[반도체공정] 웨이퍼 제조

제 블로그가 디지털 디자인 위주로 쓰여있긴 하지만,

반도체를 공부하려면 어느정도 공정 지식이 있어야 합니다.

 

공정에 대해 전반적으로 알고 있으면 나중에 합성을 할 때에도 도움이 되지 않을까 싶네요.

 

오늘은 흔히 8대 공정이라고 부르는 공정 과정 중 첫 번째인 웨이퍼 제조를 알아보려고 합니다.

 

 

Wafer 제조

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웨이퍼는 반도체를 만들기 위해 필요한 기판입니다.

 

Si, GaAs, SiC, GaN 등 여러 종류의 물질을 이용하여 웨이퍼를 제조합니다.

 

현재는 주로 Si (실리콘)을 사용하지만 전력반도체 시장이 커지면서,

다른 물질에 대한 연구도 활발해지고 있는 추세입니다.

 

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웨이퍼를 만들기 전에 초고순도의 실리콘 기둥을 뽑아냅니다.

이것을 잉곳 (Ingot)이라고 합니다.

 

잉곳을 만드는 방법은 대표적으로 두 가지가 있습니다.

 

초크랄스키 공법 (Cz method)

초크랄스키 공법은 다결정 Si를 녹여서 고체 단결정 실리콘 seed와 접촉하여 성장시킵니다.

 

Seed를 끌어올리면 만나면서 냉각되어 단결정 Ingot이 성장합니다.

 

특징: 도가니가 녹아서 불순물이 생길 수 있음, 저렴

 

플로팅존 공법 (Fz method)

다결정 Si 주입봉을 회전시킵니다.

 

이후 녹아서 액체 상태가 되면 단결정 Si seed와 접촉합니다.

 

상하로 움직이면서 단결성 Ingot이 성장하는 방식입니다.

 

특징: 도가니와 접촉하지 않아서 불순물이 생기지 않음, 비쌈

 

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Ingot을 만들었으면 이제 잘라야겠죠?

 

다이아몬드 톱을 이용해 웨이퍼를 Slicing 해줍니다.

 

이때 웨이퍼는 얇을수록 좋고, 지름은 클 수록 좋습니다.

 

왜냐하면 한 웨이퍼에 만들 수 있는 칩은 한정적인데

웨이퍼는 원 모양이라 가장자리 부분은 버려집니다.

 

쉽게 생각을 해보면 얇고 클수록 이용한 Si 대비 많은 칩을 생산할 수 있습니다.

 

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다음은 연마입니다.

 

뉴스나 신문에서 웨이퍼를 보면 거울처럼 반짝거립니다.

 

원래 그렇게 나오는 것이 아니라 Polishing을 했기 때문입니다.

 

더 깔끔하게 연마할수록 칩의 완성도는 높아집니다.

 

연마는,

1. Edge Rounding
2. Lapping
3. Wet Etching
4. CMP

이런 순서를 거치면서 깔끔하고 반짝이게 됩니다.