한국항공대학교 항공재료공학과 황완식IC CARD의 역사및 정의Contents국내외 IC CARD 산업IC CARD의 종류와 구조IC CARD의 장점IC CARD의 응용 분야역 사ISO(International Organization for Standardizion) IC(Intergrated Circuit)가 하나 이상 삽입되어 있는 카드의 총칭 Smart Card Forum An intergrated circuit card with memory capable of making decisions Chip Card, Microprocessor Card, CPU card 연산기능 강조 Super smart card, Crypto Card 저장, 연산, 고도의 보안 기능정 의플라스틱 카드+ 소형집적회로(IC)종 류접촉식 카드(contact card) 비접촉식 카드(contactless card) 겸용카드데이터가 읽히는 방식접점의 잦은 접촉 (전기적 충격, 손상) 고도의 보안 (특정 암호화 알고리즘)구 조 ( 접촉식 카드 contact card )특별한 보안 금전 가치저장연산소자와 기억소자는 접촉식과 동일데이터 저장 용량이 적다 가격 비쌈 외부환경에 강함 칩의 파괴 위험 적음구 조 ( 비접촉식 카드 contactless card )교통수단 출입보안카드 판독기에서 자기장발생코일형 루프안테나CICC(Contactless Integrated Circuit(s) Cards Close Coupling Communication Card형 4.9157MHz. RCCC(Remote Couling Communication Card) : 13.56MHz구 조 ( 비접촉식 카드 contactless card )IC 카드에 내장된 코일(정전기 유도 현상)IC카드내(전원공급)저장된 정보를 읽음판독기로 데이터를 전송.IFD비효율적인 활용 높은 제조단가하드웨어 자원 (독립된 메모리의 사용)소프트 웨어 자원 (별도의 운영체제 존재)구 조 ( 하이브리드 카드 Hybrid card )접촉식 카드비접촉식 카드접촉/비접촉식 카드 기능이 모두 마비되는 경우가 존재 (공유되는 메모리 영역이 훼손 당할 경우 )구 조 ( 콤비카드 Combi card )접촉식 카드비접촉식 카드상호 공유(통합 효과)대용량의 데이터 저장 공간 보안 능력 하나의 카드로 다양한 응용 편리함. 오프라인과 온라인 가능 수정 삭제 재저장이 가능데이터 저장 한정 데이터의 변환 복제가 가능. 손상(마로) 데이터 손실 자기성 물체 접촉 데이터 손실 재 사용 불가 읽기 전용으로 활용.IC CARDM S장 점 ( IC CARD와 MS 비교)IC CARD장 점 ( 주목 받는 이유 )다양한 기능고도의 미디어 기능 내포높은 보안성과 안정성정보처리 기능 프로그래밍 기능1인프라 구축 용이 다양한 접속성과 확장성 Off-line거래 적합보안을 위한 암호화 복제 어려움응 용IC CARD응 용 (통신 서비스 Communication )다양한 서비스 보안수단마스터와 비자 : 2003까지 유럽 2006년 아태지역 대상 MS 형 신용카드를 IC CARD로 전환할 계획음성통화 서비스를 위한 지불 수단 FAX, e-mail과 같은 데이터 통신 서비스를 위한 지불 수단 인터넷 액세스 제어 수단 Internet Kiosk에서의 전자상거래를 위한 지급결제 수단지불 매체의 고도화공중전화 서비스안전하고 신뢰성 있는 지불수단과 보안을 확보데이터의 기밀성(Confidentiality) : 제 3 자의 도청방지 인증 (Authentication) : 정보를 보내오는 사람의 신원확인 무결성(Integrity) : 정보 전달중 정보 훼손여부 확인 부인방지(Nonrepudiation) : 정보제공자의 정보제공 부인 방지전자화폐, 신용카드, 전자수표, 전자이체 전자지불시스템지불방식은 스마트 카드전자지갑(스마트 카드형 전자화폐)서비스도 추가함으로써응 용 ( 전자 상거래 )금융 업무의 전산화지급 결제수단의 전산화 지불 매체의 전자화사용자의 편의 및 보안문제IC CARD현금이나 MS카드 보안성 향상 테이터 저장 능력 개선 전자금융 서비스 중요한 지불 및 보안 수단 역할 수행응 용 ( 금융 기관 )응 용 ( 교통 분야 )대중교통(버스, 지하철) - 13.56MHz 저주파 사용(5~10cm 정도의 근거리) - 사용자에게 동전의 소지나 환전 등의 불편함 제거 - 서비스 제공자에게 유연성 있는 요금정책 - 지불시스템의 유지관리 비용 절감, 보안의 향상 고속도로 및 유료 교량 시설 - 5.8GHz대의 고 주파수를 사용 - 자동요금징수시스템(ETC: Electronic Toll Collection) 구축 - 차량 자동인식기술(Automatic Vehicle Identification)프 랑 스 : 1993 지하터널 통행료(1200/Hr non-stop 통과) 독 일 : 1993 3000대의 택시에 카드 리더기 설치 한국(부산) : 1996 요금 지불 수단으로 도입 1998부터 전면 확대응 용 ( 여러 활용 분야 )대용량의 데이터 저장 공간 보안 능력 하나의 카드로 다양한 응용 편리함. 