반도체 제조는 장치 설계에서 반도체 제품의 최종 패키징에 이르기까지 여러 단계를 포함하는 복잡하고 정교한 프로세스입니다.

반도체 프로세스 엔지니어로서 이 기사는 다양한 단계에 관련된 기술을 포함하여 반도체 제조 프로세스에 대한 자세한 개요를 제공하는 것을 목표로 합니다.

노출 및 마스크(사진)

포토레지스트와 마스크 공정은 반도체 제조 공정에서 매우 중요한 역할을 합니다.

이 공정은 반도체 칩에 패턴을 형성하기 위해 마스크에 노광이나 현미경을 이용하여 미세한 선이나 점으로 이루어진 패턴을 그리고 그 패턴에 감광(photosensitization)을 하는 것이다.

이를 위해 사용되는 장치 기술은 다음과 같습니다.

노출 장치

노광장비는 마스크에 그려진 패턴을 반도체 웨이퍼에 전사하는 장비로 광원, 렌즈, 필터로 구성된다.

노광장치는 칩의 성능과 성능향상을 위한 기술적 요구사항을 충족시키기 위해 매우 정밀하게 설계되었으며 반도체 제조 공정에서 가장 중요한 장치 중 하나입니다.

마스크 제작 장비

마스크 제작 장비는 마스크에 패턴을 그리는 장비입니다.

전자석을 사용하여 마스크 표면에 선이나 점으로 구성된 패턴을 만듭니다.

이 장비는 마스크 표면을 불규칙하게 만들어 제조 공정의 정확성과 반도체 칩의 품질에 직접적인 영향을 미치지 않도록 정밀하게 제어해야 한다.

감광 장비

포토레지스트 장비는 마스크에 그려진 패턴을 반도체 웨이퍼에 전사할 때 마스크 패턴을 웨이퍼 표면에 노출시키는 장비이다.

반도체 제조공정에서 매우 중요한 역할을 하는 장비로 정밀한 광원과 광학소자로 미세한 패턴을 정확하게 전사하는 장비입니다.

식물 분류

얼라인먼트 장비는 마스크와 웨이퍼의 위치를 ​​정확하게 얼라인하기 위한 장비입니다.

이 기계는 반도체 제조 공정에서 필수적인 역할을 하며 정밀한 포지셔닝을 위한 고정밀 광학 및 센서가 장착되어 있습니다.

에칭

반도체 제조 공정 중 하나인 식각 공정은 반도체 웨이퍼에서 불필요한 부분을 제거해 회로 패턴을 형성하는 중요한 공정이다.

식각 공정은 고정밀 기술이 요구되며 다양한 소자 기술이 사용된다.

에칭 공정은 일반적으로 화학적 공정과 물리적 공정으로 나뉘며 사용되는 장비는 각각 다릅니다.

화학적 에칭 공정

Etcher는 일반적으로 화학적 에칭 공정에 사용됩니다.

에칭 시스템은 전자빔 또는 레이저와 같은 기술을 사용하여 반도체 웨이퍼의 표면을 화학적으로 제거하는 데 사용됩니다.

반도체 웨이퍼의 일부를 제거하여 회로 패턴을 형성하는 데 사용됩니다.

식각 장비는 반도체 제조 공정에서 매우 중요한 역할을 하며 고정밀, 고속, 고신뢰성이 요구된다.

물리적 에칭 공정

반면 물리적 에칭 공정에서는 레이저 절단기 또는 다이아몬드 기반 절단 도구가 사용됩니다.

이 기계는 반도체 웨이퍼를 고속으로 회전시키고 회전 운동 에너지를 사용하여 웨이퍼의 일부를 제거합니다.

식각 기술과 달리 화학 반응을 일으키지 않아 침전물이 생기지 않아 깨끗한 식각 공정이 가능하다.

에칭 공정에는 높은 정밀도, 반복성 및 신뢰성이 필요합니다.

