반도체 8대 공정에 대해서 궁금합니다.

2019. 12. 23. 02:16

반도체에 관심이 생겨서 공부하다보니 반도체 8대공정이라는 것이 나오던데

반도체 8대 공정이 뭔가요? 그리고 각 각의 장비들이 뭐가 있나요??


총 2개의 답변이 있어요.

반도체 8대 공정은 일반적으로

 (1) 웨이퍼 제작공정 (2) 산화공정 (3) 포토리소공정 (4) 식각(에칭)공정 (5) 박막증착 공정 (6) 금속배선 공정 (7) EDS(Electrical Die Sorting) 공정 (8) 패키징공정으로 분류하고 있습니다.

 웨이퍼 공정 : 반도체 제작을 위한 첫 단계가 웨이퍼(Wafer)제조입니다. 이러한 웨이퍼는 모래에서 고순도(11N이상)의 폴리 실리콘(다결정 실리콘)을우선 추출을 합니다. 추출된 폴리실리콘은 단결정 성장방법 (주로쵸크랄스키 방법)을 통해 단결정 실리콘 잉곳(Ingot)을제작하며, 이후 이러한 잉곳을 얇은 판으로 잘라내고 사용 가능하도록 표면 가공까지 마무리한 것이 바로웨이퍼라 보시면 될 것 같습니다.  장비는쵸크랄스키에 쓰이는 흑연로가 대표 장비라고 보시면 될 것 같습니다.

- 산화공정 : 산화공정은 전자 회로를 구현하기 위해 산소(oxygen,O2)를 이용하여 웨이퍼 위에 전체적으로 막을 만드는 공정을 말합니다. 이 막은 산화공정용로(Furnace)내 800~1300°C 의 고온에서 산소나 수증기를 이용하여 만들기 때문에 실리콘 산화막(SiO2)또는 절연막이라고 합니다. 생성된 산화막은 회로 간에 누설전류 방지, 이온주입공정에서 확산(Diffusion) 방지, 식각공정에서 식각방지 역할 등을 하며, 또한 이후 공정 진행과정에서웨이퍼 표면에 부착될 수 있는 불순물로부터 표면을 보호하는 역할도 하게 됩니다. 산화공정은 보통 열산화방식을 많이 사용하고 열산화 방식에는 건식, 습식 산화가 있습니다.

- 포토공정 : 포토공정은 ASML 장비업체에서제공하는 설명자료를 참조하여 설명드리겠습니다. 포토(Photo)공정은포토 리소그래피(Photo Lithography)의 축약된 말로 설계를 통해 전자회로 패턴이 새겨진포토마스크(Photo Mask)에 회로가 설계된웨이퍼 위에 우리가 원하는 반도체 회로를 그려 넣는 과정입니다. 예전에는 MASK를 사용했지만 점점 선폭이 얇아지면서 지금은 빛을이용하고 있습니다. 이러한 포토공정은 반도체 공정의 꽃이라고도 불리고 있습니다. 대표적인 회사로 ASML이 있고,많은 분들이 반도체 공부 중에 시간을 투자하고 있는 공정입니다. 포토 공정 과정은 크게웨이퍼 위에 MASK 역할을 하는 감광액을 골고루 도포합니다. 감광액은 Photo resist라하고, 빛에 민감해서 빛에 의해 패턴이 형성됩니다. 패턴 형성을 위해 패턴이 있는 MASK에 빛을 통과시킵니다. 이때를 노광이라 부르고 빛을 선택적으로조사하는 과정을 말합니다. 이러한 과정을 거치면 웨이퍼 위에 회로 패턴이 그려지게 됩니다. 마지막으로는 현상액을 통해 빛이 노광된영역과 아닌 영역으로 나누어져 우리가 원하는 반도체 회로 패턴이 남겨지게 됩니다. 포토공정에서중요한 것은 빛의 조사 환경도 있을 수 있지만. 감광액의 빛에 대한감도 또한 중요합니다.