오프라인과 온라인 가능 수정 삭제 재저장이 가능IC CARD국내 IC CARD ( 기술 현황 및 표준 규격 )주요 기술현황칩 제 조 : 삼성전자, LG정보통신, 현대전자 아직은 핵심적인 칩 제조분야에서 국내 기술이 미흡 세계 5대 IC카드 제조 국 중 칩운영체제 : 국내 기업 기술 확보하고있으나, 외국에 비교 열세 대부분의 COS는 외국 카드 제조사의 것을 그대로 사용 카 드 제 조 : 최종적인 카드 제작단계에 이르면 주로 인쇄 업체 카 드 단 말 : 국내 기술이 세계적으로 뒤지지 않음 아직 국내 수요가 받쳐주지 못함표준 및 규격 동향한국은행 1995년 전자금융 추진을 위한 금융 IC카드 및 전자지갑 규격에 착수 1998년 금융 IC카드(전자지갑 포함)규격을 제정, 발표IC CARD국내 IC CARD ( 전자 화페 사용 동향 )2000년 마스트의 Mondex 카드를 필두로 전자화폐 상용화 서비스개방형 전자화폐32-bit CPU대용량 메모리개방형 플랫폼산업자원부카드비용의 증가상용화 어려움신뢰성대용량의 데이터 저장 공간 보안 능력 하나의 카드로 다양한 응용 편리함. 오프라인과 온라인 가능 수정 삭제 재저장이 가능IC CARD국외 IC CARD ( 산업 동향 ){nameOfApplication=Show}
Wafer실리콘 웨이퍼(Silicon Wafer)다결정의 실리콘을 원재료로 하여 만들어진 결정실리콘 박판. 실리콘은 일반적으로 산화물인 이산화규소로써 모래, 암석, 광물 1등의 형태로 존재하며 이들은 지각의 1/3정도를 구성하고 있을 정도로 지구상에 매우 풍부하게 존재하고 있습니다. 그래서 반도체산업에 매우 안정적으로 공급할 수 있는 재료일뿐 아니라 독성이 전혀 없어 환경적으로도 매우 우수한 재료입니다. 또한, 실리콘으로 만들어진 실리콘 웨이퍼는 넓은 Energy Band Gap(1.2eV)을 가지고 있기 때문에 비 교적 고온(약 200°C정도까지)에서도 소자가 동작할 수 있는 장점이 있습니다.용도 : DRAM, ASIC, Transistor, CMOS, ROM, EP-ROM 등Specification제공 가능 범위비고Diameter(um)3 , 4 , 5 , 6 , 8-TypeN, P-Dopant인(Phos), 붕소(Boron), 비소(Arsenic), 안티몬(Antimony)-Orientation100, 111, 110-Thickness(um)250 ~-Resistivity1 ~ 20-SurfaceOne, Two side polished-Quantity25pcs 이상조정 가능Produced by갈륨비소 웨이퍼(GaAs Wafer)일종의 화합물 웨이퍼로 이 웨이퍼의 재료인 GaAs는 고주파에서의 이득과 대역폭 특성이 양호하여 차세대반도체 재료로 Silicon대신 많이 이용되고 있는 물질입니다. III-V족 화합물 반도체의 대표적인 재료 Silicon에 비해 결정내의 전자이동속도가 5~6배 정도 빨라, 초고속, 초고주파 Device에 적합한 재료인 GaAs로 제작되어어진 웨이퍼입니다.용도 : GaAs FET, Micro파 analog IC, 적외선 발광 Diode, 반도체 Laser 등제공 가능 범위비고Diameter(um)2 , 3-TypeN, P-Dopant인(Phosphorus), 붕소(Boron)-Orientation110, 111, 211-Thickness(um)500um 이상-SurfaceOne, Two side polished-Quantity25pcs 이상조정 가능사파이어 웨이퍼(Al2O3 Wafer)사파이어(Al2O3) 기판으로 제작된 광소자들은 고온과 여러 환경하에서도 완벽한 성능을 발휘합니다. 사파이어(Al2O3)는 고온과 여러 환경적인 요소에 적합한 물질로 높은 강도, 경도 그리고 화학적인 안정도를 가지고 있습니다. 용도 LD(Laser Diode) : 레이저를 발생시키는 핵심소자로써 DVD플레어, CD-ROM 등의 光Pick-Up, 광통신용 모듈, 의료용 레이저 치료기, 산업용 레이저 가공기 등에 사용됩니다. LED(Laser Emitting Diode) : 옥외전광판, A/V기기, 자동차, 이동통신 단말기등의 Back Light로 사용되는 광원으로 그 용도가 매우 다양합니다.