집적공정, 반도체 집적공정

(2022-01-17)

반도체 제조 공정, 반도체 공정


1. 반도체 집적공정

  ㅇ 개략 구분
     - (전 공정, front end) 웨이퍼 공정
        . 웨이퍼반도체 소자를 구현하는 것
           .. (노광, 식각, 확산, 연마/세정, 이온주입, 박막 등 여러 단위 공정들이 반복,조합 됨)
     - (후 공정, back end) 패키지 공정  및  테스트 공정 
        . 소자가 구현된 웨이퍼에 대해, 패키징 및 테스트를 하여 반도체 제품을 완성하는 것

  ㅇ 반도체 8대 공정
     - 웨이퍼 제조
     - 산화 공정
     - 포토 공정 (포토 리소그래피)
     - 식각 공정
     - 증착이온주입 공정
     - 금속 배선 공정 (금속화 공정 : 내부 이산 소자들 간의 상호연결)
     - EDS 공정 (Electrical Die Sorting) : 개별 칩들의 품질 검사
     - 패키지 공정

  ※ 소자에 따라 다르지만, 각 단위 공정의 반복 및 조합으로, 수백 스텝의 세부 공정 단계를 거침


2. 웨이퍼 제조 공정 (벌크 단결정 성장)규산염광물Si 다결정Si 단결정잉곳Si 웨이퍼
     - purification (정제), shaping (성형), polishing (연마), cleaning (세정)

  ㅇ 에피택시 공정
     - 응용 필요에 따라, 기판 위에 일정한 방향성을 갖는 단결정을 성장시키는 공정
        . 종자(seed)로 웨이퍼를 사용하여, 벌크 결정 및 박막형 결정을 성장시키는 공정


3. 회로 설계 공정회로 설계 (논리회로 설계) → 패턴 설계 (레이아웃 도면) → 마스크 제작


4. 기판(웨이퍼) 위 디바이스 제조 공정

  ※ 주로, 마스크 상의 기하학패턴을, 광학적 작용을 이용하여, 웨이퍼로 옮기는 공정

  ㅇ 필수 공정
     - 회로 소자 영역별로 정의하는 공정  : 포토 리소그래피 (Lithography)
     - 웨이퍼 위에 물질을 첨가           : 증착 (Deposition), 산화막 (Oxide Layer), 이온주입 등
     - 웨이퍼로부터 불필요 물질 제거     : 식각 (Etching)

  ㅇ 주요 단위 공정
     - 실리콘 산화물(SiO2) 층(산화막) 형성      : 산화막 공정 (Oxide Layer)
     - 산화물 일부 선택적 제거                  : 식각 공정 (Etching)
     - 웨이퍼 표면도펀트 주입                : 이온 주입 공정 (Doping : Ion Implantation)
     - 웨이퍼 내부에 도펀트 확산                : 확산 공정 (Doping : Diffusion Process)
     - 금속층, 절연층, 지지층 등 박막 형성      : 박막 공정 (Thin Film)
     - 다층화를 위해 표면 소재를 필요 만큼 제거 : 평탄화 공정(Planarization, CMP)

  ㅇ 평면 공정(Planar Process) 기술
     - 단결정 위에 소자를 집적시키는 기술 (이때, 산화막 형성이 중요함)


5. 기타 공정

  ㅇ 불순물(오염물질) 최소화   : 세정 공정(클린룸, 웨이퍼 세척, 게터링 등)
     - 제조 환경, 청정화, 표면 세척 등을 모두 포함
        . 실리콘 웨이퍼 세정 및 각 단위 공정의 전후에 세정 실시

  ㅇ 반도체 소자로 제조하는 마지막 단계   : 패키징 (반도체 칩을 실장하는 과정)
     - 한편, 패키징 이전의 일체의 과정을, 패브리케이션(FAB)이라고 약칭하기도 함



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