- 식각공정 : 식각은 쉽게 필요한 막질을 제외한 나머지를 제거하는 공정입니다. 위의 과정에서 포토공정을 통해 패턴을 형성했으면, 나머지 필요없는부분은 제거하는 과정입니다. 식각은 크게 가스로 깍아내는 건식과 화학액으로 깍아내는 습식이 있습니다. 습식과 건식의 차이 및 장단점은 꼭 공부해둬야하는 부분입니다. 우선건식은 가스를 사용하기 때문에 습식보다 방법이 까다롭고 비싸지만 현재 회로의 선폭이 얇아지면서 건식이 주목받고 있습니다. 정확한 반도체 소자의 회로를 위해서 포토공정뿐만 아니라 식각 또한 중요합니다.

- 박막공정 : 박막공정은 소자에 필요한 여러 층을 형성하는 과정입니다. 메모리 반도체에서는 각 저장창고가 되어야하는 셀이 필요한데 이러한 셀을 한층한층 박막 공정을 통해 형성하게됩니다. 박막 공정은 Thin film 공정으로 크게 물리적, 화학적 증착 방법이 있습니다. PVD, CVD라 하고 각 방법에따라 차이 및 장단점 또한 필수로 알아둬야 합니다. 소자가 점점 작아짐에 따라서 박막의 형성 또한 어려워지고있습니다. 따라서 금속을 제외한 박막공정에서는 물리적 증착 방법 보다 화학적 증착 방법이 사용되고 있습니다. 이렇게 형성되는 방막은 얇은 두께로 촘촘히 쌓이고 각각의 역할에 따라 전기적 특성을 갖게됩니다.

- 금속배선공정 : 금속배선공정은 위에서 형성된 박막 및 패턴들을 외부에서 전달되는전기에너지를 통해 사용할 수 있도록 배선을 까는 과정입니다. 쉽게 말해서 소자들을 동작시킬 수 있도록금속선을 형성해주는 과정입니다. 작은 소자에 금속선을 형성해주는 만큼 그 선들은 웨이퍼와의 부착성이좋아야하고 전기저항이 작아 전류가 잘 흘러야합니다. 또한 반복되는 공정속에서 열과 화학적인 반응에 금속특성이 변하면 안됩니다. 이러한 조건들 때문에 현재는 주로 W,Cu, Al를 사용합니다.

- EDS : EDS 공정이란 약 한달간의 공정을 거쳐 만들어진 반도체 소자를테스트를 통해 불량을 선별하는 과정입니다. 이때 수율은 '실제생산되어진 정상 작동 칩 수/설계된 최대 칩 수'가 됩니다. 수율이 좋을 수록 정상칩을 생산하는데 사용되는 비용이 적게 들어가는 것이고,하나의 웨이퍼에 수많은 칩이 설계되기 때문에 1,2% 차이에도 많은 칩수가 차이나게 됩니다. 그만큼 수율이 중요하기 때문에 수율을 높이기 위해서 어떠한 점들을 개선해야하는지 또는 어떤 고질적인 문제들이 있는지공부하고 개선할 필요가 있습니다.

- 패키징 : 패키지는 단어에서 들리는 것처럼 반도체 칩을 우리가 알고있는 모양으로자르고 포장하는 과정을 말합니다. 이때 공정되어진 칩들은 외부의 충격 및 환경으로 부터 보호되어야 하기때문에 외부와 단절되게 됩니다. 또한 외부의 전기적 신호로 소자가 작동되기 때문에 외부의 입출력 신호와연결될 수 있도록 전기적 연결을 하게됩니다.

(*출처 : https://kiyong91.tistory.com/16)

2019. 12. 23. 02:20
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    - 반도체 8대 공정은 일반적으로 (1) 웨이퍼 제작공정 (2) 산화공정 (3) 포토리소공정 (4) 식각(에칭)공정 (5) 박막증착 공정 (6) 금속배선 공정 (7) EDS(Electrical Die Sorting) 공정 (8) 패키징공정으로 분류하고 있습니다.

    2019. 12. 23. 09:29
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