반도체 8대공정 정리-1.웨이퍼제작, 2. 산화공정

반도체 공정은 8대 공정으로 나뉜다.

 

1. 웨이퍼 제작 (둥근 원판제작)

2. 산화 공정 (웨이퍼 표면에 산화막 형성)

3. 포토 공정 (반도체 회로 그려넣기)

4. 식각 공정 (불필요한 부분 깎아내기)

5. 확산,증착 (불소, 인, 비소 등 불순물 투입)

6. 금속배선 (회로패턴 따라 금속선 연결)

7. 테스트 (불량품 검사) 

8. 패키징 (반도체 보호를 위한 포장)

 

반도체 8대 공정

반도체 공정별 비중

반도체 공정별 비중

식각, 세정이 가장 높은 26%, 증착이 20%, 노광이 19% 순으로 이뤄짐.

 

순서대로 공부를 해보자.

---

 

1. 웨이퍼제작

 

웨이퍼는 모레를 통안에 넣고 고열을 가열하면 아래 쪽에는 규소 안에 있던 불순물들이 고이게 되고

위에는 순수 규소로 이뤄진 결정체가 만들어짐

이렇게 순수한 규소 결정체만 끌어낸 것을 잉곳이라고 함.

 

잉곳, 웨이퍼

잉곳을 절단해서 얇은 판 모양으로 잘라내서 만든게 웨이퍼

 

1.1 웨이퍼 크기

웨이퍼는 4인치 (100mm), 6인치 (150mm), 8인치 (200mm), 300mm (12인치) 등 다양한 규격

웨이퍼 한장에서 많이 뽑아야 하므로 웨이퍼가 클수록 좋다.

 

현재 반도체는 8인치를 가장 많이 씀.

차량용, 이미지센서 등 8인치 주로 부가가치가 낮은 제품 들. 

 

삼성전자: 60nm 이하의 고부가 최첨단 로직 반도체의 경우 12인치 사용, 그 이상은 8인치 사용

하이닉스: 1000만 화소 이하 이미지센서, ddi 등 비메모리 반도체 모두 8인치 설비에서 만듬

 

현재 8인치 팹은 제작은 거의 안함. 12인치 기계만 나오는 중. 

 

웨이퍼 제조과정

1.2 웨이퍼 제조공정

 

출처: SK Siltron

1. Poly Silicon Stacking

 실리콘 덩어리를 석영도가니에 충진 하여 녹임.

 

2. Ingot Growing

 다결정 실리콘을 고온으로 녹인 뒤 단결정 잉곳으로 성장시킴

 관련기업: 

 oci: 폴리실리콘

 sk실트론: 공정완성품

 티씨케이: 고순도 흑연

 

3. Ingot Grinding & Cropping

 단결정 잉곳의 표면을 갈아내어 다듬고, 알맞은 크기로 절단

 

4. Wire Sawing: 

 낱장의 웨이퍼 만드는 과정 (강철선으로 절단함)

관련기업:

네온테크: 장비

 

여기까지가 잉곳 제작 후 절단까지 과정

 

출처: SK Siltron

여기서부터는 절단한 웨이퍼를 연마하는 과정

 

5. Edge Grinding

 웨이퍼 테두리 둥글게 해줌.

관련기업: 미래컴퍼니

 

6. Lapping

 웨이퍼 표면을 물리적 평탄작업을 함.

 

7. Etching

 웨이퍼 표면을 화학적 평탄작업을 함

 

8. Double Side Grinding

 고속 회전 휠로 굴곡 제거

 

9. RTP

 짧은시간 가열하여 금속 오염 제거. 

 

10. Polishing

 정밀 가공을 통해 웨이퍼 미세 굴곡 제거

관련기업:

케이씨텍: 연마기기/연마슬러리(CMP장비)

 

 

이렇게 연마가 끝나고

 

최종 검사를 함

 

출처: SK Siltron

11. Cleaning:

 웨이퍼 표면 불순물 제거

관련기업

네온테크

케이씨텍: Wet Cleaning (물에 넣어서하는)

 

12. Inspection

 웨이퍼 형상과 평탄도 정밀 검사

관련기업

넥스탄: 국내 유일 전공정 검사장비 (끌로벌 시장규모 약 4조)

 

13. Particle Counting:

 표면 오염과 결함 검사

 

14. EPI Growing 

 실리콘 단결정 막을 성장 시킴

 

15. Packing

 패키징을 해서 마무리

 

이렇게 웨이퍼를 만들면 두번째로 산화공정이 진행됨.

---

 

2. 산화공정

 

산소와 반응시키는 과정.

잉곳은 순수한 규소로만 이뤄짐.

그 규소의 표면 (실리콘으로 된 웨이퍼 표면) 위에 고온 (800~1,000도) 의 수증기와 산소를 쏴주면 

표면에 있는 규소와 산소가 반응을 해서 산화막이 형성이 됨.

이 산화막은

1. 웨이퍼 표면을 보호

2. 이온주입 공정에서 불순물 확산 방지 

3. 식각 방지막 

4. 절연막 역할: 산화막 (SiO2) 형성해 회로와 회로사이에 누

설전류 차단

역할을 함.

 

산화막은 실리콘에 비해서 훨씬 얇음.

이 얇은 막이 실제로는 매우 단단하고 깨끗한 구조로 이뤄져있어서 외부 물질 차단 해줌.

따라서 절연막으로도 많이 이용이 됨.

 

먼지가 마이크로미터인데 나노가 그거의 1/1000 , 근데 먼지 앉으면 완전 고장나기떄문에

산화공정이 반드시 필요한 것.

산화막 웨이퍼 그림 이해

 

산화막의 역할

산화공정 (규소+산소=산화막 형성)

관련기업

Dry Cleaning: 피에스케이

RTP: AP시스템, 원익 IPS, 테라세미콘/ 해외: 히타치, 어플라이드 머트리얼즈, TEL

 

주요장비: RTP (Rapid Thermal Processing)

고온에서 (800~1,000도) 산소/수증기 등을 웨이퍼 표면에 뿌리는 장비

 

다음 포토공정은 시간상 다음에 이어서.....

 

 

 

 

 

 

*출처: 삼성전자, sk 실트론