반도체 공학 과제 (반도체 기본 공정 기술)

소개

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목차

1. 웨이퍼
2. 산화
3. 포토리소그래피
4. 식각
5. 확산
6. 이온 주입
7. 증착
8. 금속 공정
9. EDS
10. 패키징 (Packaging)

참고 자료

본문내용

웨이퍼란 반도체 직접 회로를 만드는 주요재료로 실리콘(Si), 갈륨 아세나이드(GaAs) 등을 성장시켜 얻은 단결정 기둥(Ingot)를 적당한 지름으로 얇게 썬 원판모양의 판 을 말한다. 대부분의 웨이퍼는 실리콘으로 만든다. 실리콘은 안정적으로 얻을 수 있는 재료이고 환경적으로 우수하다는 장점이 있다. 실리콘은 원가가 저렴하고 특성이 우수하며 열에도 강하다, 하지만 고출력이 필요한 전력 반도체는 실리콘만으로는 출력이 부족하거나 반도체의 크기가 너무 커질 수 있어 탄화규소 또는 질화갈륨과 같은 소재로도 웨이퍼를 제작한다.
실리콘으로 웨이퍼로 만들기 위해 먼저 뜨거운 열로 녹여 고 순도의 실리콘 용액을 만들고 실리콘 원기둥인 잉곳을 만들어야 한다. 잉곳은 실리콘 결정 성장기술인 초크랄스키법, 플로팅존법 등을 이용하여 얻을 수 있다. 초클라스키법은 결정 성장장치를 이용하여 도가니로 다결정 실리콘을 용해 및 서서히 끌어올려 성장시키는 방법으로 많이 이용되고 있는 기술이다. 단결정 실리콘을 내려서 녹아있는 실리콘 용액 위 표면에 접촉시키고 단결정 실리콘을 천천히 끌어올리는데 이때 단결정 실리콘이 끌어올려지면서 고상과 액상 사이의 계면에서 냉각이 일어나고 큰 단 결정체가 성장되어 잉곳이 만들어 진다.
그 후 얇은 웨이퍼를 만들기 위해 절단공정이 필요한데, 단결정 실리콘과 잉곳의 말단을 제거하고 식힌 잉곳을 다이아몬드 톱을 이용해 균일한 두께로 얇게 절단한다. 웨이퍼의 크기는 잉곳의 지름이 결정한다. 웨이퍼가 클수록 한 번에 생산할 수 있는 IC칩수가 증가하여 원가를 절감할 수 있지만 지름이 클수록 균일한 단결정 잉곳을 뽑아내기 힘들어 진다. 또한 웨이퍼가 얇을수록 웨이퍼의 장수가 많아지지만 충격에 약하고 가공하기 까다롭다는 단점이 있다. 절단 직후의 웨이퍼는 표면에 흠 결이 있고 매우 거칠어 사용할 수 없다. 이때 연마액과 연마 장비를 이용해 웨이퍼의 표면을 소자를 형성시킬 수 있도록 매끄럽게 만들어야 한다.

참고자료

· 한국 센서 연구소, 2019년 8월 7일, https://blog.daum.net/koreasensorlab
· 삼성 반도체 이야기, 2018년 10월 12일, https://www.samsungsemiconstory.com/
· ASML, 2017년 2월 15일, https://www.facebook.com/ASMLKR