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반도체 8대공정 알아보자

■ 반도체 8대공정

안녕하세요. 오늘은 반도체 8대공정에 대해서 알아보는 포스팅을 해보겠습니다. 우리나라의 시총 1,2위 회사는 바로 삼성전자와 SK하이닉스 입니다. 이 회사들의 공통점은 바로 반도체 회사라는 겁니다. 그만큼 우리나라 산업에서 반도체산업의 중요성이 크다는걸 의미합니다. 그러므로 우리나라는 반도체 관련 산업에서 일하는 직장인들 기업인들도 많고, 반도체 회사에 취업을 준비하는 취준생들도 많다고 생각합니다.

반도체 8대공정


특히, 반도체 회사에 취업을 준비하는 취업준비생이라면, 반도체 8대공정에 대해서 어느정도는 숙지를 하고 있어야 된다고 생각합니다. (면접에서 물어볼 수 있기 때문입니다. 특히 이공계 취준생들은 필수로 알아야 된다고 생각합니다.) 최근 삼성전자와 SK하이닉스의 반도체 공장 증설로 앞으로 반도체관련 취업자수가 더 늘어날 전망입니다. (삼성전자의 평택공장증설, SK하이닉스의 용인 반도체 클러스터)


■ 반도체 8대공정 순서

1. 웨이퍼제조 공정

2. 산화 공정

3. 포토 공정

4. 식각 공정(Etching)

5. 박막 공정

6. 금속배선 공정

7. EDS

8. 패키징 

반도체 8대공정


반도체 8대공정은 위의 순서대로 되어 있습니다. 그럼 순서대로 좀 더 자세하게 알아보겠습니다.


1. 웨이퍼 제조공정

반도체 8대공정에서 가장 첫번째 단계인 웨이퍼 제조공정에 대해서 알아보겠습니다. 들어가기에 앞서 웨이퍼에 대해서 간단하게 알아보겠습니다. 웨이퍼는 반도체 집적회로를 만드는데 사용하는 주요 재료입니다. 주로 실리콘(Si)이나 갈륨 아세나이드(GaAs)을 성장시켜 만든 단결정 기둥을 얇게 썰어서 원판 모양으로 만드는게 바로 웨이퍼입니다. 웨이퍼는 우리 주변에서 가장 구하기 쉽고(모래에 많습니다.), 웨이퍼 제조할때, 산화막 생성과 열민감도에 좋은 실리콘을 가장 많이 사용한다고 생각하시면 좋을것 같습니다. 

반도체 8대공정


웨이퍼 제조공정을 좀 더 세분화 해서 알아보겠습니다. 

(1)원료선택 (잉곳을 생성하기 위해서 순도 높은 실리콘을 사용합니다) ---> (2)결정성장 (약 1500도의 높은 열에서 실리콘을 녹인후, 잉곳으로 성장시킵니다.) ---> (3)잉곳평가 (잉곳의 특성이 반도체를 제조하기에 적합한지 평가합니다.) ---> (4) 잉곳절단 (잉곳을 알맞은 형태로 절단합니다.) (5) 래핑 (절단한 잉곳을 잘 다듬어줍니다) (6) 세정과 포장 (잘 다듬어진 웨이퍼에 뭍은 오염물질을 제거해 주고, 깔끔하게 포장을 합니다.) 


반도체 8대공정


- 웨이퍼 부위별 명칭 -

(1)Chip : 웨이퍼 위로 전자회로가 새겨진 조각으로 IC칩이 될 부분입니다.

(2)Scribe Line : Chip 사이의 틈으로, 웨이퍼 위 개개의 Chip으로 나눈 선

(3)TEG : 웨이퍼 칩이 정상 동작하는지 판단하는 테스트용 칩

(4)Edge Die : 웨이퍼 손실부분

(5)Flat Zone : 웨이퍼 방향을 판별하기위한 부분


2. 산화 공정

반도체 8대공정의 두번째 공정은 바로 산화공정입니다. 산화공정은 웨이퍼위에 산화제(H20, O2)와 열에너지를 공급하여 Si02막을 형성하는 공정입니다. 산화공정으로 형성된 절연막은 회로간에 누설전류가 흐르는것을 막아주고, 식각공정에서는 필요한 부분이 잘못 식각되는 것을 막아줍니다. 그리고 이온주입 공정에서는 확산 방지막 열학을 하기도 합니다. 다시말해서, 웨이퍼 표면을 보호 해주는 보호막 역할을 한다고 보면 좋을것 같습니다.

반도체 8대공정


산화 공정에서 건식산화와 습식산화 이렇게 두가지 종류가 존재합니다.


(1)건식산화

건식산화는 습식산화에 비해서 반응이 느립니다. 하지만 더 질 좋은 산화막이 형성되는 장점이 있습니다. 그래서 산화막의 두께가 얇고 특성이 좋아야 하는 Gate Oxidation에서 주로 건식산화를 이용합니다.

반도체 8대공정


(2)습식산화

습식산화는 반도체설비 수소 기체가 채워진 챔버안에서 산소 기체를 넣어서 반응시켜줍니다. 수소와 산소가 반응하면서 수증기가 형성되고, 수증기가 웨이퍼와 반응하면서 다시 수소기체로 돌아가는 반응을 반복합니다. 습식산화는 건식산화에 비해서 반응성이 빠르지만, 산화막의 질이 비교적 좋지 않다는 특징을 가지고 있습니다.


3. 포토 공정

반도체 8대공정 세번째는 바로 포토 공정입니다. 포토 공정은 반도체 표면에 빛으로 회로 패턴을 넣어주는 공정입니다. 우리가 요즘은 사용하지 않지만, 예전에 많이 사용하던 필름 카메라의 원리와 비슷하다고 생각하시면 좋을것 같습니다.

