Furnace - 산화 / 확산 공정

Furnace 공정

정의

• 반도체 기초 공정으로 절연막 생성 및 불순물 억제
  • 산화막 : 부도체로 웨이퍼의 회로 사이 누설 전류 차단 및 보호막 역할을 수행한다
• Oxidation(웨이퍼에 산화막 형성으로 절연막 구성) + Diffusion(이온 주입된 불순물 및 Film 확산)
• 산화 공정 -> 확산공정 -> LP-CVD

Oxidation - 산화막 생성 공정

• 실리콘 웨이퍼 표면을 산소 및 수증기와 반응을 통해 실리콘 산화막을 형성한다 => 실리콘 웨이퍼 위에 보호막 씌우기
• 고순도 실리콘 산화막은 절연 및 유전막 역할을 수행한다 => 다른 물질의 진입을 차단함
• 증착과 차이점 : 산화는 웨이퍼 물질의 일부를 사용하고 산화 공정에서 웨이퍼를 이루고 있는 실리콘 원자가 상당량 소모된다는 점이 증착과 차이점이다
• 열산화 종류 : Dry Oxidation / Wet Oxidation
  • Dry Oxidation : 산화 속도가 느리다, 얇은 산화막 형성에 유리하다, 산소만 공급한다
  • Wet Oxidation : 산화 속도가 빠르다, 두꺼운 산화막 형성에 유리하다, 산소와 수소를 공급하여 Torch로 열처리를 통해 수증기를 만든다
• 산화 속도는 온도/산화제/압력/불순물 등에 따라 달라진다

참조 : https://news.skhynix.co.kr/post/jeonginseong-column-oxidation

 

Diffusion - 확산 공정

• 반도체 열처리 제조 공정
• Wafer에 산화막 생성 후 Dopant(불순물)을 주입해섯 전도성을 확보한다
• 이온주입 및 열처리 방식으로 전도성을 갖도록 한다
  • 이온 주입기로 불순물을 주입 : 주입할 불순물 양과 주입 깊이 조절이 가능하다
  • 열처리 : 열처리를 통해 원하는 깊이만큼 확산할 수 있다 + 불순물 강제 주입으로 실리콘 격자가 손상되어 공유결합이 파괴되고 결정결함이 발생하는데 이를 제거하기 위해 열처리를 수행한다
  • 열처리 방식에는 Furnace Anneal과 Rapid Thermal Anneal이 있다

LP-CVD

• 감압 상태에서 열 에너지로 웨이퍼 상에 박막을 증착한다