안녕하세요~
부쩍 추워진 날씨에 다들 잘 지내시는지요?
오늘은 지난번 포스팅에서 간단하게만 다루었던,
메모리 반도체 제조 방법에 대해서 조금은 자세히
다루어 보려고 합니다!
주된 내용은 '삼성 반도체 백과사전'에
정리된 내용을 많이 참고하였습니다!
정리가 잘 되어 있어서, 많은 분들이 보실 수 있게 따로 정리해보려 합니다
원문을 보시고 싶은 분들은 아래 링크에서 보실 수 있습니다:)
[반도체 8대 공정] 1탄, ‘웨이퍼’란 무엇일까요? | 삼성반도체
삼성반도체 공식 웹사이트 기술 블로그에서 웨이퍼에 대해 알아보세요.
semiconductor.samsung.com
1. 웨이퍼 제조 공정
위 사진에 보이는 둥근 판을 웨이퍼라고 하는데요 ,
여기에 다수의 회로가 얹어져서 만들어지는 것이
반도체 입니다.
웨이퍼를 만드는 과정은
1> 잉곳 만들기
2> 잉곳 절단하기
3> 웨이퍼 표면 연마하기
의 총 세 단계로 이루어집니다.
위 사진에 보이는 것이 잉곳인데요,
실리콘 (Si), 갈륨 아세나이드 (GaAs) 등의 원료를
뜨거운 열로 녹인 뒤에 굳혀서 만들어지게 됩니다
이후 다이아몬드 톱을 이용해서
균일한 두께로 얇게 썰게 됩니다
더 얇을수록 원가가 줄어들며,
한번에 생산할 수 있는 반도체 칩수가 증가합니다
갓 만들어진 웨이퍼는 울퉁불퉁해서
회로의 정밀도에 영향을 줄 수 있기 때문에,
매끈하게 표면을 갈아주게 됩니다
2. 산화 공정
이렇게 만들어진 웨이퍼는 아직,
전기가 통하지 않는
부도체 상태입니다.
이제부터 나오는 과정들은,
도체와 부도체의 성격을 모두 가지는
소위 말하는 '반도체'의 성질을 가지게 하는 것입니다.
산화막은 웨이퍼에서 전류를 차단하는 절연막 역할을 하는데요,
회로와 회로에서 잘못된 누설전류가 흐르는 것을 막아줍니다.
그리고 식각 공정에서 필요한 부분이 잘못 식각되는 것을 막아주는데요
쉽게 말해서 웨이퍼를 보호하는 방어막 역할이라고 볼 수 있습니다.
이런 막을 형성하는 방법에는 여러 종류가 있는데요,
그 중 가장 보편적인 것은,
800~1,200 ℃의 고온에서 하는 열산화 방법입니다.
순수한 산소만을 이용하는 것을 건식산화 방법이라고 하는데,
주로 얇은 막을 만들 때 사용하며
전기적인 특성이 좋습니다.
수증기가 함께 포함된 산소를 이용하는 것을 습식산화 방법이라고 하며,
빠르고 두꺼운 막을 만들 때 사용하고
건식산화보다는 밀도가 낮은 막이 만들어집니다.
3. 포토 공정
이렇게 단단하게 보호된 웨이퍼에,
반도체 회로를 그려넣는 과정입니다!
이 과정은 크게 네 단계로 구성됩니다.
ⓐ 사진 원판의 역할을 하는 포토 마스크 만들기
ⓑ 웨이퍼를 인화지로 만드는, 감광액 도포
ⓒ 빛을 통해 회로를 그려넣는 노광
ⓓ 회로 패턴을 형성하는 현상과정입니다.
컴퓨터 시스템을 통해서 웨이퍼에 그려넣을 회로를 설계하고,
순도가 높은 석영 (Quartz, glass)로 만든 기판 위에
크롬 (Cr)으로 미세 회로를 구현해 냅니다.
이후 웨이퍼에 감광액을 도포해서
인화지 역할을 하게 해준 뒤,
마스크에 빛을 통과시켜서
웨이퍼에 회로를 찍어냅니다.
이 과정을 '노광'이라고 합니다.
이후 노광된 영역과 노광되지 않은 영역을
선택적으로 제거해서
회로 패턴을 형성하게 됩니다.
4. 식각 공정
웨이퍼에 부식액을 사용해서
불필요한 부분을 선택적으로 제거한 후
반도체 회로 패턴을 만들게 됩니다.
앞선 단게에서 감광액이 뿌려지지 않은 부분을 제거해주고
식각이 끝나는 경우 감광액도 제거해줍니다
이 과정은 건식, 습식 식각으로 나뉩니다.
건식의 경우 습식에 비해서
비용이 비싸고 방법이 까다롭지만
미세하게 회로를 조정할 수 있습니다.
따라서 최근에는 반도체가 나노단위로
고 집적화되는 추세이므로,
건식 방법이 각광받고 있습니다.
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다음 포스팅으로 이어집니다!
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