반도체 산업에 대해 알아보자 (5)

《 반도체 산업에 대해 알아보자 (5) 》

이번 시간에는 반도체 제조 공정중 첫번째인 Wafer 제조 공정을 알아보고자 한다.

앞선 차수에서도 말하였지만 Wafer는 반도체의 핵심 원재료이기 때문에 모든 반도체 제조 업체들은 Wafer를 직접 만들지 않고 구입을 하지만 중요한 재료이기 때문에 공정에 포함을 시켰다.

Wafer는 둥그런 형태의 원형 기판(Substrate)로 실리콘(Si,규소)로 구성이 되어 있다. 

사이즈는 지름이 2인치부터 4인치, 6인치, 8인치등으로 구성이 되어 있고 사이즈가 크면 클수록 한번에 많은 반도체를 만들수가 있기 때문에 반도체의 단가를 낮추게 하기 위하여 대형기판으로 전환이 되는 추세이다.

이러한 Wafer는 앞서 언급한바와 같이 모래의 주성분이고 지구상 광물중 제일 많이 분포된 실리콘으로 만들어진다. 실리콘을 아주 뜨거운 열(1450도)로 가열하면 물처럼 액체로 변하는데 여기에 단결정(Single Crystal) 형태의 Seed를 풍덩 담그고 다시 이 Seed를 천천히 올리게 되면 원뿔 형태의 잉곳이 만들어지게 된다. 

이때 녹아 있는 실리콘은 무정형 상태인데 단결정 Seed를 풍덩 담가서 천천히 끌어올려 식혀 만들어진 잉곳 역시 고품질의 단결정 형태의 실리콘이 된다. 이와 같은 방법을 쵸크랄스키법(Czochralski Method)이라고 한다. 

길쭉한 형태의 잉곳이 만들어졌으면 이것을 판(plate) 형태로 절단을 하게 되는데 보통 Diamond Wire로 가공을 한다. 다이아몬드 와이어는 와이어에 다이아몬드가 촘촘히 박혀있는 것을 말하며 이 다이아몬드 와이어로 얇은 판 형태를 만들수가 있다. 

그런데 다이아몬드 와이어로 잉곳을 절단하면 절단된 표면이 매우 거칠기 때문에 만들어진 판이 Brittle 하여 쉽게 깨질수도 있고, 매끈하지 못하면 이후 반도체 공정 처리에 어려울수 있으므로 표면 거칠기를 줄여 매끈하게 만드는것이 필요한데 이를 랩핑(Lapping)이라고 한다. 

이러한 과정을 거치면 본격적인 반도체 공정을 수행 하기 위한 웨이퍼 준비가 끝나게 된다.

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