Thermal Oxide

표면 산화막을 형성시킬 수 있는 실리콘의 특성은 실리콘 기술의 핵심 중 하나입니다. 산화 실리콘(SiO2)은 한 개의 실리콘 원자와 두 개의 산소 원자가 결합한 형태로서 일반적인 창문용 유리의 화학적 구성과 동일하나 반도체 용으로 사용되는 산화 실리콘은 그 순도가 훨씬 높습니다. 이 산화막은 일반 실리콘 웨이퍼 표면에서 성장하게 되며 이러한 과정을 열적 산화막(Thermal Oxide) 형성이라고 합니다.

실리콘 웨이퍼는 Diffusion Furnace로 들어간 후 산소 가스에 노출이 되게 됩니다. 산소 원자들은 Linear Stage라고 불리는 초기 단계 동안 실리콘 원자와 결합을 하면서 산화막을 형성하기 시작합니다. 일단 500 Å 정도로 산화막이 성장한 이후에는 산소 원자들은 더 이상 실리콘 표면과 직접적인 접촉을 하지 않게 됩니다. 이때 반응하지 않고 남아있던 산소 증기들이 이미 형성된 산화막으로 다시 들어가 실리콘에 도달할 때까지 움직이게 되며 결국 산화막은 느리지만 지속적인 성장을 하게 됩니다.

산화막 형성 방법에는 크게 두 가지 방법이 있는데 하나는 습식 방식이며 다른 하나는 건식 방식입니다. 이중 건식 방식이 1000 Å 두께 이하의 산화막 형성에 선호되고 있습니다.

열 산화막은 간단한 반도체 디바이스부터 최첨단 디바이스까지 널리 쓰이고 있습니다. 고품질의 웨이퍼 위에 열 산화막이 생성될 때는 훌륭한 절연체 및 절연막이 됩니다.