Characterization of Oxidized Porous Silicon Film by Complex Process Using RTO

Thick oxide layer was fabricated by anodic reaction and complex oxidation performed by combining low temperature thermal oxidation (50$0^{\circ}C$, 1 hr at $H_2O$/O$_2$) and a RTO (rapid thermal oxidation) process (105$0^{\circ}C$, 1 min). Electrical characteristics of OPSL (oxidized porous silicon layer) were almost the same as those of thermal silicon dioxide prepared at high temperature. The leakage current through the OPSL of 20${\mu}{\textrm}{m}$ thickness was about 100 - 500 ㎀ in the range 0 V to 50 V. The average value of breakdown field was about 3.9 MV/cm. From the XPS analysis, surface and internal oxide films of OPSL prepared by complex process were confirmed completely oxidized and also the role of RTO process was important for the densification of PSL (porous silicon layer) oxidized at low temperature.

RTO 공정을 이용한 다공질 실리콘막의 저온 산화 및 특성분석

본 논문에서는 RTP(rapid thermal process)를 이용한 새로운 산화방법을 고안했으며, 이는 짧은 시간에 다공질 실리콘을 산화시킴으로써 이 기술은 여타 방법에 비해 경제적이고 간편한 방법으로 짧은 시간에 두꺼운 산화막을 성장시킬 수 있는 장점을 가지고 있다. 먼저, 양극반응을 통해 PSL(porous silicon layer)을 형성한 후 이를 저온 산화시킨 후에 급속 열처리 산화공정(RTO: rapid thermal oxidation)를 이용해서 OPSL(oxidized porous silicon layer)을 제조하고, 그 물성 및 전기적 특성을 조사하여, 열 산화로 제작된 OPSL과 그 특성을 비교하였다. 시편의 절연 파괴전압은 약 3.9 MV/cm의 값을 보여 벌크 산화막보다는 적은 값이지만 절연 재료로서는 충분한 값이고, 누설전류는 0 ∼ 50 V의 인가 전압에서 100 ∼ 500 ㎀의 값을 보였다. 그리고, XPS 결과는 RTO 공정 추가가 저온 산화막의 완전 산화에 크게 기여함을 확인하였으며, 저온 산화막의 표면 및 내부에서도 산화반응이 완전하게 이루어졌음을 확인하였다. 이 결과로부터 저온 OPSL을 제조할 때, RTO 공정이 OPSL의 산화 및 치밀화(densification)의 증가에 크게 기여함을 알 수 있었다. 따라서, 이의 방법으로 제조된 OPSL은 저온을 요구하는 공정에서 소자의 절연막, 전기적인 분리층 그리고 실리콘 고주파용 기판 등으로 활용될 수 있을 것으로 보인다.