반도체 제조공정 간단히 정리

반도체 제조 공정: 사진으로 보는 미세한 세상

반도체 제조 공정은 눈으로 직접 보기 어려운 미세한 작업들의 집합체입니다. 하지만 사진을 통해 각 공정의 특징을 더욱 생생하게 살펴볼 수 있습니다.

1. 웨이퍼 제조

실리콘 잉곳은 순수한 실리콘을 녹여 만든 원통형 막대입니다. 이 잉곳을 얇게 잘라 웨이퍼를 만들죠.

 

잉곳[Ingot]
고온에서 녹인 실리콘으로 만든 실리콘 기둥.

대부분의 웨이퍼는 모래에서 추출한 규소, 즉 실리콘으로 만든다. 규소는 모래에 많이 들어있는 물질로서, 반도체 원료로 쓰이기 위해서는 정제과정이 필요하다.

그래서 초크랄스키법 같은 실리콘 결정 성장기술을 이용하는데, 실리콘을 뜨거운 열로 녹여 고순도의 실리콘 용액으로 만들고, 이것을 균일한 둥근 막대 모양의 단결정으로 식힌다.

여기서 성장된 단결정이 바로 ‘잉곳(ingot)’으로 이 것을 다이아몬드 톱을 이용해 균일한 두께로 절단하면 웨이퍼가 된다.

실리콘 잉곳

 

웨이퍼는 반도체 회로가 새겨지는 기판입니다. 웨이퍼 하나에 수많은 칩이 만들어집니다.

Wafer

얇은 원형의 모양으로 구워낸 빵이나 쿠키를 뜻하는 단어로 가톨릭의 성체성사에서 사용하는 제병도 웨이퍼의 일종이다.

현대에는 얇게 구운 빵이나 쿠키 사이에 잼이나 쿠키를 바른 과자류도 웨이퍼로 부르고 있으나 한국에서는 일본식 명칭인 웨하스가 통용되고 보통 웨이퍼라고 하면 반도체의 재료를 가리킨다.

 

웨이퍼

 

2. 전공정

포토리소그래피는 웨이퍼 위에 원하는 회로 패턴을 그려 넣는 과정입니다. 마치 사진을 인화하는 것과 비슷합니다.

포토리소그래피 과정

 

 

 

 

식각은 포토리소그래피로 만들어진 패턴대로 웨이퍼 표면을 깎아내는 과정입니다.

식각 과정

 

 

 

 

증착은 웨이퍼 위에 얇은 막을 쌓아 다양한 기능을 부여하는 과정입니다.

 

증착과정

 

 

3. 후공정

다이싱은 웨이퍼를 작은 칩(다이)으로 자르는 과정입니다.

개별칩으로 분리(Singulation)하는 웨이퍼 다이싱 방식의 변천

 

초창기 스크라이브 다이싱 방식: 스크라이빙 후 물리적 분리(Breaking) @ 직경이 6인치 이하 웨이퍼

 

 

패키징은 칩을 보호하고 외부 회로와 연결하기 위한 과정입니다.

패키징 과정

 

 

전체적인 공정

 

반도체 제조 공정 전체 과정

 

위의 사진들을 종합하여 반도체 제조 공정의 전체 과정을 나타낸 이미지입니다.

주의: 반도체 제조 공정은 극도로 청정하고 정밀한 환경에서 이루어지기 때문에, 실제 공정 사진을 공개하기는 어렵습니다. 위의 이미지들은 대부분 개념을 설명하기 위한 그림이나 모식도입니다.