Ch. 1 Oxidation1 각종 Wafer, 증착 Source, Target 공급에서 반도체 공정 서비스까지 ;; BuySemi 제 2 장 산화막 성질 및 응용 1. 산화막의 성질  산화막 성질 표 2-1 실리콘 산화막의 성질 주 : 1) 식각액은 10:1 HF(NH.

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1 Ch. 1 Oxidation1 각종 Wafer, 증착 Source, Target 공급에서 반도체 공정 서비스까지 ;; BuySemi 제 2 장 산화막 성질 및 응용 1. 산화막의 성질  산화막 성질 표 2-1 실리콘 산화막의 성질 주 : 1) 식각액은 10:1 HF(NH 4 F : HF =10:1) 2) TEOS 는 Si(OC 2 H 5 ) 4, tetra-ethyl-ortho-silicate, or equivalently tetra-ethoxy-silane. 형성방법밀도 (g/ ㎤ ) 파괴전장 ( ㎹ / ㎝ ) 식각율 ( Å /sec) 양극산화 스퍼터링 TEOS CVD CO 2 CVD 열산화 실리카유리 1.80 2.20 2.09  2.15 2.30 2.24 2.20 5.2  20.0 6  10 2  8 5  6 6.8  9.0 2  5 40  55 6  8 10  20 10  15 5

2 Ch. 1 Oxidation2 각종 Wafer, 증착 Source, Target 공급에서 반도체 공정 서비스까지 ;; BuySemi  산화율에 관계되는 요소 1) 결정방향  습식산화 : 성장율 [111] > 성장율 [100] T < 900 ℃ 성장율 [111]  성장율 [100] T > 900 ℃ 저온에서는 linear growth rate 고온에서는 parabolic growth rate  건식산화 : 항상 성장율 [111] > 성장율 [100] 2) 표면손상  linear growth rate 의 활성화 에너지를 낮추는 것

3 Ch. 1 Oxidation3 각종 Wafer, 증착 Source, Target 공급에서 반도체 공정 서비스까지 ;; BuySemi  표면결함을 만들어 확산계수를 변화시킨다. 3) doping 농도 C(P)>1  10 20 개 /cm 3 → 저온 습식산화에서 성장율이 큼 →silicon 구조변화에 의해서 K s 가 커짐 4) 도핑된 산화막을 통한 산화 B 를 증가시켜 산화율을 enhance 한다 ( 특히 Boron 이 도핑된 산화막에서 )

4 Ch. 1 Oxidation4 각종 Wafer, 증착 Source, Target 공급에서 반도체 공정 서비스까지 ;; BuySemi 그림 2-1 인의 선확산 후의 700 ℃ 수증기 산화에서의 산화막 두께 주 : 1) 700 ℃에서 900 분간 습식산화 2) 35ppm 은 1.75×10 18 /cm 3, 2450ppm 은 1.23×10 20 /cm 3 doping 농도에 해당됨. Oxide thickness: 0.7 um Oxide thickness: 0.2 um

5 Ch. 1 Oxidation5 각종 Wafer, 증착 Source, Target 공급에서 반도체 공정 서비스까지 ;; BuySemi 그림 2-2 인의 실리콘 산화에 미치는 영향

6 Ch. 1 Oxidation6 각종 Wafer, 증착 Source, Target 공급에서 반도체 공정 서비스까지 ;; BuySemi 그림 2-3 붕소가 실리콘 산화에 미치는영향

7 Ch. 1 Oxidation7 각종 Wafer, 증착 Source, Target 공급에서 반도체 공정 서비스까지 ;; BuySemi  실리콘 표면전위의 변화 그림 2-4 열산화가 P 형 실리콘의 표면 전위에 미치는 영향

