Silicon Wafer란 ?

실리콘이란?(1) 실리콘은 회색의 깨어지기 쉬운 비금속성의 4족 원소로서 지구상 물질의 27.8%를 차지하는 자연계에서 산소 다음으로 가장 품부한 원소 중 하나입니다. 이 실리콘은 석영, 마노, 부싯돌, 해변가 모래 등 다양한 물질들에 포함되어 있습니다. 실리콘은 반도체칩이 만들어지는데 주요 원재료입니다.

실리콘이란?(2) 전기 전도성이 거의 없지만 정량의 도판트를 첨가할 경우 원하는 비저항을 얻을 수 있는 장점이 있습니다. 실리콘의 이러한 특성과 쉽게 구할 수 있다는 점에서 오늘날 반도체 원료로 가장 널리 쓰이고 있습니다. ※ 산화 실리콘(모래) → Poly silicon → Single crystal     silicon ingot → Silicon wafer

실리콘 웨이퍼란? 실리콘웨이퍼는 반도체원판인 기판을 만드는 기초소재로 고순도 실리콘 (규소)을 전기로내에서 단결정 실리콘으로 성장시킨후 절단 연마 등의 공정을 거쳐 생산됩니다.

실리콘 웨이퍼의 특징 ▶ Application: - System-in-a-Package and MEMS - DRAM, ASIC, Transistor, CMOS, ROM, EP-ROM

실리콘 웨이퍼의 제조과정(1) 1. 실리콘 단결정 성장 (Monocrystalline Growth)

실리콘 웨이퍼의 제조과정(2) 2. 규소봉 절단(Wafer Slicing)

실리콘 웨이퍼의 제조과정(3) 3. 표면 연마 (Wafer Lapping & Polishing) 이 연마된 표면에 전자회로의 Pattern을 그려 넣게 된다

실리콘 웨이퍼의 제조과정(4) 4. 회로설계 : 컴퓨터 시스템(CAD)을 이용해 전자회로 Pattern을 설계한다.

실리콘 웨이퍼의 제조과정(5) 5. 마스크 제작 설계된 회로 패턴을 E-Beam설비로 유리판 위에 그려 MASK(Retice)를 만든다. Photo Mask라고도 하는데 사진용 원판의 구실을 한다. 현상 공정에서 마스크를 Wafer위에 얹은 다음 강한 자외선을 비추면 유리 위에 그려진 회로가 Wafer에도 똑같이 그려진다. 사진의 현상과 비슷하다.

실리콘 웨이퍼의 제조과정(6) 6. 산화 (Oxidation) 고온(800~1200도) 에서 산소나 수증기를 실리콘 웨이퍼 표면에 뿌려 실리콘 산화막(SiO2)를 형성시킨다.

실리콘 웨이퍼의 제조과정(7) 감광액을 웨이퍼 표면에 골고루 바른다. 그 다음 이를 살짝 구워서 Aligner라고 불리는 사진촬영장치로 보낸다.이때부터 웨이퍼는 사진의 인화지 역할을 한다.

실리콘 웨이퍼의 제조과정(8) Stepper를 이용해 MASK 위에 그려진 회로패턴에 빛을 통과시켜 PR막이 형성된 웨이퍼 위에 회로패턴을 사진찍는 공정.

실리콘 웨이퍼의 제조과정(9) 9. 현상 (Develop & Bake) 일반사진현상과 동일. 현상액을 웨이퍼에 뿌리면 웨이퍼는 노광과정에서 빛을 받은 부분과 받지 않은 부분으로 구별되는데 빛을 받은 부분의 현상액은 날라가고 빛을 받지 않은 부분은 그대로 남는다.

실리콘 웨이퍼의 제조과정(10) 10. 식각(Etching) 웨이퍼에 회로 패턴을 만들어주기 위해 화공약품(습식)이나 부식성 가스(건식)를 이용해 필요없는 부분을 선택적으로 없앤다. 현상액이 남아있는 부분을 남겨둔 채 나머지 부분은 부식시킨다. 식각이 끝나면 감광액도 황산용액으로 제거한다. 이러한 패턴형성 과정은 각 패턴층에 대해 계속적으로 반복된다.

실리콘 웨이퍼의 제조과정(11) 11. 이온주입 (Ion Implantation) 회로패턴과 연결된 부분에 불순물을 미세한 Gas 입자 형태로 웨이퍼의 내부에 침투시킴으로서 불순물 주입은 고온의 전기로 속에서 불순물 입자를 웨이퍼 내부로 확산시켜 주입하는 Diffusion 공정에 의해서도 이루어진다.

실리콘 웨이퍼의 제조과정(12) 12. 화학 기상 증착 (Chemical Vapor Deposition) 가스의 화학반응으로 형성된 입자들을 웨이퍼 표면에 수증기 형태로 쏘아(증착) 절연막이나 전도성막을 형성시킨다. 일종의 보호막 같은 역할을 한다.

실리콘 웨이퍼의 제조과정(13) 13. 금속배선 (Metal Deposition) 웨이퍼 표면에 형성된 각 회로를 금, 은, 알루미늄 선으로 연결시키는 공정. 금속에 전기적 충격을 주면 금속이 물방울처럼 증발하는데 여기에 웨이퍼를 넣어 회로를 연결시킨다.

실리콘 웨이퍼의 제조과정(14) 14. 웨이퍼 자동선별 (Electric Die Sorting) Chip 들의 불량 여부를 컴퓨터로 검사해 불량품을 골라낸다. 불량 제품은 검은 잉크로 동그란 마크를 찍어 분류한다.