CWN(CHANGE WITH NEWS) - 알아두면 유익한 반도체 지식 -2편

지난주에는 반도체에 대한 전반적인 개념을 설명했습니다. 이번에는 반도체 제작 첫 번째 과정을 알아보도록 합시다.

반도체를 만들 때는 8개의 단계를 거치게 됩니다. 그래서 이를 ‘반도체 8대 공정’이라고 부릅니다. 반도체 8대 공정은 아래와 같습니다.

웨이퍼(Wafer) 공정 -> 산화 공정(Oxidation) -> 포토 공정 (Photo-lothography) -> 식각 공정(Etching) -> 박막 공정 -> 금속 배선 공정 -> EDS (Electrical Die Sorting) -> 패키징 (Packaging)

반도체 8대 공정 중, 첫 번째 단계인 ‘웨이퍼 공정’에 대해 알아보도록 하겠습니다.

1. 웨이퍼란?
반도체 회로를 만드는 데 사용하는 주재료입니다. 웨이퍼는 주로 모래에서 추출한 ‘실리콘’을 이용하여 만듭니다. 실리콘 이외에 ‘갈륨 아세나이드’ 또는 ‘저마늄’을 이용하여 만드는 웨이퍼도 존재하지만, 실리콘을 많이 사용하는 이유는 구하기도 쉬울뿐더러 열민감도나 반도체 제조 시 산화막 생성이 쉽다는 장점이 있기 때문입니다.

[출처 : KIPOST]

2. 웨이퍼 공정
위 사진에서 볼 수 있듯이 웨이퍼는 얇은 둥근 원판 같이 생겼습니다. 이는 앞서 설명했던 실리콘, 갈륨 아세나이드 등을 이용하여 성장시킨 원기둥 모양의 ‘잉곳(Ingot)’을 얇게 썰어 만듭니다.

바로 위 사진은 웨이퍼를 만들기 위해 필요한 잉곳입니다.

모래에서 추출된 실리콘 원료를 뜨거운 열로 녹여 고순도의 실리콘 용액을 만들고 이를 ‘결정 성장’시켜 굳힙니다. 결정 성장을 시키는 방법은 크게 ‘쵸크랄스키법(Czoshalski Technique)’과 ‘플로팅 존법(Float-zone)’으로 나누어 볼 수 있습니다.

이런 방법을 통해 만들어지는 실리콘 기둥을 잉곳이라고 부릅니다.

원기둥 모양의 잉곳을 원판 모양의 웨이퍼로 만들기 위해 잉곳을 얇게 써는 작업이 필요합니다. 이때, 실리콘 기둥 잉곳은 굉장히 단단할뿐더러, 무척이나 정교하고 정확하게 얇게 잘라야 웨이퍼가 만들어지기 때문에 굉장히 첨예하고 강력한 도구를 이용하여 절단해야 합니다. 따라서 ‘다이아몬드 톱’을 이용하게 됩니다.

이때, 잉곳의 지름에 따라 웨이퍼의 크기를 결정하게 되고, 웨이퍼의 두께가 얇고 지름이 클수록 생산할 수 있는 반도체 칩 수가 증가하게 됩니다.

아무리 날렵한 도구를 이용하여 절단했다 하더라도 절단 직후의 웨이퍼는 표면이 거칠어 회로 정밀도에 영향을 미칠 수 있기 때문에 웨이퍼 표면을 연마하는 작업을 해야 합니다.

이 모든 과정을 거쳐 만들어진 웨이퍼는 검사 과정을 거치게 됩니다. 검사 과정을 무사히 통과한 웨이퍼만이 웨이퍼 표면에 IC를 형성하고 가공 단계를 지나면 아래 사진과 같은 완성된 웨이퍼가 됩니다.

이상 웨이퍼 공정에 관해 설명했습니다. 다음에는 반도체 8대 공정 중 두 번째 단계인 산화 공정에 대해 알아보도록 하겠습니다.

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