이를 보장하기 위해서는 정교한 플랜트 엔지니어링 및 공정 제어 기술이 필요합니다.

또한 공정 매개변수의 미세 조정 및 품질 관리와 같은 고급 기술이 필요합니다.

반도체 제조에서 식각 공정은 고도의 기술과 정밀도가 요구되는 가장 중요한 공정 중 하나입니다.

이러한 플랜트 기술 및 공정 제어 기술은 고품질, 고성능 반도체 제품을 제조하는 데 사용될 수 있습니다.

줄질

반도체 제조 공정에서 증착 공정은 반도체 웨이퍼 위에 박막을 증착하는 공정이다.

이 프로세스는 반도체 표면의 특정 환경에서 필요한 재료를 증착하는 데 사용됩니다.

증착 공정에는 다양한 기술이 사용되며 이에 따라 다양한 장비가 개발되어 사용되고 있습니다.

화학 기상 증착(CVD)

화학 기상 증착은 기체 전구체를 반응기에 공급하여 적층체를 형성하는 방법입니다.

침전물은 전구체의 분해 또는 화학 반응의 결과로 형성됩니다.

이 공정은 고온에서 진행되며 라미네이트의 두께와 품질은 반응기 내부의 환경과 가스 조성, 증착 온도와 압력에 따라 결정됩니다.

CVD 장비는 반도체 제조에서 매우 중요한 역할을 합니다.

LPCVD(Low Pressure CVD) 및 PECVD(Plasma-Enhanced CVD) 공정은 주로 반도체 산업에서 사용됩니다.

물리적 기상 증착(PVD)

물리적 기상 증착은 고체 또는 액체 상태의 물질을 분리하는 공정입니다.

주로 이온 도금, 스퍼터링 및 이온 빔 증착(IBD) 공정이 있습니다.

물리기상증착은 CVD에 비해 상대적으로 낮은 온도에서 동작할 수 있으며, 자석이나 이온을 이용하여 증착체의 구조나 성질을 제어할 수 있다.

다른 방법

증착 공정에는 CVD, PVD 방식 외에도 다양한 방식이 있다.

예를 들어, 액체 상태로 증착하는 졸-겔 공정과 초음파를 이용한 증착 공정이 있습니다.

이 방법은 특수 증착 물질이나 특수 기판에 증착할 때 사용합니다.

확산 및 이온 주입

반도체 제조 공정 중 확산 및 이온 주입 공정은 반도체 소자 제조 공정에서 매우 중요한 역할을 한다.

이 기사에서는 이 두 프로세스에 대한 시스템 기술에 대해 자세히 설명합니다.

확산 과정

확산 공정은 반도체 소자에 각종 불순물을 도핑하여 전기적 특성을 제어하는 ​​공정 중 하나이다.

이 공정에서 도핑하고자 하는 불순물을 반도체 원료에 도포한 후 반도체 원료와 불순물을 고온에서 확산 결합시킨다.

이 방법은 고온에서 원료와 불순물이 서로 확산되기 때문에 반도체 원료와 불순물 간의 결합이 매우 중요하다.

이를 위해서는 반도체 원료와 불순물이 잘 결합되도록 표면을 정밀하게 처리할 수 있는 장비가 필요하다.

이러한 장비는 표면 처리 장비라고도 하며 이온 시드 또는 웨이퍼 원자 증착을 포함합니다.

이온 주입 공정

이온 주입 공정은 반도체 소자에 이온을 주입하고 전자 또는 결함을 도입하여 전기적 특성을 변화시키는 공정이다.

이 과정에서 이온이 가속되면서 소자 내부로 주입되어 반도체 소자 상부에서 이온과 충돌하게 된다.

이온을 주입하려면 이온 가속기가 필요합니다.

이 가속기는 이온을 가속시켜 장치 표면으로 이동시키는 장치입니다.

