[반도체 공정] 반도체 8대 공정

반도체는 이제 우리 생활에서 비중이 점점 더 커지고 있습니다. 오늘은 반도체의 공정에 대해서 알아보겠습니다.

반도체의 공정은 크게 8가지로 이루어집니다.

 

반도체의 8대 공정

웨이퍼 공정, 산화 공정, 포토 공정, 식각 공정, 박막 공정, 금속 배선 공정, EDS 공정, 패키징 공정입니다.

 

웨이퍼 공정

반도체의 핵심 재료인 웨이퍼를 만드는 공정입니다. 먼저 진공상태의 도가니 속에 높은 순도의 다결정 실리콘을 넣고 녹입니다. 그리고 단결정 실리콘으로 만든 시드를 살짝 담근 다음 천천히 돌려가며 꺼내어 냉각하면 실리콘 잉곳이 만들어집니다. 이제 잉곳을 자를 차례입니다. 웨이퍼의 두께가 얇을수록 원가가 절감되며 지름이 커질수록 한 번에 만들어지는 반도체 칩의 수량이 증가하므로 다이아몬드를 사용하여 얇게 절단합니다. 이후 얇게 잘린 웨이퍼의 표면을 연마하고 세척 및 검사를 마치면 반도체의 기본 재료인 웨이퍼가 완성됩니다.

 

마스크 공정

마스크 공정은 회로를 설계하고 빛을 쬐어 사진을 인화하는 것처럼 유리판 위에 회로를 그려 마스크를 제작하는 공정입니다. 반도체 회로는 미세하기 때문에 마스크를 웨이퍼보다 크게 만듭니다.

 

산화 공정

산화공정은 건식과 습식 두 가지로 나뉘는데 건식 산화는 산소기체와 반응시켜 산화막을 형성시키고 습식 산화는 산소와 수증기를 반응시켜 산화막을 형성시킵니다. 건식 산화 방식의 경우 순수 산소만을 사용하기 때문에 산화막 생성 속도가 느립니다. 이에 주로 얇은 막을 만들 때 사용합니다. 습식 산화는 산소와 수증기를 함께 사용하기 때문에 산화막 생성 속도가 빨라 두꺼운 막을 만들 때 사용합니다.

 

포토 공정

포토 공정은 빛을 이용하여 회로 패턴이 담긴 마스크를 웨이퍼 위에 그리는 과정입니다. 감광액 도포, 노광 공정, 현상 공정의 순서로 진행됩니다. 이 중 노광 공정은 레이저 장비를 사용하여 마스크 위에 그려진 회로 패턴에 레이저를 통과시켜 웨이퍼에 회로 패턴을 그리는 공정입니다.

 

식각 공정

식각 공정은 부식액 또는 건식 산화를 이용하여 불필요한 회로 부분을 제거하는 공정입니다. 건식 식각의 경우 플라즈마 상태에서 필요 없는 부분을 선택적으로 제거하는 방식이며 습식 식각의 경우 부식액을 접촉하여 감광액이 없는 부분만 제거하는 방식입니다. 점점 미세해지는 나노 방식의 필요성에 따라 건식 식각이 점차 확대되는 추세입니다.

 

박막 공정

 

박막 공정은 증착과 이온 주입으로 진행됩니다. 먼저 웨이퍼 위에 박막을 입힙니다. 증착 방법은 물리적, 화학적, 플라즈마 CVD 방법이 있습니다. 세 가지 중 플라즈마 CVD 방법이 가장 많이 사용됩니다. 이후 반도체가 전기적인 성질을 갖도록 증착한 뒤 이온을 주입합니다. 회로 패턴과 연결된 부분의 불순물들을 이온화시켜 웨이퍼 내부에 침투시켜서 전기적 성질을 갖게 해 줍니다.

 

배선 공정

반도체의 회로 패턴을 따라 금속 라인을 연결해 주는 공정입니다. 금, 배금, 은, 알루미늄, 텅스텐 등의 금속이 사용됩니다. 

 

EDS 공정

EDS 공정은 전기적인 특성을 검사하는 테스트 공정입니다. 이를 통해 각 반도체 칩의 품질을 확인할 수 있습니다. 수선 가능 여부도 체크하여 수선이 필요한 칩은 수선하여 재가공하고 불가능한 칩은 이후 공정에서 제외됩니다.

 

패키징 공정

큰 원형 모양의 웨이퍼를 다이아몬드 블레이드를 이용하여 절단해 각각의 반도체 칩으로 만듭니다. 정상 작동하는 칩을 선별하여 리드 프레임 위에 배치한 후 가느다란 금선을 이용하여 연결합니다. 이후 화학 수지로 덮어 금선 부분을 보호하는 작업까지 완료하면 패키지 공정이 마무리됩니다.