Wafer 공정

웨이퍼 제조는 반도체 공정의 첫번째 단계.

 

1. 잉곳 제조 -> 잉곳 절단 -> 웨이퍼 표면 연마 순서로 이루어짐.

 

(1) 잉곳 제조 

     모래에서 추출한 원료를 뜨거운 열로 녹여 고순도 실리콘 용액을 만듬.

     이를 결정 성장 시켜 실리콘 기둥인 잉곳을 제조.

 

(2) 잉곳 절단 

      두께가 얇을수록 : 잉곳당 생산 웨이퍼 증가 --> 제조단가 절감

      지름 클수록 : 한번에 생산 가능한 반도체 칩 수 증가

      ( 크기 클수록 스트레스 발생해 일반적으로 지름 증가시 두께도 증가 )

 

(3) 웨이퍼표면 연마 

     Slurry와 연마장비로 갈아냄

웨이퍼 제조 세부 순서

 

** ingot growing method ( 잉곳 결정 성장 ) 

 

(1) Czochralski Method

- 석영 crucible내 용융된 실리콘 표면에 단결정 seed crystal을 접촉 시킨후 느린 속도로 pulling해 잉곳을 성장시킴.

- 잉곳과 crucible의 회전을 통해 물성이 균질화된다는 특징이 있음.

- Seed crystal의 결정학적 방향을 따라서 잉곳이 single crystal로 결정 성장하게 됨.

 

(2) Float zone Method ( Single crystal Si 만들기 )

 

- 직경 200mm이상 원통형 모양으로 제작된 고순도 Si 원료를 고주파 열원(melting zone)으로 녹임

- 속도 조절 장치로 melting zone을 움직이면서 single crystal 생성 

- Solubility : liquid > solid 이므로 impurity가 액체로 넘어감

: Impurity가 모이는 구간

- 결함이 없는 고순도 Si single crystal을 형성할 수 있음 

- Crucible과의 접촉이 없어 불순물이 거의 X

 

(3) Bridgeman Method

- 온도가 다른 two-zone furnace를 이용 + 두 온도 zone은 서로 단열되어 있음.

- 고온 지역에서 녹은 원료 --> 저온 지역으로 이동 : 냉각, 결정체 형성

- 다양한 재료의 결정을 빠르게 얻을 수 O

- 내부 inert 분위기 조성이 필요 X

- 고순도와 높은 결정성은 얻기 힘듬.

 

** Directional solidification

열방출 방향의 제어를 통해 응고를 일방향으로 조절하는 방법

 

 

 

출처 : 반도체공정 강의자료, 렛유인 한권으로 끝내는 전공 직무 면접 반도체 기출편