CWN(CHANGE WITH NEWS) - 알아 두면 유익한 반도체 지식 -3편

반도체 제조 공정 두 번째 시간입니다! 오늘은 반도체 8대 공정 중 두 번째 순서인 '산화 공정'에 대해 알아봅시다.

산화 공정이란 반도체 공정에서 실리콘 기판 위에 이산화규소(SiO2)막을 형성하는 공정입니다. 이 과정을 통해 이전 단계에서 만들었던 웨이퍼에 절연막을 생성하게 됩니다. 이를 통해 웨이퍼에 앞으로 그려질 회로 각각에 누설 전류가 흐르는 것을 방지해주며, 이온주입공정에서 확산 방지막 역할을 합니다. 그리고, 식각 공정에서는 잘못 식각 되는 것을 막아주는 식각 방지막 역할도 합니다.

우리가 만드는 반도체는 굉장히 정교하고 미세하기 때문에 눈에 보이지 않는 작은 먼지도 웨이퍼에 치명적일 수 있습니다. 따라서 웨이퍼 표면에 산화막을 형성하여 웨이퍼를 불순물로부터 보호하게 됩니다.

정리하자면, 산화 공정을 통해 ‘웨이퍼 표면을 보호하는 보호막을 형성’하게 되는 것이죠.

산화 공정은 아래와 같은 과정을 거치게 됩니다.

[출처 : 램리서치]

웨이퍼에 산화막을 형성하는 과정은, 비유하자면 우리가 휴대폰에 보호 필름을 부착하는 과정과 유사하다고 볼 수 있습니다. 보호 필름 부착 전, 우선 액정을 깨끗하게 닦는 것처럼 웨이퍼 산화 공정에서도 우선 웨이퍼에 있는 불순물을 제거하는 과정을 거칩니다.

총 4단계의 클리닝을 거치며 유기물, 금속 등 불순물을 세척하고 물기를 말려줍니다.

산화 공정은 산화제의 종류에 따라 크게 두 가지로 나눕니다.

1) 건식 산화 (Dry Oxidation)
건식 산화는 순수한 산소를 사용하여 산화막을 만드는 방식입니다. 건식 산화의 특징은, 성장 속도가 느리지만, 산화막의 두께가 얇고 밀도가 높다는 것입니다. 따라서 건식 산화 방식으로 만들어지는 산화막은 비교적 질이 좋다는 평가를 받기도 합니다.

2) 습식 산화 (Wet Oxidation)
습식 산화 과정에서는 수증기를 공급하여 산화막을 형성하게 됩니다. 이때 특징적인 것은 수증기를 공급할 때 물을 끓여 수증기를 공급하는 것이 아니라, 수소 기체가 채워진 챔버 내부에 산소 기체를 넣어 반응 시켜 공급한다는 것입니다.

이러한 과정을 거쳐 만들어진 산화막을 검사하는 단계를 거쳐 산화막 형성 공정을 마치게 됩니다.

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