웨이퍼 제조 공정

 

반도체 8대 공정 중 가장 기본이 되는 웨이퍼 제조 공정에 대해서 알아보도록 하겠습니다.

 

---

1) 웨이퍼란?

많은 분들이 아시는 것처럼 반도체의 기초가 되는 둥근 원판입니다.

현재 가장 많이 사용되는 웨이퍼 재료는 실리콘(Si)입니다.

따라서 실리콘(Si), 또는 갈륨 아세나이드(GaAs) 등의 단결정 기둥, 즉 잉곳을 적당한 두께로 얇게 절단한 원판입니다.

 

1-1) 웨이퍼 재료

위에서 언급하였듯이 주로 사용되는 웨이퍼 재료는 실리콘(Si) 입니다.

그렇다면 왜 실리콘이 가장 많이 사용될까요?

 

우선, 비용적인 측면에서 저렴합니다.

실리콘(Si)는 산소 다음으로 2번째로 많이 존재하는 원소입니다.

따라서 쉽게 구할 수 있기에 저렴하게 웨이퍼를 제조할 수 있는 것입니다.

 

다음으로는, 실리콘(Si)의 특성 때문입니다.

반도체의 개념은 무엇일까요?

면밀히 이야기 하자면 전기적 성질에 있습니다.

반도체라는 물질은 도핑과 같은 외부 영향에 의해 비저항 값을 낮추어 전류가 흐르지 않는 물체에서 전류가 흐르는 물체로 바뀔 수 있는 것을 의미합니다.

따라서 실리콘(Si)의 경우 적당한 밴드갭을 가지고 있기에 전기 전도도를 쉽게 조절할 수 있다는 장점이 존재합니다.

 

또한, 온도 변화에 따른 물리적, 기계적 성질 변화가 적습니다.

 

---

2) 웨이퍼 제조 공정 과정

 

1. 잉곳 제조

① Czochralski Technique (CZ)

: poly-Si를 녹인 실리콘 용액 위 표면에 Seed를 접촉시키고, 이를 천천히 회전하며 끌어올림으로써 단결정을 만드는 방법

 

장점 : 직경이 큰 웨이퍼를 생성 가능

단점 : 불순물 농도가 낮은 웨이퍼를 생성 한계

 

② Float Zone Technique (FZ)

: Polysilicon을 RF Coil을 이용하여 높은 온도에서 부분적으로 녹인 후, Seed 방향으로 단결정화 시키는 방법

 

장점 : 불순물 농도가 낮은 웨이퍼를 생성 가능

단점 : 직경이 큰 웨이퍼를 생성 한계

 

 

2. 잉곳 절단

다이아몬드 톱, 또는 와이어를 이용해 균일한 두께로 잉곳을 얇게 절단합니다.

 

 

3. 웨이퍼 표면 연마

잉곳을 절단하게 되면 표면이 균일하지 못하기 때문에 이를 매끄럽게 만들어주는 과정이 필요합니다.

 

① Lapping

: 원하는 웨이퍼 두께를 맞추기 위해 진행하는 공정

아래쪽의 플레이트와 위쪽의 플레이트가 서로 다른 방향으로 회전하면서 Diamond powder를 혼합한 용액을 사용해서 웨이퍼 표면을 깎아냅니다.

 

② Edge Grinding

: 웨이퍼 모서리를 둥글게 만드는 공정

 

③ Polishing

: 연마액과 연마 장비를 통해 웨이퍼 표면을 녹여 매끄럽게 만드는 공정

Lapping 공정을 진행한 후 웨이퍼 표면이 매우 거친 상태이기 때문에 용액을 이용하여 표면을 매끄럽게 갈아냅니다.

 

4. 웨이퍼 세척 및 검사

본격적인 공정에 들어가기 전 연마제 및 이물질을 제거하기 위해 웨이퍼를 세척 후 결함 검사를 합니다.

 

 

 

 

---

 

이상으로 웨이퍼 제조 공정에 대해서 알아보았습니다.

다음 포스트에서는 산화 공정에 대해 알아보도록 하겠습니다!

 

내용에 오류가 있거나 궁금한 부분이 있으시다면 댓글 주시면 감사하겠습니다.