랍니다~