Oxidation

정의

Oxidation은 Si 표면에 산화막(SiO₂)을 형성하는 공정입니다.
게이트 절연막, 마스크, 표면 보호막 등에서 핵심적인 역할을 합니다.

산화막은 **건식(산소)**과 습식(산소+수증기) 조건에서 형성됩니다.
일반적으로 건식은 막질이 좋고, 습식은 성장 속도가 빠릅니다.

건식 산화와 습식 산화의 차이

열산화는 산화종 확산 + 표면 반응의 연속 과정입니다.
얇은 막에서는 표면 반응이, 두꺼운 막에서는 확산이 지배적으로 작용합니다.

열산화는 확산 지배 구간과 반응 지배 구간이 공존합니다.

이 모델은 산화 온도/시간 설정의 기준이 됩니다.

산화막 내부에는 고정 전하(Qf), 이동 전하(Qm), 계면 전하(Qit) 등이 생길 수 있습니다.
이 전하는 소자 전기 특성을 흔들기 때문에 산화 공정과 전처리가 매우 중요합니다.

산화막 내 전하 결함 분포 개념도

산화막 품질은 표면의 청정도와 결합 상태에 크게 좌우됩니다.
예를 들어 HMDS 같은 전처리 반응은 표면 화학 상태를 바꿔 공정 안정성에 영향을 줍니다.

표면 상태가 공정 품질에 미치는 영향 예시

산화막은 단독으로 쓰이기보다는 다층 구조에서 인터페이스 품질을 결정합니다.
산화막 품질이 나쁘면 층간 결함으로 수율이 급격히 떨어집니다.

다층 구조에서 산화막이 차지하는 위치