이 가속기는 이온의 질량, 전하 상태 및 에너지를 제어하여 정밀한 이온 주입을 가능하게 합니다.

또한, 이온 주입 후 이온이 결합된 부위에 자외선(UV) 처리나 열처리 등의 후속 처리가 필요하다.

이 후처리에는 UV 장비나 오븐 장비가 필요합니다.

깨끗한

반도체 제조 공정에서 세정 공정은 기판을 깨끗하게 만드는 공정이다.

이 공정에서 기판 표면의 오염물, 먼지, 기름 등을 제거하여 반도체 공정에 필요한 깨끗한 표면을 제공합니다.

세척 공정에 사용되는 장비에는 여러 종류가 있습니다.

세탁기

스크러버는 기판 표면을 청소하는 데 사용되는 장치입니다.

스크러버는 레코드를 돌리면서 세척액을 분사하여 레코드 표면에 붙은 오염 물질을 제거합니다.

이 방법은 반응액의 온도, 압력, 시간을 조절하여 효과적인 정제를 할 수 있다.

젖은 벤치

습식 벤치는 기판을 세척하는 데 사용되는 장비입니다.

Wet Bench는 세척 용액을 포함한 다양한 용액을 사용하여 기판을 세척합니다.

일반적으로 습식 작업대에는 각각 다른 세척액을 사용하는 여러 개의 세척 모듈이 있습니다.

탈수기

원심 건조기는 기판을 건조하는 장치입니다.

스핀 드라이어는 기판을 회전시키면서 고속으로 공기를 분사하여 기판을 건조시킨다.

이 프로세스는 효과적인 세척을 위해 기판 표면에서 물을 제거합니다.

세척 시 회로 기판의 오염 정도, 세척액의 농도 및 온도, 세척 시간 등을 정밀하게 제어해야 합니다.

프로세스 설계 및 장비 선택은 이러한 요소가 세척 효율성에 큰 영향을 미치기 때문에 중요합니다.

또한 세척 공정은 깨끗한 기판 표면을 유지하기 위해 장비 유지 보수 및 정기적인 교체가 필요합니다.

패키지

반도체 제조 공정의 마지막 단계는 패키징 공정입니다.

이 단계에서 반도체 칩이 완성되어 상용 제품에 사용할 수 있는 패키지로 패키징된다.

패키징 공정은 반도체 칩의 크기, 용도, 환경 조건에 따라 다양한 기술과 장비를 사용한다.

패키지의 가장 일반적인 가공 기술 중 하나는 와이어 본딩 기술입니다.

이 기술은 작은 금속 와이어를 사용하여 반도체 다이의 핀을 패키지의 핀에 연결합니다.

와이어 본더는 작은 금속 와이어를 구부려 반도체 칩과 패키지를 고정하고 칩과 패키지 사이를 전기적으로 연결합니다.

또 다른 패키징 처리 기술은 기판 재료를 사용하는 것입니다.

이 경우 칩이 기판에 부착되고 다른 기술을 사용하여 전기적 연결이 이루어집니다.

예를 들어, SMT(표면 실장 기술)는 소형 부품을 사용하여 칩과 기판을 전기적으로 연결합니다.

볼 리워프 기술은 작은 금속 볼을 사용하여 고온 및 고압 조건에서 칩을 제자리에 고정합니다.

반도체 제품의 환경 보호는 패키징 공정에서도 중요합니다.

이를 위해 포장 공정은 다양한 보호 코팅 기술을 사용합니다.

예를 들어 블랙 다이아몬드는 높은 열과 내부 습기로부터 보호하는 소재입니다.

또한 실리콘 오일과 에폭시 수지를 사용하여 화학적 및 물리적 영향으로부터 보호합니다.

패키징 공정은 반도체 제조 공정의 마지막 단계이지만 제품의 성능과 안정성에 큰 영향을 미친다.

따라서 반도체 제조 공정에서 패키징 공정 기술의 역할은 매우 중요하다.