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[반도체 공정] 반도체? 이 정도는 알고 가야지 : (1) 웨이퍼 공정

반도체에 관심이 있는 사람이라면 ‘반도체 8대 공정’이라는 말은 들어보셨겠죠? 반도체 8대 공정이란 반도체의 완성까지 거치는 수 많은 과정을 8개의 큰 공정으로 구분한 것을 말합니다. 그래서 오늘부터 본 에디터가 반도체 8대 공정에 대한 이야기를 알기 쉽게 설명해드리려고 하는데요! 그 첫 번째 이야기 바로 ‘웨이퍼 공정’입니다.


SK Careers Editor 이미진


 


1. 웨이퍼를 만드는 데 필요한 재료 : 실리콘

웨이퍼를 만들기 위해서는 실리콘이 필요합니다. 실로콘은 지구상에 아주 풍부할 뿐만 아니라, 독성이 없어서 환경적으로 우수하다는 장점을 가지고 있죠. 혹시 반도체 집적회로(Semiconductor Intergrated Circuit)에 대해 들어 보셨나요? 반도체 집적회로는 많은 소자를 하나의 칩 안에 집적한 전자부품을 말하는데요. 다양한 기능을 처리하고 저장하기 위해 만들어졌죠. 그리고 ‘웨이퍼(Wafer)’란 그 집적회로를 올리기 위한 기반을 말합니다. 웨이퍼는 대부분 모래에서 추출한 규소, 바로 실리콘(Si)을 성장시켜 만든 단결정 기둥을 적당한 두께로 얇게 썬 원판물입니다. 

 

초크랄스키법(출처: https://en.wikipedia.org/wiki/Czochralski_process#/media/File:Silicon_seed_crystal_puller_rod.jpg)


2. 웨이퍼 제조 공정


1) 잉곳(Ingot) 만들기

실리콘은 모래에서 추출합니다. 이를 반도체 재료로 사용하기 위해서는 정제 과정을 거칩니다. 순도를 높이는 과정이죠. 고순도로 정제된 실리콘(Si) 용액을 주물에 넣어 회전시키면 실리콘 기둥이 만들어지는데요. 이를 잉곳(ingot)이라고 부릅니다. 이 잉곳은 실리콘 결정 성장기술인 초크랄스키(Czochralski)법 또는 플로팅존(Floating Zone)법 등을 이용하여 얻을 수 있습니다. 수 나노미터(nm)의 미세한 공정을 다루는 반도체용 잉곳은 실리콘 잉곳 중에서도 초고순도의 잉곳을 사용합니다.


2) 잉곳 절단하기(Wafer Slicing)

: 잉곳의 말단을 제거하고, 다이아몬드 톱을 이용하여 균일한 두께의 얇은 웨이퍼(Wafer)로 절단합니다. 잉곳의 지름이 웨이퍼의 크기를 결정하죠. 이때, 사용할 수 있을 정도에서 얇게 절단할수록 제조비용이 절감이 돼서 최근엔 점점 얇게 절단하고 있다고 합니다. 지름의 크키 또한 커지는 게 대세인데요. 이 역시 넓을수록 많은 양의 반도체 칩을 제조할 수 있기 때문이랍니다.


3) 웨이퍼 표면 연마하기(Lapping, Polishing)

1), 2) 과정을 통해 만들어진 웨이퍼는 표면이 아주 거칠고 울퉁불퉁한 흠결이 많기 때문에 실제 반도체 공정에 이용하기 힘듭니다. 따라서 표면을 연마하여 매끄럽게 만들어주어야 하는데요. 연마액과 연마 장비를 통해 웨이퍼 표면을 매끄럽게 갈아냅니다.





3. 반도체 웨이퍼 명칭

: 아직 가공되기 전의 웨이퍼에 여러 단계의 물리적, 화학적 가공을 거쳐 표면에 IC를 형성시키게 됩니다. 이렇게 IC칩까지 완성된 웨이퍼의 각각의 명칭을 설명해드리겠습니다.


1) 웨이퍼(Wafer)

: 반도체 집적회로를 만드는 데 사용하는 주요 재료로, 주로 실리콘, 갈륨, 아세나이드 등을 성장시켜 얻은 단결정 기둥을 적당한 지름으로 얇게 썬 얇은 원판 모양의 판을 말합니다.


2) 스크라이브 라인(Scribe Line)

: 칩 사이의 경계로, 아무 전자회로가 없는 부분이며, 웨이퍼를 개개의 칩으로 나누기 위한 분리 선을 말합니다. 다이아몬드 톱으로 잘라낼 수 있는 폭을 말하는 것이지요.


3) 플랫존(Flat Zone)

: 둥근 웨이퍼의 구조를 판별하기 위해 만든 평평한 부분을 말하며, 플랫존은 웨이퍼 가공 시에 기준 선이 됩니다. 이 플랫존을 기준으로 웨이퍼의 수직, 수평을 판단하게 되는 것이죠.


4) 다이(Die)

: 둥근 웨이퍼 위에 작은 사각형들이 밀집되어 있는데, 이 사각형 하나하나가 전자 회로가 집적되어있는 IC칩을 말합니다.


오늘은 반도체 공정 중 가장 기초가 되는 웨이퍼 공정에 대해 알아보았습니다. 이제 웨이퍼가 무엇인지, 어떤 재료로 만들어지는지, 어떻게 만들어지는지 조금이나마 아시겠죠? 앞으로 남은 공정도 알기 쉽게 설명해드리겠습니다. 기대해주세요! 그럼 안녕~ :->




Posted by SK Careers Journal skcareers

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  1. 재료(공정) 2017.07.20 18:12 Address Modify/Delete Reply

    좋은 글 감사합니다!!
    면접 대비 용으로 기본적인 지식 GOOD!!

  2. to electronic 2017.07.26 15:32 Address Modify/Delete Reply

    진짜 좋은글 감사합니다.다음 공정 소개글도 기다려집니다.감사합니다ㅎㅎ

  3. 응?응! 2017.08.04 17:27 Address Modify/Delete Reply

    하이닉스 자체적으로 웨이퍼와 산화 공정을 하나요?