SK실트론의 웨이퍼 이야기 (제 1장)

SK실트론의 웨이퍼 이야기 (제 1장)

'반도체 8대 공정', 한 번씩은 들어 보셨을 것으로 생각하는데요! 바로 이 8대 공정의 시작이자 첫 번째 단계를 웨이퍼(Wafer) 공정이라 합니다.

SK실트론 채용 소식을 기다리고 있는 예비 Pro님들! 다른 공정들에 비해 웨이퍼(Wafer) 공정에 대한 정보를 찾기 어려우셨나요? 걱정하지 마세요. SK실트론은 신입사원 입문 교육, 온라인 기술 기본과정 등 신입사원을 위한 웨이퍼 공정 교육을 시행하고 있으니까요!

오늘은 에디터가 여러분을 위해 신입사원 과정을 일부 짧게 요약해서 가져왔으니, 지금부터 웨이퍼에 대해 하나씩 함께 알아봅시다!

SK Careers Editor 이현정

 

 

 

 

먼저, 웨이퍼란 반도체 칩을 만드는 토대가 되는 얇은 원판을 의미합니다. 웨이퍼 위에 전자회로를 새기는 공정을 거쳐 반도체 칩이 만들어지는 것이죠.

이러한 웨이퍼는 실리콘(Si) 웨이퍼, 실리콘카바이드(SiC) 웨이퍼, 갈륨아세나이드(GaAs) 웨이퍼 등 종류가 다양합니다. 다양한 종류의 웨이퍼(Wafer) 중에서도 실리콘 웨이퍼가 가장 많이 사용되고 있다고 합니다. 그래서! 이번 ‘웨이퍼 이야기’에서는 SK실트론의 주력 사업이자 가장 많이 사용되고 있는 실리콘 웨이퍼를 중심으로 살펴보려 합니다.

 

 

먼저, 실리콘 웨이퍼는 어떤 재료로 만들어지는 걸까요? 실리콘 웨이퍼라는 이름만 봐도 알 수 있듯이, 실리콘 웨이퍼의 원재료는 폴리실리콘, 쉽게 말해서 다결정 실리콘입니다. 폴리실리콘은 순도에 따라 용도가 달라지기도 하는데요, 순도가 11N(99.999999999%)급 이상일 경우에는 반도체용으로 쓰이고, 6N(99.9999%)급 이상이면 태양전지용 Solar cell 기판을 만드는 데 사용할 수 있습니다.

 

그렇다면 실리콘 웨이퍼가 가장 많이 사용되는 이유는 무엇일까요? 첫 번째 이유는 다른 재료에 비해 제조 비용이 상대적으로 저렴하기 때문입니다. 폴리실리콘의 주요 성분인 규소(Si)는 지구상에서 두 번째로 많이 존재하는 원소인데요. 그만큼 상대적으로 가격이 저렴하고, 구하기 쉽다는 장점이 있습니다. 두 번째 이유는 온도 변화에 따른 물리적, 기계적 성질 변화가 적기 때문입니다. 고온에서 진행되는 반도체 공정을 견딜 수 있고, 약 200℃의 고온에서도 소자가 동작할 수 있다는 장점이 있습니다.

 

 

위 그림은 반도체 8대 공정의 마지막 단계인 ‘패키징(Packaging) 공정’ 직전의 웨이퍼를 나타낸 그림인데요. 전공정을 통해 완성된 웨이퍼의 반도체 칩을 낱개로 하나하나 잘라내기 전의 모습입니다. 이때의 각각의 명칭은 다음과 같이 구분할 수 있습니다.

 

(1) 웨이퍼(Wafer): 반도체 칩의 핵심 재료로, 집적회로를 형성하기 위해 기본이 되는 원형의 판을 의미합니다.

(2) 노치(Notch): 웨이퍼가 완전한 원형이라면 공정 과정에서 웨이퍼의 수직, 수평, 결정 방향 등을 판단하기 어려울 것입니다. 노치는 웨이퍼의 구조를 구별하기 위해 만든 영역으로, 웨이퍼 가공 시 기준선이 됩니다.

(3) 다이(Die): 웨이퍼 위에 밀집되어 있는 작은 사각형 각각이 전자회로가 집적된 반도체 칩입니다. 즉, 집적회로가 있는 부분을 다이라 합니다.

(4) 스크라이브 라인(Scribe Line): 다이와 다이 사이의 간격을 의미합니다. 웨이퍼 가공이 끝난 후 다이를 각각 하나씩 잘라야 하는데, 이때 다이와 다이 사이에 여유 공간이 없다면 다이가 잘려 나갈 수도 있기 때문에 스크라이브 라인을 두고 다이를 배치해야 합니다.

 

 

 

 

지금까지 웨이퍼의 정의, 재료, 명칭까지 살펴보았는데요! SK실트론이 만드는 웨이퍼의 종류와 쓰임새에 대해 조금 더 알아볼까요?

 

 

SK실트론은 크게 2가지 종류의 실리콘 웨이퍼를 제조하고 있습니다.

첫 번째로, Polished Wafer는 고순도의 다결정 실리콘으로부터 용융, 결정성장, 절단, 연마, 세정 과정을 거쳐 제조된 웨이퍼입니다. 200mm/300mm 직경으로 생산되며, 주로 DRAM/NAND Flash Memory와 같은 메모리 반도체의 제조에 사용됩니다.

두 번째로, Epitaxial Wafer는 Polished Wafer 위에 실리콘 단결정 층을 증착한 웨이퍼입니다. EPI 웨이퍼라고도 불리며, Polished Wafer와 같이 200mm/300mm 직경으로 생산됩니다. Logic Device 및 CMOS 이미지센서 등 비메모리 반도체의 제조에 사용됩니다.

 

 

 

 

지금까지 웨이퍼의 정의부터 재료, 명칭까지 살펴보았는데요! 여기서 끝이 아닙니다. 웨이퍼가 어떤 공정을 거쳐 만들어지는지, 핵심만 콕콕 짚어 정리한 웨이퍼 제조 공정 이야기! 다음편에 계속된답니다! 그럼 다음편에서 다시 만나요~!