제공 가능 범위비고Diameter(um)2 , 3 ,-Orientation1012, 0001 ± 1°, 0.5°, 0.25°, 0.1°-Referance Flat Orientation1120, 1010-Referance Flat Length16±1mm, 22 ±1mm, 32.5±1mm,-Secondary Flat Length8±1mm, 11 ±1mm, 15±1mm,-Thickness(um)330, 430, 500-Quantity10pcs 이상조정 가능석영 웨이퍼(Quartz Wafer)Quartz는 고순도의 무수규산(SiO2)을 높은 온도에서 용융하여 제작하였기 때문에 불순물의 함량이 극히 적으며, 또한 가스함량이 적어 고온에서 매우 안정적인 반도체 재료입니다. 또한 Quartz는 전기전도를 생기게 하는 알카리성분이 거의 존재하지 않는 부도체이며, 모든 주파수에 대해서 유전체 손실이 적어 초고주파에 있어서의 특성이 매우 우수하기 때문에 특수한 측정기나 통신기종에는 없어서는 안될 절연체로 널리 이용되고 있습니다. Quartz는 자외부의 0.18um에서부터 적외부 4um에 이르는 파장의 빛을 투과하므로 조명광학용 재료와 광섬유 등의 재료로서도 널리 사용됩니다. 이런 특성의 Quartz로 제작된 Quartz Wafer는 매우 정확한 주파수를 얻기 위해 사용되는 웨이퍼로 전압을 가하면 압전기 현상에 의해 고유 진동수로 발진을 하게 되는데, 이런 특성을 이용해서 정확한 주파수가 요구되는 전자 시계나 컴퓨터 클록, 각종 통신 장비의 발진기 등에 널리 사용되고 있습니다. 용도 : 통신기종의 절연체, 발진기 등LN 웨이퍼(LiNbO3 Wafer)제공 가능 범위비고Diameter3 , 4-ThicknessAdjustable-Orientation64°±0.2° / 128°±0.2°-Flat Edge Length22°±1mm / 32°±1mm-Flatness30um-LTV5 X 5 Within 2um-TTVWithin 30um-SurfaceOne, Two side polished-Quantity10 pcs 이상조정 가능LiNbO3로 제작되어진 웨이퍼로 휴대용 단말기, 무선전화기, 위치측정시스템(GPS)用 단말기등의 핵심부품인 표면탄성파 필터의 핵심소재로 많이 사용되고 있습니다. 용도 : 표면탄성파 필터, 광전자 Device, 비선형 광 Device, 고주파 송수신기, 탄성파 수신기 및 변환기, 비선형 왜곡파 발전기, 광전자 Q스위치, 변환기, 고주파 광 발광기의 비선형 소자 등.{nameOfApplication=Show}
반도체 제조 공정 한국 항공대학교 항공재료공학과 황완식반도체 제조 공정Ingot Wafer Oxidation PR Cvd Pvd Packaging단결정을 성장시키는데 필요한 주원료는 POLY SILICON과 DOPANT이다. GRANULE POLY(알갱이)와 CHUNK POLY(덩어리)를 사용 DOPANT는 INGOT의 TYPE 즉 N-TYPE, P-TYPE을 결정 P-TYPE : BORON(B) N-TYPE : PHOSPHORUS(P), ANTIMONY(Sb)PREPARATION OF CHARGESTACKING : QUARTZ CRUCIBLE내에 POLY SILICON을 쌓음 POLY SILICON이 완전히 용해(MELT DOWN)하는데 많은 시간 소요 STACKING하는 방법은 먼저 QUARTZ CRUCIBLE에 DOPANT를 넣고, POLY SILICON을 돔(DOME)형태가 되게 쌓는다. 주의할 점은 STACKING시 청결해야 하며, 어떠한 불순물도 QUARTZ CRUCIBLE 안에 들어가게 해서는 안된다.PREPARATION OF CHARGEMELTINGCRUCIBLE을 회전 STACKING한 POLY SILICON이 완전히 녹는 모습 Melting상태에서 GRANULE POLY을 삽입 QUARTZ CRUCIBLE는 약1400도, 고순도의 Ar 가스 분위기DIPPINGPOLY SILICON이 완전히 녹은 상태에서 SEED를 접촉 SEED는 사각봉 형태인 단결정 직경은 약 1.2Cm 가량, 길이는 약 15Cm정도 MELT의 온도가 낮게 되면 : MENISCUS가 부분적으로 발생하거나, SEED주위에 ICE가 발생(올바른 INGOT으로 성장시킬 수 없다) MELT의 온도가 높게 되면 : MENISCUS가 SEED의 직경보다 작아지거나 아예 없어지게 된다MENISCUS : 이 현상은 액체 상태의 SILICON과 고체상태의 SILICON SEED 사이 접촉면의 가장 자리에 환형의 모양 (MENISCUS를 