반도체에 대해 알아보기 4 - 산화 공정

산화 공정

앞에서 살펴본 웨이퍼 공정에서 잉곳을 만든 후 절단하여 웨이퍼를 만듭니다. 하지만, 이 상태에서는 전기가 통하지 않는 부도체의 상태이므로 특정 조건에서 전기가 흐르는 반도체의 성질을 가질 수 있도록 처리가 필요합니다.

 

이를 위해, 웨이퍼 위에 산화막을 형성하는 작업이 있는데, 이를 산화 공정이라고 합니다. 구체적으로는 웨이퍼에 여러가지 물질로 얇은 막을 증착하는 대표적인 방법으로, 열산화 방법 등을 통해 얇고 균일한 실리콘 산화막(SiO2)형성 시킵니다.

 

* 열산화 방법 : 고온(800~1200도)에서 산소나 수증기를 웨이퍼 표면에 뿌리는 산화막을 형성하는 방식의 대표적인 방법으로 건식 산화(Dry Oxidation)와 습식 산화(Wet Oxidation)가 있습니다.

 

- 건식 산화 : 순수한 산소를 이용. 주로 얇은 막을 형성할 때 쓰이며, 전기적 특성이 좋은 산화물을 만든다

- 습식 산화 : 산소와 함께 수증기를 함께 사용하여 건식 산화보다 산화막 형성 속도가 빠르고, 두꺼운 막을 형성하지만, 건식 산화에 비해 산화층의 밀도가 낮다.

 

이러한 산화공정을 거치는 이유는 결국 산화막의 역할을 이해하면 됩니다.

 

산화막의 역할

1. 웨이퍼의 보호막 역할

미세한 공정이 대부분인 반도체 공정에서는 아주작은 불순물(파티클)에도 치명적이기 때문에, 실리콘 위에 보호막이 필요한데, 이 역할을 산화막이 할 수 있습니다.

 

2. 절연막의 역할

추가로, 절연막 역할을 하여 회로와 회로 사이에 누설전류가 흐르는 것을 차단하고 웨이퍼 위에 그려지는 배선이 합선이 되지 않도록 구분해주는 역할을 합니다.

* 누설전류 : 전류가 흘러야 곳이 아닌 다른 곳으로 흘러, 의도치 않은 전류 또는 전자가 손실되는 것

 

3. 식각, 이온 주입공정 등에서의 필요성

뒤에서 알아볼 식각 공정에서는 필요한 부분이 잘못 식각 되는 것을 방지하고, 이온주입공정에서는 확산 방지막 역할을 한다고 합니다.

 

 

산업에 대해

공부를 위해서 산화공정에 대한 시장 규모나 점유율 등을 서치해보았지만, 관련 자료를 찾을 수는 없었다. 하지만, 반도체 전공정 중 산화공정이 차지하는 시장규모 비중이 타 공정 비교 현저히 낮은 점을 확인할 수 있었습니다.

 

 

특히, 산화 공정에서 기본이 되는 Furnace, RTP 장비에 대한 세계 시장 규모는 2017년 전, 후로 6억불로 확인이 되며, 그에 국내 기술 수준도 높은 것으로 보입니다.

 

위의 산화 공정 장비에 대한 부분은 찾을 수 없는 부분이 많아, 간단한 설명으로 마치겠습니다.

 

다음으로 관련된 국내 기업을 소개 및 분석해보도록 하겠습니다.