유명한 반도체 8대공정에 대해 알아보기 이전에 이것을 왜 해야하는지 이유를 알아야겠죠?
우선 반도체를 다른 포스팅에서 도체,부도체 개념으로 설명했지만 이는 학문적으로 표현한 것으로
실생활에서 쓰이는 반도체란 용어는 제품을 명칭하는 것으로 반도체 소자들을 말합니다.
그리고 반도체 공정은 이런 반도체 소자를 만들기 위한 공정입니다
반도체소자는 Passive device 와 Active device 로 구분되죠
*Passive device : 어떤 전기적 신호등을 변형시키는 특성을 가진 전기/전자 소자
* Active device : 전기적 에너지를 소모,저장,전달만 하는 전기/전자 소자
그리고 이러한 소자에는 conductor insulator semiconductor 가 있습니다.
conductor 는 전기를 통하는 길을 제공하고 insulator 는 전기를 막으며 semiconductor 는 이러한 전기신호들을 조절하는 역할(웨이퍼)을 합니다. 이러한 소자들을 엮어 회로를 만든것을 IC(integrated circuit)이라고 하는데 소자는 공정에 따라 아주 미세한 차이로 큰 특성 차이를 나타내기 때문에 우리는 우수한 소자를 만들기 위해 이러한 공정을 배워야합니다.
출처 : 삼성반도체이야기
이건 반도체에 대한 전반적인 내용을 다룬 포스팅에서 보셨죠..?!
간단하게 흔히 말하는 반도체 8대 공정은 저러한 과정들로 이루어져 있습니다
앞으로의 포스팅에서 하나하나 자세히 알아보려고 하니 이번엔 8대공정에 뭐가 있는지만 이렇게 보여드릴게요. 간단하게 위 공정들에 대해 설명을 덧붙이자면
(1)웨이퍼제작 : 둥근 원판의 웨이퍼를 제작하는 공정
-전공정(FAB)-
(2)산화 공정 : 웨이퍼 표면에 산화막을 형성하는 공정
(3)포토 공정 : 반도체 회로를 그려넣는 공정
(4)식각 공정 : 불필요한 부분을 깎아내는 공정
(5)증착.이온주입 공정 : 불소/인/비소등 불순물을 투입하여 증착하는 공정
(6)금속배선 공정 : 회로패턴 따라 금속선 연결
-후공정(packaging)-
(7)EDS 공정(Test) : 불량품 검사
(8)패키징 공정 : 반도체 보호를 위한 포장
우리는 이런 공정을 통해 소자들을 만들고 그러한 소자들로 구성된 반도체(CMOS)를 제작합니다
*CMOS = nMOS+pMOS
그리고 간단하게 이전 포스팅에도 언급했던 웨이퍼제조에 대해서 다뤄보겠습니다
웨이퍼는 굉장히 고순도의 Si 결정체로 반도체의 토대가 되는 재료입니다.
이렇게 고순도로 Si 결정체를 뽑아내는 방법에는
초크랄스키법(Czochralski method) 과 플로팅존(Floating-zone method)가 있습니다
초크랄스키법은 SiO2의 형태로 있는 모래를 도가니(crucible)에 넣고 가열 후 굳히는데 이때에 단결정의Si seed를 담구고 이것을 들어올리면 고상과 액상사이에서 냉각이 일어나고 이로인해 균일하게 단결정의 Si이 성장하면서 잉곳을 생성하는 방법입니다. 가열 과정에서 도가니가 일부 녹아 불순물로 작용해 고순도의 웨이퍼 공정에 문제가 생기기에 이점이 위 공정의 단점으로 꼽히지만 제조 비용이 비싸지 않아서 상업적으로 굉장히 메리트 있는 공정입니다.
출처:https://www.youtube.com/watch?v=AMgQ1-HdElM
그리고 플로팅 존법은 다결정(poly crystaline) Si의 잉곳을 만든 후에 열선(coil)을 잉곳의 하단에서부터 올리면서 다결정의 잉곳을 녹이며 seed의 모양에 맞춰 단결정(single crystal)의 Si으로 성장시킵니다.
이 공정은 도가니와 접촉하지 않기 때문에 도가니에서 녹아나올수있는 불순물들을 포함하지 않기 때문에
고순도의 웨이퍼를 얻어내는데 유리합니다. 다만 비용이 많이 드는 공정이므로 특수한 경우에만 사용합니다.
출처 : https://www.youtube.com/watch?v=TeOWxyBrd_k
잉곳이 완성되면 Flat 하게 절단을 해서 Flat zone을 형성하는데 이는 결정방향을 알기 위함으로 결정의 방향에 따라 성질이 크게 달라지기 때문에 이러한 Flat zone 을 형성합니다.
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