반도체란 무엇인가? – 3편 [반도체 8대 공정] 소개 및 설명 / 그림으로 이해하기

반도체 8대 공정을 통해 어떻게 반도체 IC 칩을 만들까요?

사실..

 

IC칩의 핵심 소자인 단위반도체 MOSFET을 만드는 과정을  반도체 8대 공정과 매칭하려 했으나

MOSFET을 만드는 과정이 훨씬 복잡하더라구요. 그래서 단순한 모형으로 보여드리겠습니다 ㅠ

다른 포스팅들과 큰 차이가 없어 아쉽네요..

 

 

8대 공정을 그림으로 한 번 준비해 봤어요

 

 

 

① 웨이퍼 공정

웨이퍼 공정은 반도체 회로를 그려 넣을 기판을 만드는 공정입니다. 준비된 웨이퍼는 베어 웨이퍼(Bare Wafer)라고 부르며 도화지 같은 역할을 하죠. 회로가 그려지기 전이라 거울같이 매끄러운 표면을 가지고 있네요 웨이퍼는 주로 실리콘으로 만들어지는데 몇 가지 절차에 거쳐 만들어집니다.

잉곳을 만드는 방법은 쵸크랄스키법과 플로팅존법이 있습니다.

 

② 산화 공정

산화공정은 웨이퍼(Bare wafer)의 표면을 보호하기 위해 표면을 산화시키는 것입니다.

‘산화 공정’이란, 실리콘(Si) 기판 위에 산화제(물(H2O), 산소(O2))와 열에너지를 공급하여 이산화규소(SiO2) 막을 형성하는 공정을 말합니다.

이때 만들어지는 산화막은 회로와 회로 사이에 누설 전류가 흐르는 것을 막아줄 뿐만 아니라, 이온주입공정에서 확산 막아주는 역할, 식각 공정에서 엉뚱한 곳이 잘못 식각 되는 것을 막는 식각 방지막 역할을 합니다. 이렇게 다양한 종류의 보호막이 되어 웨이퍼를 지켜주는 것이죠

출처: https://www.skcareersjournal.com/897 [SK채용 공식 블로그]

 

 

 

③ 포토 공정

포토공정이란 준비된 웨이퍼 위에 빛을 이용하여 회로 패턴이 담긴 마스크 상을 비춰 회로를 그려 넣는 공정을 말합니다.회로를 설계하여 마스크에 그려 넣은 뒤 빛을 통과시킵니다.그 후 렌즈에서 빛을 모아 웨이퍼 위의 감광액에 비춥니다.그 후 웨이퍼에 현상액을 뿌리면 회로 모양대로 감광액이 벗겨집니다.

 

웨이퍼 위에 균일하게 입혀진 감광액(PR)은 빛에 어떻게 반응하는가에 따라 양성(positive) 혹은 음성(negative)로 분류됩니다. 양성 감광액의 경우 노광 되지 않은 영역을 남기고 음성 감광액의 경우 노광된 영역만 남겨 사용하게 되는데요.

현상 공정까지 마치게 되면 모든 포토공정이 끝나는데요. 각종 측정 장비와 광학 현미경 등을 통해 패턴이 잘 그려졌는지 꼼꼼하게 검사한 후, 이를 통과한 웨이퍼만이 다음 공정 단계로 이동합니다.

 

④ 식각 공정 (Etching)

식각공정은 산화막에 새겨진 감광액 모양대로 회로를 새겨 넣는 것을 말합니다.

그림에서 노랗게 표현된 실리콘 산화막을 깎아 내리는 것이죠!!

 

 

⑤ 박막공정 (Thin film)

박막공정이란 반도체가 원하는 전기적인 특성을 갖도록 분자 또는 원자 단위의 물질을 박막의 두께로
촘촘히 쌓는 것을 의미합니다.

 

⑥ 금속 배선 공정

금속 배선 공정이란 반도체의 회로패턴을 따라 전기길, 즉 금속선을 이어주는 과정입니다.

 

⑦ EDS(Electrical Die Sorting) 공정

EDS Test는 Electrical Die Sorting의 약자로, 전기적 특성검사를 통해 웨이퍼 상태인 각각의 칩들이 원하는 품질 수준에 도달하는 지를 체크하는 것에서 시작 됩니다. 그 후, 양품이 될 가능여부를 판단하여 수선(Repair)이 가능한 칩은 다시 양품으로 만들고, 불가능한 칩은 특정한 표시(Inking)를 통해 불량으로 판정하고, 다음 공정에서 더 이상 작업을 진행하지 않도록 합니다.

이 뿐만 아니라, 반도체 공정에서 EDS Test를 반드시 실행해야 하는 이유는 웨이퍼 제조 공정상의 문제점이나 설계상의 문제점을 조기에 발견하여 공정 및 설계 팀에 피드백을 줄 수 있기 때문입니다.

 

 

⑧ 패키징

일반적으로 패키징(Packaging)은 '상자에 채워 형태를 정리한다'는 사전적 의미를 가지고 있습니다. 하지만 반도체에서 패키징은 '반도체 칩을 탑재될 기기에 적합한 형태로 만든다'는 의미로 사용됩니다.

 

이 반도체 칩, 즉 집적회로(IC)는 기판이나 전자기기의 구성품으로서 필요한 위치에 장착되기 때문에, 그에 맞는 모양으로 전기적인 포장(Packaging)을 해야 합니다.

패키징은 다음과 같은 공정으로 이루워집니다.

 

 

반도체 3편은..ㅠ 어쩔 수 없이 이곳 저곳에서 많이 퍼오게 됐네요..

그래도 도움이 되셨으면 좋겠네요