[L1] 1 반도체 개요 [L2] 1) 정의 [L4] - 반도체(전기 흐름)와 부도체(차단)의 중간 성질을 가진 물질. [L4] - 열, 빛, 전압 등 외부 자극에 따라 전기의 흐름을 제어하여 정보를 저장하거나 연산 작업을 수행함. [L5] * 주원료로는 모래에서 추출하기 쉬운 실리콘(Si, 규소)이 가장 널리 사용됨. [L2] 2) 분류 [L4] - 메모리 반도체 : 정보를 저장하는 용도 (DRAM, NAND Flash). [L4] - 시스템 반도체 : 연산, 제어, 논리적인 정보 처리를 담당 (CPU, GPU, AP). [L5] * 기계 설비 관점에서 메모리는 소품종 대량생산(연속 공정), 시스템은 다품종 소량생산(유연 생산) 시스템이 요구됨. [L1] 2 반도체 제조 8대 공정 [L2] 1) 웨이퍼 제조 및 산화 (Wafer & Oxidation) [L4] - 웨이퍼 제조 : 고순도 실리콘 용액을 결정으로 성장시켜 잉곳(Ingot)을 만들고, 이를 얇게 절단(Slicing) 및 연마(Polishing)하여 원판을 만듦. [L4] - 산화 공정 : 고온(800~1200℃)에서 산소나 수증기를 주입하여 웨이퍼 표면에 절연막(SiO_2)을 형성. [L5] * 산화막은 공정 중 발생하는 불순물로부터 실리콘 표면을 보호하고 누설 전류를 차단하는 역할. [L2] 2) 회로 형성 (Patterning) [L4] - 포토 공정 (Photolithography) : 웨이퍼에 감광액(PR)을 바르고, 마스크(Mask)에 빛을 통과시켜 회로 패턴을 그려 넣는 과정 (노광). [L5] * 반도체 공정 중 가장 난이도가 높고 설비 가격이 비쌈 (예: ASML EUV 장비). [L4] - 식각 공정 (Etching) : 포토 공정에서 그려진 회로 이외의 불필요한 부분을 깎아내는 과정. [L5] * 미세 회로 구현을 위해 화학 용액(습식)보다 가스와 플라즈마를 이용한 건식 식각(Dry Etching)이 주력으로 사용됨. [L2] 3) 소자 및 배선 형성 (Deposition & Metallization) [L4] - 증착 및 이온주입 : 웨이퍼 위에 얇은 막(박막)을 입히거나(CVD, PVD), 불순물(이온)을 주입하여 전기적 특성을 갖게 함. [L4] - 금속 배선 : 만들어진 소자들이 작동하도록 알루미늄(Al), 구리(Cu) 등의 금속선으로 회로를 연결. [L5] * 미세한 구멍(Contact hole)을 금속으로 빈틈없이 채우는 기술이 핵심. [L2] 4) 테스트 및 패키징 (Test & Packaging) [L4] - EDS (Electrical Die Sorting) : 웨이퍼 상태에서 개별 칩의 전기적 특성을 검사하여 불량품을 선별(수율 관리). [L4] - 패키징 (Packaging) : 웨이퍼를 낱개의 칩으로 자르고(Dicing), 기판에 탑재 후 외부 충격으로부터 보호하기 위해 포장. [L5] * 최근 칩을 수직으로 쌓는 TSV(Through Silicon Via) 기술과 HBM(고대역폭 메모리) 패키징 기술이 고도화되고 있음. [L1] 3 기계공학적 반도체 공정의 중요성 [L4] - 나노미터(nm) 단위 공정을 수행하기 위한 스테이지(Stage) 정밀 제어 및 진동 방지 기술. [L4] - 식각/증착 장비 내부의 플라즈마 가스 유동 제어 및 초고진공(UHV) 챔버 설계. [L4] - 클린룸(Clean Room) 환경 유지를 위한 공조(HVAC) 및 장비의 열 배출(Cooling) 시스템 설계. [L2] 참고) 관련 출처 (References) [L4] · Samsung Electronics Semiconductor Newsroom (The 8 Essential Semiconductor Processes). [L4] · SK hynix Newsroom (Semiconductor Manufacturing Process). [L4] · SEMI (Semiconductor Equipment and Materials International) Standards. [L4] · ASML Technology Whitepaper (EUV Lithography principles).