반도체 공정은 크게 8개로 나누어져 있습니다.
삼성전자에서 나온 자료를 바탕으로 반도체 공정을 알아보도록 하겠습니다.
1) 웨이퍼제조
- 웨이퍼는 웨하스 과자에서 유래되어 이름붙여짐.
- 대부분의 웨이퍼는 모래에서 추출한 규소인 실리콘으로 만들어짐
- 모래를 뜨거운 열로 녹여 실리콘 용액을 굳히면 실리콘 기둥(잉곳)이 만들어짐
- 이 잉곳을 얇게 자르면 얇은 원형판, 웨이퍼가 만들어짐
- 거칠한 웨이퍼 표면은 매끄럽게 가공해주어야 하는데, 그 이유는 표면의 흠결이 회로의 정밀도에 영향을 주기 때문
- 웨이퍼의 지름은 크고, 두께는 얇아야 한번에 생산할 수 있는 칩수가 커지므로 이런 추세로 웨어퍼가 만들어짐
2) 산화공정
- 얇게 자린 웨이퍼는 아직 전기가 통하지 않는 부도체 상태이기 때문에 반도체 성질을 가질 수 있도록 하는 작업이 필요한데, 이를 산화공정에서 수행함.
- 산화공정은 웨이퍼 표면에 산소나 수증기를 뿌려, 균일한 산화막을 형성하는 과정임.
- 이렇게 생성된 산화막은 웨이퍼의 표면을 보호하고, 회로 사이의 누설전류가 흐르는 것을 방지함
- 실리콘을 산화시키면 산화실리콘(SiO2)를 얻게되는데, 이 물질은 절연 성능이 뛰어난 훌륭한 부도체 역할을 할 수 있고, 이를 통해 누설전류를 잘 막아줌.
- 참고로 웨이퍼 표면을 산화시키는 방법은 건식산화와 습식산화가 있는데, 두 방법 모두 웨이퍼를 전공 장비에 투입한 뒤 800~1,200도에 달하는 고온 환경에서 순수한 수증기 또는 산소 기체를 불어넣는 방식으로 이루어짐.
3) 포토공정
- 웨이퍼 위에 반도체 제조를 위해 설계된 회로를 그려내는 작업이 필요함.
- 산화막 위에 감광액을 도포하고, 회로패턴이 담긴 마스크에 빛을 투과시키면 회로도가 찍히게 됨.
- 마지막으로, 빛을 받은 웨이퍼에 현상액을 뿌려서 빛을 받은 영역과 받지 않은 영역을 선택적으로 제거함.
- 일련의 과정이 사진을 찍는 것과 비슷하다고 하여 포토공정이라고 이름붙여짐.
- 이 과정에서 사용되는 장비가 바로 노광장비임.
4) 식각 공정
- 필요 없는 부분(산화막) 등을 제거해주는 과정
- 액체(습식 식각)나 기체(건식 식각)의 부식액을 이용하여 식각을 하게 됨.
5) 증착 및 이온주입 공정
- 웨이퍼 위에 층층이 쌓인 회로와 회로를 구분하고, 보호하는 절연막(박막)이 필요함.
- 웨이퍼 위에 원하는 분자 또는 원자 단위의 아주 얇은 박막을 입히는 것을 증착 공정이라고 함.
- 또한, 순수한 반도체는 규소로 되어있어 전기가 통하지 않으나, 불순물을 넣어서 전류가 흐르게 하는 전도성을 갖게 해주어야 하는데, 이를 이온주입 공정이라고 함.
- 증착장비의 대표적인 기업으로는, 주성엔지니어링/유진테크/원익IPS/테스 등이 있음.
6) 금속 배선 공정
- 웨이퍼내에 전기적 신호가 잘 전달되도록 회로 패턴에 따라 전기가 통하는 길을 만들어 주어야 함.
이 과정을 금속배선공정 이라고 함.
- 전기가 잘 통할수 있도록 알루미늄, 티타늄, 텅스텐과 같은 금속재료를 이용하여 얇은 금속 막을 증착하여 전기가 잘 통할 수 있도록 해주는 과정.
- 이 단계(웨이퍼 가공 단계)까지를 전공정이라고 부름. 뒤에 나올 검사와 패키징 과정을 후공정으로 부름
7) EDS 공정
- 전기적 특성 검사를 통해 각각의 칩들이 원하는 품질 수준에 도달했는지 테스트하는 공정
즉, 양품인지 불량품인지를 검사하는 과정임.
- 수율이 높을수록 기술력 있는 반도체 회사로 인정받음.
8) 패키징 공정
- EDS공정을 거쳐 선별된 반도체 칩들은 기기에 탑재되기 적합한 형태로 만들어져야 함. 이를 위해 패키징 공정이 필요함.
- 한미반도체가 대표적인 후공정 업체
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