흥미돋 반도체 만들 때 사용하는 웨이퍼는 어떻게 만들어질까?

[흥미돋는글]

출처: https://gall.dcinside.com/board/view/?id=dcbest&no=224391

우리가 반도체 하면 흔히 떠올리는 이 웨이퍼는 어떻게 만들어 지는 것일까?

저렇게 판떼기 하나만 보면 저게 뭔가 싶지만 저거 사실 실리콘이다

자 그러면 저걸 어떻게 만드는지 간단하게 한 번 알아보자

첫번째로, 웨이퍼를 만들기 위해서는 커다랑 잉곳(주괴)가 필요한데,

이 잉곳은 쵸크랄스키 공법이라는 것으로 만들게 된다.

간단하게 설명하면

1. 실리콘 주괴를 도가니에 담아 녹인 후

2. 시드(seed)를 넣어서 천천히 회전시킨다

3. 그다음 회전시키며 천천히 끌어올린다

4. 잉곳 완성

보통 도가니는 석영그릇으로 만들고

흡열재는 탄소로 만든다고 하는데 잘 모르겠다

이 방법은 1930년도에 얀 초크랄스키라는 폴란드 화학자가 발명해낸 것으로,

그의 이름을 따 초크랄스키 공법이라 명명되었다

아무튼 이러한 과정으로 통해 우리는 실리콘 잉곳을 얻게 되는데

이러한 실리콘 잉곳을 얻게 되면, 다이아몬드 톱으로 얇게 썬다.

그다음 썰은 면을 화학적 공정을 통해 다듬으면 반도체에 쓸 수 있는 웨이퍼가 나오게 된다.

다만 이 웨이퍼는 정말 아무것도 없는 판떼기 그 자체로,

이것을 전자장비에 쓰려면 더 복잡한 공정이 필요하다.

쉽게 설명하기 위해 그림을 가져왔다.

하나씩 한 번 보도록 하자.

1. 웨이퍼

앞에서 설명한 대로 초크랄스키 공법을 통해 만든다

2. Matarial oxidation

웨이퍼를 보호하기 위한 층을 덮는다. 불순물이 침입하거나 전류가 새어나가는 것을 막는다.

3. 리소그래피

증착을 통해 웨이퍼에 타겟물질을 바른다.

이 증착 과정에서 전자빔을 통해 물질을 녹여서 웨이퍼에 물질을 바르게 되는데

이 때 웨이퍼의 결정방향과 증착물질의 결정방향이 동일하게 증착된다.

그 다음 포토레지스트를 바르고,

UV라이트를 통과시키지 않는 패턴을 가진 마스크를 덮은 뒤, UV라이트를 쏘아서

패턴 모양대로 남기고 나머지는 녹여서 일정한 모양을 만든다.

그 다음에 에칭과정을 통해 썰어내고, 포토레지스트를 씻어내면 타겟물질만이 패턴화 되어 남게된다.

4. 도핑

순수한 실리콘 웨이퍼는 전도성이 매우 낮기 때문에

전류가 잘 흐를 수 없다

그렇기 때문에 가전자를 함유하고 있는 불순물들을 도핑하여

전류가 더 잘 흐를 수 있도록 만들어준다

5. Metalization

웨이퍼에 전선을 까는 과정이다

쉽게 말하면 회로를 그린다고 보면 된다.

6. 다이싱

칩에 넣기 위해 자르는 과정이다

7. 패키징

우리가 흔히 말하는 칩이 탄생하는 단계이다

칩을 보호껍질로 싸고 다리나 선을 만들어서 실용적으로 쓰기 위해 최종적으로 수행하는 단계이다

이러한 과정을 거치면 우리가 쓰는 회로 칩이 만들어지게 된다

댓펌

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웨이퍼 얘기는 잉곳밖에 없네
저 웨이퍼를 만들기 위해서는 초고순도 실리콘이 필요한데 그정도로 순수한 실리콘을 얻으려면 위에서 말한 용융 실리콘이 다른 불순물에 오염되지 않을 수 있는 도가니가 필요함
그 정도로 순수한 도가니는 전 세계에서 단 한곳에서밖에 생산을 못하는데 그 원재료가 미국 스프루스 파인 광산에서 나옴
반도체도 결국 방장사기맵인거지

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제목은 웨이퍼인데 글내용은 반도체 공정이네ㅋㅋㅋ

[존 마스턴]

오메... 나 반도체 공정에서 근무 중인데 웨이퍼에 이런 사연이 있었다니

[쿠키크키쿠키]

미국은 뭔복이있어서 ㅅㅂ

[금콩]

재밌다!

[노루궁둥이버섯]

설비에서 깨지면 비상이었는데..ㅈ

[해피홀리데이]

웨이퍼를 갈고 또 갈고 그러다 금가고..ㅋㅋㅋ 미국이 제일부러움

[열정ENfJ]

와ㅋㅋㅋㅋ사수한테 배운게 다 여기잇다니ㅋㅋㅋㅋㅋ진짜 사수님 갑자기 대단해보이신다

[문담피]

저런걸 만들 생각을 다 하고 실제로 만들고 응용하기까지 인간들 너무 신기함ㅋㅋㅋㅋㅋㅋ

[참쌀누룽지 도대체 어디서 사]

미국놈들 좋겄다

[nerfthis!]

요즘 웨어퍼 가격 치솟는 중이라 선배들이랑 농담으로 사하라가서 실리콘해서 웨이퍼 만들자고 했었는디 ㅋㅋㅋㅋㅋ

[밀국새]

와 너무 재밌고 멋있다