반도체 이야기, 매일경제신문 산업부

웨이퍼: 집접회로를 만드는 토대가 되는 얇은 규소판

순도 99.9999999%의 단결정 규소를 얇게 잘라 표면을 매끈하게 다듬은 것으로, 오염도 없어야 하지만, 평탄도도…

   

1958년 미국 TI, wor 킬비===> 직접회로 발명 IC

   

수율이 1%만 떨어져도 하루에 수억 원대 손해가 발생함…

   

50% 수율이 넘으면 해당 프로젝트가 성공한 것으로 인식됨.

70%이상의 수율… 선두권

80%이상의 수율을 골드 수율.

   

라인 청정도는 클라스1 … 청정도 클래스1은 먼지를 500원짜리 동전으로 비유할 때 여 의도 면적 6배 크기에 500원짜리 동전 하나가 존재하는 것에 비교될 수 있다.

   

반도체 포토 공정에는 감광액 Photoresist 이 칠해진 웨이퍼가 필름 기능을 한다. 사진 을 찍는 과정에서 피사체 기능은 미세한 전기회로가 그려진 유리판인 마스가 Mask가 한다. 렌즈와 조리개 등 사진기 기능은 노광 장비로 불리는 스테퍼 stepper가 맡는다. 마스트를 스테퍼에 넣고 빛을 투과해 감광액이 칠해진 웨이퍼 위에 미세한 전자회로 그 림이 만들어지도록 하는 것이다. 이렇게 만들어진 전자회로 선폭은 성인 머리카락 굵기 의 1000분의 1정도로 미세함.

   

   

• 단결정 성장: 실리콘(규소)… 규소는 모래에 많이 들어 있음. 정제 과정 필요. 먼저 실리 콘을 뜨거운 열에 녹여 고순도의 실리콘 용융액으로 만들고 이것을 균일한 막대기 모양 의 단결정으로 식힌다.
• 규소봉 절단: 성장된 규소봉을 감자칩처럼 절단.
• 웨이퍼 표면 연마: 잘라낸 한 면을 거울처럼 반짝이게 갈아낸다.

  

• 회로 설계: 캐드이용 전자회로 설계
• 마스크제작: 전자빔 설비를 이용해 설계된 회로 패턴을 유리판 위에 그려 넣어 마스크 를 만든다.
• 산화공정: 고온(800~1200)에서 산소를 실리콘 표면과 화학 반응시켜 얇고 균일한 실리 콘 산화막(SO2)을 형성 시킨다.
• 감광액 도포: 먼저 웨이퍼에 감광물질(Photo Resist)을 고르게 발라 웨이퍼 표면을 마치 사진 필름과 같은 상태로 만든다.
• 노광: 웨이퍼 위에 마스크를 놓고 빛을 쪼아주면 회로 패턴을 통과한 빛이 웨이퍼에 회 로 패턴을 그대로 옮긴다.

     

     

  

• 현상: 여기에 필름을 인화할 때와 같은 화학처리를 해주면 웨이퍼에 사진 필름과 같이 회로 패턴이 그려진다.
• 식각: 회로 패턴을 형성하기 위해 불필요한 부분을 제거한다.
• 이온 주입: 회로 패턴과 연결된 부분에 미세한 가스 입자 형태의 불순물을 주입한다. 웨 이퍼 내부에 침투한 불순물은 전자 소자의 특성을 가지도록 만들어준다.
• 화학기상증착: 가스 사이의 화학 반응으로 형성된 입자들을 웨이퍼 표면에 증착하여 절 연 막이나 전도성 막을 형성한다.

     

  

• 금속 배선: 웨이퍼 표면에 형성된 각 회로를 연결해주는 알루미늄 배선을 만들어준다.
• 웨이퍼 뒷면 연마: 웨이퍼의 뒷면을 연마하여 얇게 만들어 준다.
• 웨이퍼 절단: 레이저나 공업용 다이아몬드 톱으로 웨이퍼를 집적회로 칩 단위로 자른 다.
• 칩 자동 선별: 웨이퍼에 형성된 집적회로 칩들의 전기적 동작 여부를 컴퓨터로 검사하 여 불량품을 찾는다.
• 금성연결, 성형: 집접회로 칩 내부의 외부 연결단자와 리드프레임을 매우 가는 금선으 로 연결한 후 집적회로 칩, 리드 프레임, 연결 금선 등을 보호하기 위해 화학수지로 밀 봉한다.
• 최종검사: 성형된 칩의 전기적 특성 및 기능을 컴퓨터로 최종 검사하는 공정으로 최종 합격된 제품들은 제품명과 회사명을 표시한 후 입고 검사를 거쳐 최종 소비자에게 판매 된다.

     

  반도체 설비는 크게 설계설비, 공정설비 그리고 조립/검사설비로 나눌 수 있는데 모두 점차로 복잡화, 자동화, 고기능화한다는 공통점…

     

  비메모리 반도체 구분: 마이크로컴포넌츠 (Microcomponents), 로직 Logic, 아날로그 Analog, 개별소자, 광학반도체..

  로직은 제품 특정 부분을 제어,

     

  Application Specific Integrated Circuit 주문형반도체

     

  CIS 제품은 메모리 반도체와 똑같은 공정 (CMOS)을 사용하기 때문에 제품을 작게 만들 수 있다. ISP와 원칩화가 가능한 장점.

     

  음식에 간을 맞추기 위해 '소금'이 사용되듯 반도체는 '불순물'이 들어가야 비로소 전자 회로로 동작할 수 있다.

  3족, 5족에 해당하는 붕소나 인 같은 불순물 집어넣음.

     

  SOP Small Outline Package

     

  BGA Ball Grid Array 웨이퍼에 절단된 칩 아래에 주석 합금으로 만든 볼을 접착한 제품

  => 고속으로 동작하는 제품에 유리

     

  MCP 다중칩… 여러 개를 같이…

     

  1974년 10월 한국반도체가 준공 부천공장 시초… 12월에 삼성전자 인수… 이건희 회장 이 사재를 털어 마련…

     

  초기 반도체 회로는 큰 방에 모눈종이를 펼쳐놓고 그 위를 기어다니며 그림.

     

  국내 기술로 처음 개발 된 전자 손목용 반도체인 워치칩은 한 때 세계 시장 점유율이 약 60%를 기록하기도 함.

     

  256M D램을 개발성공 일… 8월 29일 국치일…