8 Ch. 1 Oxidation8 각종 Wafer, 증착 Source, Target 공급에서 반도체 공정 서비스까지 ;; BuySemi 그림 2-5 열산화가 N 형 실리콘의 표면 전위에 미치는 영향

9 Ch. 1 Oxidation9 각종 Wafer, 증착 Source, Target 공급에서 반도체 공정 서비스까지 ;; BuySemi  두께, 굴절율, 밀도, 핀홀, 식각율, 파괴전장 1) 두께 측정 :  UV-visible photospectrometer, ellipsometer, 색도표 2) 굴절율  Ellipsometer 로 두께와 동시에 측정가능  물질의 조성비에 관계함  SiO 2 (1.46)  Si(3.75) 3) 밀도  산화 전후의 웨이퍼 무게와 면적 산화막 두께 측정  산화막의 구조적 결함에 의하여 달라짐 4) 핀홀 (pinhole)  밀도를 변화  핀홀통한 확산  파괴전압 감소 5) 식각율  산화막의 구조와 구성물에 의존

10 Ch. 1 Oxidation10 각종 Wafer, 증착 Source, Target 공급에서 반도체 공정 서비스까지 ;; BuySemi Film Thickness (microns) Order (5450 Å ) color and comments 0.050 0.075 Tan Brown 0.100 0.125 0.150 0.175I Dark violet to red violet Royal blue Light blue to metallic blue Metallic to very light yellow-green 0.200 0.225 0.250 0.275 Light gold or yellow slightly metallic Gold with slight yellow orange Orange to melon Red-violet 0.300 0.310 0.325 0.345 0.350 0.365 0.375 0.390 Ⅱ Blue to violet-blue Blue Blue to blue-green Light green Green to yellow-green Yellow-green Green-yellow Yellow

11 Ch. 1 Oxidation11 각종 Wafer, 증착 Source, Target 공급에서 반도체 공정 서비스까지 ;; BuySemi Film Thickness( microns) Order (5450 Å ) color and comments 0.412 0.426 0.443 0.465 0.476 0.480 0.493 Light orange Carnation pink Violet-red Red-violet Violet Blue-violet Yellow 0.502 0.520 0.540 0.560 0.574 0.585 Ⅲ Blue-green Green(broad) Yellow-green Green-yellow Yellow to “ yellowish ” Light orange or yellow to pink borderline 0.60 0.63 0.68 Carnation pink Violet-red “ Bluish ”

12 Ch. 1 Oxidation12 각종 Wafer, 증착 Source, Target 공급에서 반도체 공정 서비스까지 ;; BuySemi Film Thickness( microns) Order (5450 Å ) color and comments 0.72 0.77 Ⅳ Blue-green to green (quite broad) “ Yellowish ” 0.80 0.82 0.85 0.86 0.87 0.89 Orange(rather broad for orange) Salmon Dull,light red-violet Violet Blue-violet Blue 0.92 0.95 0.97 0.99 Ⅴ Blue-green Dull yellow-green Yellow to “ yellowish ” Orange 1.00 1.02 1.05 1.06 1.07 Carnation pink Violet-red Red-violet Violet Blue-violet

13 Ch. 1 Oxidation13 각종 Wafer, 증착 Source, Target 공급에서 반도체 공정 서비스까지 ;; BuySemi Film Thickness( microns) Order (5450 Å ) color and comments 1.10 1.11 1.12 1.18 1.19 Ⅵ Green Yellow-green Green Violet Red-violet 1.21 1.24 1.25 1.28 Violet-red Carnation pink to salmon Orange “ yellowish ” 1.32 1.40 1.45 1.46 1.50 1.54 ⅦⅧⅦⅧ Sky blue to green-blue Orange Violet Blue-violet Blue Dull yellow-green 표 2-2 산화막 두께에 따른 색도표 (STH)

14 Ch. 1 Oxidation14 각종 Wafer, 증착 Source, Target 공급에서 반도체 공정 서비스까지 ;; BuySemi 그림 2-6 산화물에 따른 식각율

15 Ch. 1 Oxidation15 각종 Wafer, 증착 Source, Target 공급에서 반도체 공정 서비스까지 ;; BuySemi 2. 산화막의 응용 1) 확산 masking material 2) 보호막 (silicon 표면 및 금속 표면 ) 3) 절연막 ( 비저항∼ 10 18 Ωcm) 4) doping source 5) gate 산화막 capacitor 6) field oxide