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

(2020-11-27)

산화 피막, 실리콘 산화물, Oxide Coating, SiO₂ Film

1. 산화막 (Oxide Layer)산화막 : 금속,실리콘 등의 표면에서, 산화에 의해 형성된 산화물 박막(Thin Film)

  ㅇ 산화막 형성 : 모 재료 표면산소를 반응시켜, 산화박막이 성장하는 현상을 일컬음

  ㅇ 산화막 형성 방식
     - 크게, 다음 2가지 인공 제조 방법이 있음
        . 증착    (산화물 박막을 입힘, Vapor Deposition)
        . 열 산화 (열적 성장, Thermal Oxidation)
     - 기타, 자연 산화막일 수도 있음

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


2. 자연 실리콘 산화막 (Native Silicon Oxide Layer)규소가 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. 인공 실리콘 산화막 (Artificial Silicon Oxide Layer)실리콘 산화막 장점
     - 계면 상태가 양호함, 박막 형성이 용이함, 물리적 성질 우수함
        . 집적공정확산공정이온주입 공정에서 방지막으로써의 역할을 하여주는 등

  ㅇ 비결정질 실리콘으로 형성된 산화막
     - 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

     - 비결정질 실리콘 산화막 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

  ㅇ 일정 수준의 전기적인 절연 및 격리 
     - 반도체 소자 내 전하캐리어들의 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) 기판 위 금속 배선시에 절연층 역할

  ㅇ 반도체 소자의 표면 보호

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


5. 실리콘 산화막의 형성 공정

  ※ ☞ 산화 공정 참조


[산화] 1. 산화 2. 산화 공정
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