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반도체 8대 공정, 전공정, 후공정 - Coggle Diagram
반도체 8대 공정
1. 웨이퍼 제조 공정
- 표면 연마하기 -> 잉곳을 절단시킨 직후 표면이 거칠하기 때문에 표면을 매끄럽게 만드는 연마 작어블 한다. 표면이 거칠면 회로를 정밀하게 만들 수 없기 때문에 연마액을 뿌려 연마 장비를 이용해 웨이퍼 표면을 매끄럽게 갈아낸다.
웨이퍼 : 반도체 집적 회로를 만드는데 사용하는 주 재료 -웨이퍼는 실리콘으로 제작하게 되는데, 실리콘은 지구에서 두 번째로 많은 원소로 다양한 반도체 제품을 만들 수 있다.
- 잉곳(ingot) 만들기 --> 모래에서 실리콘을 추출하여 녹인 다음 성장시켜 잉곳을 만든다. 반도체에서 사용하기 위해서는 실리콘의 농도가 99.9999999999% 이상인 초고순도의 잉곳을 사용한다.
- 둥근 형태로 절단하기 --> 성장시킨 잉곳을 웨이퍼로 만들기 위해 얇게 자른다. 이때 산업용 다이아몬드 톱을 이용해 균일한 두께로 얇게 써는 것이 매우 중요하다. 지름이 곧 웨이퍼의 크기인데, 웨이퍼의 크기가 클수록 만들 수 있는 반도체 칩이 많으므로 점점 커지고 있는 추세이다.
3.포토 공정
1.감광액 도포 (도포란 바르는것과 동일) -> 산화 공정을 거친 웨이퍼 위에 감광액을 도포하는 것이다. 감광액은 빛에 노출되면 화학적으로 성질이 변하는 물질로, 웨이퍼가 인화지 역할을 하도록 만들어 준다. 이때 스핀 코팅이라는 방법을 사용하는데, 이는 고르게 퍼 바르기 위함이다.
- 노광 ( Exposure) -> 감광액 막을 입힌 후 빛을 통과시켜 회로를 찍어내는 과정이다. 이때 빛을 선택적으로 통과시키도록 하는 노광 장비를 이용하는데, 회로 패턴이 담긴 마스크에 빛을 통과 시키면 감광액 막이 입혀진 웨이퍼에 회로가 인쇄된다.
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- 현상 (Development) -> 웨이퍼에 현상액을 뿌려 반도체 회로패턴을 제외한 부분의 감광제를 선택적으로 제거하고 반도체 회로 패턴을 형성한다. 현상 공정을 마치고 회로 패턴이 잘 그려졌는지 각종 측정 장비를 활용해 검사를 마치면 포토 공정이 마무리 된다.
4. 식각 공정
습식 식각 -> 화학 용액을 사용하며 건식 식각과 비교했을 때 낮은 비용이 들고 식각 속도가 빠르며 높은 생산성을 띈다. 또한 물질이나 시스템의 물리적 성질(강도, 전도율, 굴절률 등)이 모든 방향에서 동일하게 나타나 방향에 따라 변하지 않는 특성인 등방성을 띈다.
식각 공정은 웨이퍼에 회로를 그려넣는 포토 공정이 끝나고, 반도체 패턴 부분 외 불필요한 산화막을 제거하는 공정이다. 이 또한 습식 식각, 건식 식각으로 나뉜다.
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5. 증착&이온 주입 공정
증착 & 이온 주입 공정은 반도체 소자의 구조와 전기적 특성을 결정하는 핵심 단계이다. 웨이퍼 위에 다양한 박막을 형성하고, 불순물을 주입해 반도체의 성질을 조절하는 역할을 한다.
증착 공정 -> 증착 공정은 웨이퍼 표면에 절연막이나 금속막을 매우 얇고 균일하게 형성하는 과정이다. 박막의 두께와 균일성은 소자의 신뢰성과 직결되며, 미세 공정일수록 정밀한 제어가 요구된다.
이온 주입 공정 -> 우리가 흔히 말하는 불순물 첨가를 담당한다. 이온 주입 공정은 붕소나 인과 같은 불순물을 이온 상태로 실리콘 내부에 주입하는 과정이다. 이를 통해 반도체를 n형 또는 p형으로 만들며, 전기적 특성을 정밀하게 조절할 수 있다.
2. 산화 공정
산화 공정은 웨이퍼 위에 산화막을 형성하는 과정이다. 근데 왜 산화막을 형성할까? 이는 산화막이 절연막 역할을 해서 회로와 회로사이에 누설 전류가 흐르는 것을 막아주고 식각 공정에 필요한 부분이 깎이는것을 막아주는 역할을 하기 떄문이다.
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7. EDS 공정
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프로브 장비를 이용해 칩에 직접 전압과 전류를 준다. 이를 통해 동작 여부, 누설 전류 등 기본적인 전기적 특성을 확인한다. 검사 결과는 양품과 불량품을 구분하는 기준이 되며, 공정 중 발생한 문제를 추적하는 데에도 활용된다.
6. 금속 배선 공정
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주로 저항이 낮은 구리(Cu)가 배선 재료로 사용된다. 회로가 복잡해지면서 단일 배선이 아닌 다층 배선 구조가 적용된다. 금속을 웨이퍼 위에 형성한 뒤, 불필요한 부분을 제거해 회로 모양의 배선을 만든다. 이 과정에서 배선 간 간격과 정렬 정확도가 매우 중요하다.
8. 패키징 공정
패키징 공정은 완성된 반도체 칩을 외부 환경으로부터 보호하고, 전기적으로 연결하는 단계이다. 칩이 실제 제품에 사용될 수 있도록 완성하는 마지막 공정이다.
칩을 기판에 고정한 뒤 와이어를 이용해 전극을 외부 단자와 연결한다. 이 과정은 신호 전달의 안정성과 직결된다. 몰딩 재료를 상ㅇ해 칩을 감싸 외부 충격과 열로부터 보호한다. 동시에 반도체의 내구성과 신뢰성을 높인다.
반도체 제조 공정 : 도체, 반도체, 부도체 물질들을 물리적/ 화학적 반응을 통해 안정적으로 상호 연결/접합시키는 과정이다.
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