Oxide Layer, Silicon Oxide Layer, Oxide Film   산화막, 실리콘 산화막

(2023-08-16)

Oxide Coating, 산화 피막, 실리콘 산화물, Oxide Coating, SiO₂ Film, Dielectric Film, 유전체 필름


1. 산화막 (Oxide Layer) 또는 산화 피막 (Oxide Coating)금속,실리콘 등의 표면에서, 산화에 의해 형성된 산화물 박막(Thin Film)

  ㅇ 산화막의 형성 
     - 모 재료 표면산소를 반응시켜, 산화박막이 성장하는 현상을 일컬음
     - 산화막 형성 방법 例)
        . 화학 용액에 담아 화학 반응을 일으킴 (화학 처리)
        . 전기분해 작용 이용 (양극 산화, anodizing)
        . 가열을 하는 등
        . 또는, 공기 중 노출에 의한, 자연 산화막일 수도 있음

  ※ 한편, 반도체 실리콘에 작용시켜 만들어진 산화규소(SiO₂) 산화막은,
     - 주로, 생활 온도에서 매우 안정되고 우수한 절연체 등으로 활용 가능


2. [실리콘]  자연 실리콘 산화막 (Native Silicon Oxide Layer)규소(실리콘)가 상온에서 공기에 노출되면, 
     - 표면에 약 1~2 nm의 산화막이 형성되고, 
     - 더이상 산화가 진행 확산되지 못함
     - 이를두고 자연 산화막 이라고 함

  ※ 반도체 집적회로 공정에서는, 원하는 두께 형성을 위해 주로 인공적 방법을 씀     


3. [실리콘]  인공 실리콘 산화막 (Artificial Silicon Oxide Layer)

  ㅇ 인공 실리콘 산화막의 장점
     - 계면 상태가 양호함, 박막 형성이 용이함, 물리적 성질 우수함
        . 집적공정확산공정이온주입 공정에서 방지막으로써의 역할을 하여주는 등

  ㅇ 주로, 비결정질 실리콘으로 산화막 형성
     - 비결정질 이산화 실리콘(Silicon Dioxide, SiO₂) 산화층으로 박막 형성이 가능
        . 한편, 실리콘 이외 다른 반도체 재료들은(Ge 등), 순도 높고 질 좋은 산화층 형성이 불가능함

  ㅇ 비결정질 실리콘 산화막의 주요 특징
     - 장범위규칙에서 질서가 없음(비결정질). 비교적 밀도가 낮음. 부피 큼.
     - 다양한 불순물이 들어갈 수 있으며, 쉽게 확산 가능
     - 비결정질 실리콘 산화에너지밴드 갭 : 대략 9 [eV] 정도 
        . 순수 실리콘 1.1 [eV] 보다 8 배 이상


4. [실리콘]  산화막의 주요 용도  :  (절연, 보호, 광 필름)

  ㅇ 일정 수준의 전기적인 절연 및 격리 
     - 반도체 소자전하캐리어들의 이동을 막아 일정 수준으로 절연시켜주는 박막
        . 例) MOSFET 소자에서 Gate 절연막 : 약 1.5 nm (몇개 분자 정도의 크기)
        . 例) 소자 간 격리를 위한 필드 산화막(FOX,Field Oxide layer) : 약 1 ㎛
        . 例) 기판금속 배선시에 절연층 역할

  ㅇ 반도체 소자표면 보호

  ㅇ 집적공정 도핑 과정에서 방지막(마스크 산화막) 역할 : 약 0.1 ㎛


5. [실리콘]  산화막의 형성 공정

  ㅇ 크게, 다음 2가지 인공 제조 방법이 있음
     - 증착    (산화물 박막을 입힘, Vapor Deposition)
     - 열 산화 (열적 성장, Thermal Oxidation)

  ※ 산화막의 형성 공정  ☞ 산화 공정 참조


6. [실리콘]  유전체 필름으로써, 산화막의 원 재료

  ㅇ 주로, 전기적,기계안정성이 우수한, SiO₂Si3N4

산화
   1. 산화 공정   2. 산화막  
표면 공학
   1. 표면 공학   2. 계면   3. 박막   4. 산화피막   5. 벌크   6. 표면 거칠기   7. 프레팅 (마모,부식 등 표면손상)   8. 부식   9. 연삭  


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