반도체는 어떻게 만들어지나?

반도체 제조 공정은 크게 전공정과 후공정의 2가지로 구분할 수 있는데, 전공정을 좀더 세분화 해서 6가지로 구분해서 전체를 8대 공정으로 구분하기도 한다.

 

8대 공정에 대한 이해가 아주 쉽지는 않지만, 그래도 LG 디스플레이에서 설명한 내용이 가장 쉽게 설명되어 있어, 그 내용을 아래와 같이 인용해보았다.

 

반도체 8대 공정은 
간략하게 이렇게 진행됩니다.
웨이퍼 공정을 시작으로 
패키징까지 8단계로 
진행를 하기 때문에 
반도체 8대 공정이라고
부르고 있습니다.
 
이제부터 반도체 8대공정을
하나하나 자세하게 알려드리겠습니다. 

반도체 8대 공정

첫번째 웨이퍼 공정입니다.
웨이퍼 공정은 4단계로 진행이 되는데요

1.모래에서 추출한 실리콘을 뜨거운 열로
녹여 고순도의 실리콘 용액을 만들고 굳히면서
잉곳을 만듭니다.

2. 얇은 웨이퍼를 만들기 위해서
적당한 크기로 잉곳을 절단합니다.

3. 절단 직후 거친 표면을 공정을 통해서
매끄럽게 갈아냅니다.

4.세척과 검사를 통해서 웨이퍼를 확인합니다.

두번째는 산화공정입니다. 
웨이퍼에 산화막을 
형성하여 누설전류가 흐르는 것을 
차단 하기 위해서 산화공정을 합니다.

산화공정은 건식산화와 
습식산화로 이루어 지는데요.
건식산화는 산소만을 이용하여
 산화막 성장속도가
느려 얇은 막을 형성할때 사용되며 
습식 산화는 산소와 수증기를 이용하여
 산화막 성장속도가
빠르고 두꺼운 막을 형성할 수 있습니다.

세번째는 포토공정입니다. 
포토공정은 크게
감광액 도포, 노광, 세부공정으로 진행됩니다.
그림과 같이 감광액 PR을 바르고 나서 노광장비를
통해서 패턴이 담긴 마스크에 빛을 통과시켜서
회로를 찍어냅니다.

노광과정 이후에 현상공정을 통해서
회로 패던을 형성합니다. 이 과정에서
Positive는 빛을 받은 부분이 제거가 되고
Negative는 빛을 받지 않은 부분이 제거가 됩니다.

네번째는 식각공정입니다.
식각공정은 포토공정에서 형성된
 감광액 부분을 남겨두고
나머지 부분을 제거하여 회로를
 형성하는 과정입니다.
식각공정에서 중요한점은 공정이
건식과 습식으로 나누어집니다.

건식 식각은 정확성이 좋아서 작은 패터닝이 가능하다는
장점을 가지고 있지만 고비용, 어려운 과정, 1장씩공정
해야하는 단점을 가지고 있습니다.

습식식각은 저비용, 쉬운과정과 식각속도가 빠르다는
장점을 가지고 있지만 정확성을 안좋다는 단점을
가지고 있습니다.

다섯번째는 박막 공정입니다.
박막이란 기계 가공으로는 실현불가능한 두께인
1마이크로미터 이하의 얇은 막을 의미합니다.
이 박막을 웨이퍼 위에 증착시켜 전기적인 특성을
갖게 하는 과정을 박막공정이고 합니다.

박막을 만드는 과정은 대표적으로
물리적기상증착법(PVD)
화학적기상증착법(CVD)
도금
스핀온 글라시(SOG)
4가지 방법으로 진행됩니다.

내용이 길고 복잡하기 때문에
자세한 내용은 아래 링크를 
통해서 확인 가능합니다!
▶http://goo.gl/DpyksW
 
 

여섯번째는 금속 배선 공정입니다.
금속 배선 공정은 포토,식각,박막 등 
위의 공정을 반복하면
웨이퍼 위에 수많은 
반도체 회로가 만들어집니다.
이 회로를 동작하기 위해서 
외부에서 전기적 신호를
가해주는데 이 신호가 전달되는 
금속선을 연결하는 작업입니다.

금속 배선 공정은 6가지의 필요조건이 있습니다.
1.이퍼의 부착성이 우수
2. 전기저항이 낮은 물질
3. 열적 화학적 안전성이 우수
4. 패턴형성이 용이성
5. 높은 신뢰성
6. 낮은 제조 가격
이 6가지에 가장 적합만 물질인
알루미늄, 텅스텐이 가장 많이 사용되고 있습니다.

일곱번째는 EDS입니다.
EDS Test 는 전기적 특성 
검사를 통해서 각각의
칩들이 원하는 품질 수준에 
도달하는지 체크하는 과정입니다.  

이런한 EDS Test는
 크게 5가지로 이루어 집니다.
1. ET Test & WBI
제품 초기에 발생하는 
높은 불량률을 효과적을
제거하기 위한 목적으로 실행합니다.


2.Pre-Laser
전기적 신호를 통해서
 칩들이 정상인지 아닌지를 
판정합니다.

3. Laser Repair & Post Laser
앞서 진행된 공정에서 발생한 불량중 수선이
가능한 칩들을 모아 수선하는
 공정으로 EDS Test중에
가장 중요한 공정입니다.

4. Tape Laminat & Bake Grinding
교통카드나 여권에 들어가는 IC카드 같인
얇은 제품을 조립할때 필요한 공정입니다.

5.Inking
Pre Laser 및 Post Laser에서 발생된
 불량 칩에 특수 잉크를
찍어 불량 칩을 식별할 수 
있도록 만드는 공정입니다.

마지막으로 패키징입니다.
제품으로 출하되기 전에 마지막 테스트입니다.
패키징 또한 크게 5가지 순서로 진행이 됩니다.


1.웨이퍼 절단
웨이퍼를 낱개의 칩으로 분리합니다.

2.칩 접착
분리된 칩들을 리드프레임, PCB에 옮깁니다.

3.금선 연결
기판위에 올려진 칩과 기판을
 가는 금선을 사용하여
연결하는 와이어 본딩 공정을 이용합니다.

4.Molding 공정
습기,열 등 물리적인 환경으로
 보호하고 원하는 형태의 패키지로
만들기 위한 공정입니다.

5.패키지 테스트
반도체 검사장비를 통해서 전압,전기신호,온도,습도 등을 
가해서 제품을 측정합니다.

 

출처: LG디스플레이

 

뜨리스땅