정확히 파악 해야만 좋은 SINGLE CRYSTAL로 그 결정을 그대로 계속하여 목적하는 길이 까지 유지하는 공정 STRUCTURE LOSS : 단결정(SINGLE CRYSTAL)이 INGOT이 되지 않거나 단결정이 되더라도 그 품질이 아주 나빠서 제품화 할 수 없는 부분 STRUCTURE LOSS가 발생하는 주원인 : 우선 GROWER CHAMBER내부의 CLEANING 상태, POLYSILICON STACKING 과정에서 불량 중요제어변수 : 인상속도, SEED회전수, CRUCIBLE 회전수 .TAILING and COOL-DOWNTAILING : body GROWTH를 진행할수록 CRUCIBLE 내부의 MELT가 점점 줄어 들게 되며, 나중에는 INGOT과 MELT를 분리 body GROWTH의 직경을 점점 줄이면서 성장시키면 결국 에는 MELT와 INGOT이 분리 TAILING을 잘하게 되면 그만큼 INGOT의 LOSS(손실)가 줄어들며 생산수율이 향상 중요제어변수 : 최종 Tail 길이, 인상속도 TAILING 완료후 성장시킨 INGOT과 CRUCIBLE을 냉각INGOT REMOVAL현재는 150mm (6 ), 200mm (8 ) 생산 300mm (12 ) 와 400mm (16 )는 현재 개발 중 제조 회사 : Fullman-Kinetics, Komatsu Silicon America, MEMC, Mitsubishi Silicon America, Shin-Etsu Handotai America, Wacker Siltronics 등….단결정 실리콘은 방향성이 중요하다 wafer 자르기 전에 flat zone를 만들어준다. ( flat zone를 보고 방향성 구별 ).Before SlicingWafer SlicingWafer Lapping/Polishing (1)lapping machine과 aluminum oxide surry 이용 wafer를 평편하게 만들고 saw markings 같은 기계적 결함을 제거해 준다.After lapping, lapping 공정 중 발생한 표면 damage를 제거 acid rocess(ammonia, hydrogen peroxide and RO/DI water) 이용하여 organic impurities 와 particles 제거 natural oxides 와 metal impurities 제거 ( with hydrofluoric acid) hydrochloric acid and hydrogen peroxideOXIDATION LAYERINGhigh-purity oxygen 과 hydrogen(at ± 1000°C )에 노출된 wafer는 thin silicon dioxide film 형성. 산화막은 insulating, passivation layers, transistor gates 사용 Insulating oxide layers( ± 1500 Å) Gate layers (200 Å 에서 500 Å) Si + O2 → SiO2 건식 Si + 2H2O → SiO2 + 2 H2 습식 건식 산화는 주로 더 우세한 Si- SiO2계면특성을 가짐PHOTORESIST COATING (1)PR(Photoresist) : 액체상태에서 빛에 민감한 재료 Spinner coater이용 웨이퍼위에 PR을 떨어뜨린다. 약 2~200Å의 두께(약 3000rpm의 속도) Positive(양)와 Negative(부) 방식PHOTORESIST COATING (2)PositiveNegativePATTERN PREPARATION (1)반도체소자는 Si, 금속, 규소화합물 등의 약 50개의 개별 층으로 구성 각층의 모양은 'reticle'이라 불리우는 층을 가짐 reticle은 실제 그들이 만들어지는 크기의 약 1~10배입니다.STEPPER EXPOSURE사실상 레이저패턴발생기와 e-beam패턴발생기는 실제로 웨이퍼의 원형을 그려내고 웨이퍼의 소자층을 노출시켜 원형 하나를 만듦 이러한 공정은 일반적으로 'Stepper'라는 공정을 이용. stepper는 포토레지스트로 코팅된 웨이퍼에 하나의 소자층의 이미지를 가진 reticle을 통해 단파 UV light로 항상 정제된 Clean room 방진복'(bunny)'과 마스크 장갑등을 착용 SRD(Spin:회전, Rinse:행굼, Dry:건조) RO/DI water로 세척 UHP(Ultra high pure) 질소로 건조DEVELOP BAKE노출 이후 산으로 제거 노출된 광막이 제거된 후에 남아있는 광막을 굳히기 위해서 BakingACID ETCH선택한 부분의 물질을 제거(산 혹은 부식용
