반도체 8대공정

대한민국 대표기업인 삼성전자의 메인 사업부인 반도체, 그 산업에 대해서 알아보려고 한다.

이 글은 삼성전자 반도체 백과사전을 참고하여 작성하였다.

반도체 8대공정

[반도체 백과사전] 반도체 8대 공정 한 눈에 보기! – 삼성전자 반도체 뉴스룸 (samsungsemiconductor.com)

위는 반도체 8대 공정을 말한다. 

하나씩 알아가보자.

웨이퍼 제조 공정

웨이퍼란 무엇일까??

 

흔히 볼 수 있는 동그란 원판을 웨이퍼라고 생각하면 된다. 웨이퍼 위에 전자 회로를 새겨서, 몇가지 공정을 거치게 되면 반도체 칩이 완성되는 것이다. 방금 언급한 몇가지 공정이 8대 공정이라고 생각하면 된다. 

 

반도체를 전공하는 친구들에게 물어보니 한명은 이해하기 쉽게 도화지를 생각하라고 했고, 8대 공정을 통해 도화지에 그림을 그린다고 생각하면 편하다고 한다.

다른 친구는 피자를 생각해보고, 피자 위에 여러가지 토핑을 올려서 반도체를 만드는 과정이라고 한다. 

 

그럼 웨이퍼는 어떻게 만들까??

웨이퍼는 대부분 모래에서 추출한 규소, 실리콘으로 만들어지는 특징을 갖고 있다.

쉽게 생각하면 아래와 같다.

1) 모래에서 추출한 실리콘으로 잉곳을 만든다

2)위 그림처럼 만들어진 잉곳을 자른다.

3)표면을 연마하는데, 절단면이 매끄럽게 해주는 과정이다.

 산화공정 

 

웨이퍼에 산화공정을 통해 웨이퍼 위에 보호막을 씌우는 단계라고 생각하면 된다. 

웨이퍼 표면에 SiO2 산화막을 씌우는데

1) 전류누설 방지 2) 식각 정밀도 향상 등의 효과가 있다.

 

 

포토공정

 

웨이퍼 위에 회로를 그려넣는 과정이라고 생각하면 좋다.

작은 웨이퍼 위에 그림을 그려넣기는 쉽지 않기 때문에, 포토 즉 사진을 찍어내는 방식을 사용하는 것이다.

 

우선 산화막이 씌워진 웨이퍼위에 감광액을 뿌린다.

 

위 그림처럼 3층의 겹이 생겼다고 생각하면 된다.

그 후에, 노광을 해준다.

노광단계는 빛을 선택적으로 뿌려서 회로를 찍어내는 방식이다.

워낙 유명한 기업인 네덜란드의 ASML이 EUV라는 노광장비를 거의 독점 납품하고 있다.

 

그다음 현상작업을 해준다.

빛을 받은 부분과 받지않은 부분을 제거해주는 작업이다.

 

 

 

식각공정

 

 

필요 부분을 제외한 나머지 부분을 제외해서, 패턴을 만드는 과정이다. 

위 사진처럼, 식각을 통해 산화막의 쓸데없는 부분을 제거할 수 있다.

 

식각의 종류로는 건식 식각과 습식식각이 있고, 건식 식각이 미세화에 유용하게 사용되고 있다.

 

하지만 최근 삼성전자가 GAA 공법을 이용하여, 미세화에 성공해냈고

GAA는 습식식각 기술을 이용한다.

TSMC도 향후 GAA에 진입계획이 있다고 밝혔기 때문에, 습식식각에 대한 기대감도 있다.

 

아래는 GAA에대한 설명이다.

Finfet 기술 vs GAA기술 　

반도체 = 부동산 같은 땅에 더 많은 트렌지스터를 쌓아야 이득이다.

핀펫과 달리 GAA는 여러층을 겹쳐서 쌓을 수 있기때문에 굉장한 기술! 　 　

GATE가 전류가 흐르는 문을 열고 닫는 곳. 문을 많이 열면 전류가 빠르게 흘러서 좋다.

GATE에 신호를 잘 주려면 GATE와 닿아있는 면적이 많아야 잘 전달할 수 있다 Finfet은 3면 GAA는 4면이 닿아있어서 GAA가 훨씬 효율적 GAA는 GATE를 쌓을 수 있기 때문에 심지어 훨씬 더 효율적.

 

최근 GAA 습식식각으로 인해 기대감을 받고 있는, 솔브레인에 대한 숏리포트이다.

솔브레인 [357780] 기업분석 2023.07.11 (tistory.com)

증착&이온주입

얇은 웨이퍼위에 박막을 입히는 과정을 증착이라고 한다.

 

이온주입은 반도체가 전기적인 성질을 가지게 하는 공정이다.

순수한 반도체는 전기가 통하지 않기때문에 , 불순물을 주입하여 전기가 통하게 할 수 있다.

 

최외각전자를 넣고 빼고 하는거에 따라서 P형 N형 반도체로 나뉘는데 이점은 나중에 다뤄보기로..

 

금속배선공정

 

앞의 단계들을 통해서 웨이퍼 위가 전기가 통하는 상황이 되었다.

기차가 잘 가려면 기차길 깔아야하듯, 전기적 신호가 잘 갈 수 있도록 길을 연결해주는 과정이다.

금속선의 주요 소재로는 , 티타늄, 알루미늄, 텅트센 등이 있다.

EDS 공정 및 패키징 공정

EDS공정과 패키징 공정에 대해서 함께 알아보자.

 

EDS공정은 말 그대로 테스트 하는 과정이다. 

웨이퍼 상태가 좋은지, 수율은 괜찮은지 테스트 하는 과정이다.

 

패키징공정은 조립공정을 마친 상태에서, 즉 EDS공정을 마친 상태에서 점검을 받는 과정이라고 생각하면된다.

 

너무 간단하게 축소해서 설명했는데, 공정별 기업분석하면서 더 자세히 알아보자..!!!