반도체 8대 공정이란?
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안녕하세요 :)
이번 포스팅에서는 반도체 8대 공정에 대해 소개해드리겠습니다.
먼저 순서를 살펴보면,
① 웨이퍼 제작
② 산화공정 (Oxidation)
③ 포토공정 (Photo Lithography)
④ 식각공정 (Etching)
⑤ 박막, 증착 공정 (Thin flim, Deposition, 전기적 특성을 갖게 하는 공정)
⑥ 금속화과정 (Metallization, 금속 배선 공정)
⑦ EDS (Electrical Die Sorting)
⑧ 패키징 (Packaging)
순으로 진행된다고 합니다.
이어서 순서대로 더욱 자세한 소개를 해드리겠습니다.
① 웨이퍼 공정
웨이퍼란 반도체의 기본 재료로 규소나 갈륨비소를
이용해 만든 원기둥을 디스크모양으로 얇게 잘라 만든 것이라고 합니다.
비용적인 측면이나 전기적 요소를 고려해 주로 Si가 쓰이고
Si는 주로 규석이나 규산염의 형태로 존재하므로 이를 다결정 실리콘으로 바꾸어 준 후,
물리적 정제방법을 사용하여 단결정 실리콘으로 바꾸어줍니다.
그 후, 물리적 정제 방법을 통해 단결정 실리콘으로 바꾸어 주는데
CZ 성장법과 FZ 성장법을 이용하고 그 결과 ingot을 얻게된다고 합니다.
얻은 ingot을 다이아몬드 톱을 이용해 얇게 잘라주게 되면 웨이퍼를 얻게되는 것이고
절단 후의 웨이퍼는 표면이 거칠어 공정과정에 사용할 수 없으므로
기계, 화학적 방법으로 Polishing을 해 표면을 매끈하게 만듭니다.
② 산화공정 (Oxidation)
웨이퍼를 산화시켜 웨이퍼 표면에 산화막을 만드는 과정입니다.
Polishing 직후의 웨이퍼는 전기가 통하지 않는 순수상태이므로
전기적 특성을 띄게 하기 위해 불순물을 주입해 주는 등
여러 과정을 거쳐야 하는데 그 전에 작업해주는 것을 산화공정이라고 합니다.
SiO2를 만들어 주는 이유는?
ⅰ) 확산공정에서의 보호막 역활 (selective masking)
ⅱ) 표면의 보호 및 안정화 역활 (surface passivation)
ⅲ) 표면의 전기적인 절연 및 유전 역할 (surface dielectric)
ⅳ) 소자간의 격리 역할 (isolation)
ⅴ) 표면의 불순물을 제거하는 역할 (surface cleaning)
산화막 형성에는 여러가지 방법이 있지만 고온에서
웨이퍼상에 SiO2를 형성하는 열산화 방법을 주로 사용한다고 합니다.
③ 포토공정 (Photo Lithography)
회로의 이미지를 가진 mask를 이용해 회로를 웨이퍼 표면 위에
그대로 현상해 원하는 패턴을 형성하는 과정입니다.
④ 식각공정 (Etching)
포토공정에서 나타낸 감광막 패턴이 형성된 웨이퍼의 표면을 선택적으로 제거하는 과정입니다.
감광막을 이용한 선택적 에칭 공정과 감광막을 이용하지 않는 전면 에칭 공정으로 구분하는데요.
선택적 에칭 공정은 증착하고자 하는 부분을 제거하는 것을 뜻하고,
전면 에칭 공정은 제조 공정상에서 생기는 SiO2 및 실리콘 기판의 불순물 제거에 사용됩니다.
⑤ 박막, 증착 공정
반도체 칩은 하나의 회로로 구성된 것이 아니라
여러개의 회로가 층층이 쌓여있는 구조로 제작됩니다.
따라서 전기적 특성을 띄는 물질을 매우얇게 층층히 형성시켜야 하는데,
이를 박막이라고 합니다.
증착은 웨이퍼 위에 전기적 특성을 띄는 물질을 박막으로 밀착시키는 방법입니다.
⑥ 금속화과정 (Metallization, 금속 배선 공정)
산화, 포토, 식각, 증착 과정을 통해 만든 소자들을
상호 연결하여 회로의 기능을 갖도록 하는 과정입니다.
⑦ EDS (Electrical Die Sorting)
웨에퍼 상태에서 여러 검사를 통해 각각의 칩들의 상태를 확인하는 과정입니다.
이 과정을 통해 웨이퍼 제조 공정상의 문제점이나
설계상의 문제점을 조기에 발견해 공정 및 설계과정에
피드백을 줄 수 있다는 장점이 있습니다.
⑧ 패키징 (Packaging)
검사가 끝난 웨이퍼 상의 각각의 칩들을 분리시키고
도선을 접착 시킨 후에 몰딩 화합물로 밀봉하는 공정을 말합니다.
읽어주셔서 감사합니다 :-)
`19.02.07(updated. `19.02.08)