반도체 8대공정


포토 공정은 웨이퍼위에 감광액(PR)을 도포하고, 마스크를 설치하여 웨이퍼 위에 회로를 그려준다고 생각하면 좋습니다. 여기서 감광액의 종류에 따라서 빛에 반응하는 부분이 달라집니다. 그래서 각각 회로 모양이 달라지게 됩니다.

반도체 8대공정


최근에는 반도체 공정이 점점더 미세화 되면서 포토공정에서 EUV 장비를 사용하고 있습니다. EUV 는 극자외선으로 기존에 사용하던 포토장비보다 좀 더 미세화한 패턴을 그릴 수 있습니다. 그래서 7나노 이하의 공정에서 많이 쓰이는 장비입니다. EUV 장비를 독점적으로 생산하는 네덜란드의 ASML이 굉장히 경쟁력있는 회사로 떠오르고 있습니다. 특히 삼성전자와 대만의 TSMC가 미세공정을 가기위해 경쟁적으로 사들이는 장비로 주목받기도 했습니다.


4. 식각공정 (Etching)

반도체 8대공정 네번째는 바로 식각공정입니다. 식각공정은 포토공정에서 그린 패턴을 보고 필요없는 부분을 깍아내는 공정이라고 생각하시면 됩니다. 반도체 공정에서 가장 까다로운 공정이기도 한 식각공정입니다. 식각공정에서 얼마나 얇고 깊게 깍아낼 수 있는지에따라 반도체 회사의 기술력을 알 수 있습니다. 

반도체 8대공정


식각공정는 습식식각과 건식식각이 있습니다. 습식식각은 가격이 저렴하지만, 정확성이 떨어집니다. 반면에 건식식각은 정확성이 습식식각보다 뛰어나지만, 가격이 비싸다는 장점이 있습니다. 하지만 기술이 점점 고도화 되고있는 반도체 공정에서 대부분 건식식각 기술을 사용하고 있습니다.

반도체 8대공정


식각 공정에서 사용하는 반도체 설비중에서 대표적으로 가장 많이 사용되는 반도체장비 회사들은, LAM, TEL, AMAT가 있습니다.


5. 박막공정

반도체 8대공정 다섯번째공정은 바로 식각공정으로 만들어진 회로도 위에 전기적인 특성을 가질수 있도록 얇은 두께의 막을 형성해주는 공정이 바로 박막공정 입니다. 가장 대표적은 방법으로 CVD공정이 있습니다. 이 밖에도 전기도금법, PVD 공정법이 있습니다.

반도체 8대공정


6. 금속배선공정

반도체 8대공정 여섯번째공정은 금속배선공정입니다. 박막공정후에는 반도체가 효과적으로 작동할 수 있도록 반도체 회로도를 따라서 금속배선을 깔아주어야 합니다. 이 공정이 바로 금속배선공정입니다. 대표적으로 사용하는 금속에서 구리(CU)와 알루미늄(AI)이 잇습니다. 이 둘중에 구리를 더 많이 사용하고 있습니다.

반도체 8대공정


7. EDS

반도체 8대공정 일곱번째공정은 EDS입니다. EDS는 Electrical Die Sorting의 줄임말입니다. EDS는 제조공정을 다 끝난 반도체를 테스트 하는 단계라고 생각하시면 좋을것 같습니다. 웨이퍼 한장당 만들어진 수많은 반도체들이 모두 정상적으로 작동하는 반도체가 아닙니다. (수율에 따라 사용할 수 있는 반도체칩이 다릅니다) 그렇기 때문에 정상적으로 작동하는 반도체침이 얼마나 있는지 알아보아야 합니다.

반도체 8대공정


여기서 알 수 있는 부분이, 바로 반도체공정에서 수율의 중요성입니다. 반도체를 많이 만드는것도 중요하지만 수율을 높이는게 더 중요합니다. 가끔 뉴스기사를 보시면, '중국에서 반도체 기술이 한국을 따라서 어느정도의 위치까지 따라왔지만, 수율이 안나와서 애를먹고 있다' 라는 말을 들어보셨을겁니다. 


8. 패키징

반도체 8대공정 마지막 여덟번째공정은 패키징입니다. EDS까지 끝난 반도체들은 이제 각 반도체칩을 잘라내어, 사용되는 기기에 맞는 형태로  포장하는 과정이 바로 패키징입니다. 이렇게 패키징까지 끝난 반도체칩들은 이제 스마트폰, 노트북, 컴퓨터, 테블릿, 등등 전자제품에 들어가게 됩니다.

반도체 8대공정


■ 마무리

오늘은 반도체 8대공정에 대해서 알아보았습니다. 반도체는 우리생활에서 땔래야 땔수 없는것입니다. 우리가 매일 사용하는 스마트폰은 물론이고, 노트북, 컴퓨터 심지어 이제는 자동차에도 반도체가 사용되고 있습니다. 앞으로 4차산업혁명으로 더 많은 전자제품에 많은 반도체칩이 들어갈 것으로 예상됩니다.

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사실 반도체가 만들어지는데, 8대공정 외에도 더 복잡하고 어려운 공정들이 많이 진행을 합니다. 하지만 가장 대표적으로 반도체공정에서 가장 많이 사용하는 8대공정에 대해서 알아보았습니다. 반도체회사의 취업을 준비하는 취준생이나 이직을 준비하는 사람들은 꼭 8대공정에 대해서 숙지하시면 좋을것 같습니다.


그럼 오늘의 포스팅은 여기서 마무리하도록 하겠습니다. 다음에는 더 멋지고 유익한 내용의 포스팅으로 돌아오겠습니다. 긴글 끝까지 읽어주셔서 감사합니다.


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