Dry & Wet Oxidation

Dry Oxidation

1. 기본 차이

• 산화 분위기: O₂ 가스
• 산화 속도: 느림 → 얇고 정밀한 산화막 형성에 적합
• 산화막 품질: 조밀(dense), 결함 적음
• Interface quality: Si/SiO₂ 계면이 매끄럽고 trap density 낮음

2. 소자 성능에 미치는 영향

• MOSFET/FET 계열: 낮은 인터페이스 상태밀도(D_it) → subthreshold slope 개선, mobility ↑, leakage ↓
• Gate Oxide 용도: 얇고 균일 → gate control 향상, reliability ↑
• Isolation Oxide: 두꺼운 산화막 형성 시 시간 오래 걸려 비효율적
• Reliability: Time-Dependent Dielectric Breakdown (TDDB), Bias Temperature Instability (BTI)에 강함

Wet Oxidation

1. 기본 차이

• 산화 분위기: H₂O 증기
• 산화 속도: 빠름 → 두꺼운 산화막 형성에 적합
• 산화막 품질: dry보다 다공성(porous) → 결함 가능성↑
• Interface quality: 상대적으로 trap density 높음

2. 소자 성능에 미치는 영향

• MOSFET/FET 계열: Trap이 많아 mobility 저하, V_th shift, hysteresis 가능
• Gate Oxide 용도: 두껍고 trap 존재 → gate leakage 줄일 순 있지만, 정밀한 제어엔 불리
• Isolation Oxide: 빠른 성장, 두꺼운 필드 산화막에 적합 → isolation 특성 향상
• Reliability: trap으로 인해 long-term reliability 열화 가능

결론

• Dry Oxidation → 소자 성능/신뢰성이 중요한 게이트 산화막, 인터페이스 제어에 사용
• Wet Oxidation → 두꺼운 절연막, 필드 산화막 형성 시 사용