반도체를 만들려면 여러 과정을 거쳐야 합니다. 크게 8가지 단계가 있는데요, 삼성전자가 소개하는 8대 공정에 대해 대략적으로 알아보겠습니다.
- 웨이퍼 제조
웨이퍼(Wafer)는 회로를 올리기 위해 사용하는 기판으로, 모래에서 추출한 실리콘(Si)을 주원료로 만듭니다.
실리콘을 고온의 열을 가해 농축시키고 성장시키면 잉곳(Ingot)이라는 실리콘 기둥을 만들 수 있습니다. 이 기둥을 가로로 얇게 자르면 웨이퍼가 되는 겁니다. 웨이퍼가 크면 클수록 한 웨이퍼 당 만들 수 있는 칩 수가 많아집니다. 저희 연구실에서는 8인치 웨이퍼를 사용했습니다.
- 산화공정 (Oxidation)
웨이퍼의 재료인 실리콘(Si)는 공기 중에 놔두면 산화되어 SiO2 층이 생깁니다. 이렇게 자연적으로 생긴 Native oxide는 정밀하게 컨트롤하기 힘들기 때문에 반도체 공정에 악영향을 줄 수 있습니다. 이외에도 공정하기 전에 먼지 같은 불순물로부터 웨이퍼를 보호하고, 누설 전류(leakage current)가 생기지 않도록 절연층인 oxide를 두껍게 쌓습니다. 산화방법은 습식산화와 건식산화가 있습니다.
저희는 SiO2 300nm가 올라간 웨이퍼를 썼어요.
- 포토공정(Photolithography)
칩을 만들어야하는데 웨이퍼 전체적으로 증착을 하면 아무 소용이 없겠죠?? 그래서 웨이퍼 위에 증착할 부분과 증착하지 않을 부분을 구분해야 하는데, 그 과정이 포토공정이라고 할 수 있습니다.
감광액(PR, Photo Resist)을 웨이퍼 위에 코팅하고 자외선을 비춰주는데, 이때 Mask를 사용해서 웨이퍼에 원하는 패턴을 입히게 됩니다.
자세한 원리는 추후에 다시 설명드리고, 지금은 포토공정을 왜 해야하는지만 알고 넘어가면 되겠습니다.
- 식각공정(Etching)
공정을 하다보면 필요하지 않은 곳에 증착된 막을 날려야 할 때가 있습니다. 그 경우에 식각을 통해 박막을 날릴 수 있습니다. 박막의 균일성이 수율에 영향을 주기 때문에 Uniformity가 좋아야하고, 공정 효율을 높여야하기 때문에 Etch Rate을 고려해서 식각방법을 정해야합니다.
식각공정도 산화공정과 마찬가지로 습식식각과 건식식각이 있습니다.
< 출처 : 삼성전자 [반도체 백과사전] >
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