[반도체 공부] 쉽게 이해하는 반도체란 무엇인가?

 

 

 

대체 반도체가 무엇인지 잘 모르시는 분도 있을것 같아 쉽게? 써보려 합니다.

 

l반도체란?

 

반도체를 영어로 써보면 semiconductor 입니다. '반'도체 라고 볼 수 있죠. 즉 전기가 통하기도, 안통하기도 한다고 보시면 될 것 같습니다. 쉽게 말해 전기적 스위치라 표현할 수 있죠.

 

여기서 전기가 통하는걸 도체, 통하지 않는 것을 부도체라고 합니다(다 배웠죠..?). 반도체는 도체와 부도체의 경계에 있는 물질이다 보니 제어에 따라 도체가 되기도, 아니기도 합니다.

 

대표적으로 화학적인 방법과 전기적인 방법으로 제어를 하게 되는데 이에 대한 설명은 어려울 수 있으니 넘어가도록 하겠습니다.

 

반도체는 주변에서도 흔히 볼 수 있고, 생각보다 많은 곳에 쓰이고 있습니다. 휴대폰, PC, 노트북 등 전자기기에는 다 있다고 보시면 되고, 자동차에도 포함이 되어 있죠.

 

반도체의 발달이 없었다면, 우리는 아직도 작은 USB가 아닌 디스크..에 저장해서 다닐지도..?

 

l반도체는 어떻게 만드나요?

 

정말 간단하게, 모래를 가공해서 만들어요.

네, 맞아요. 주변에서 많이 볼 수 있는 모래로 만들어요... 왜냐구요?..

여러 이유가 있지만 주변에 널렸고 싸거든요...

정확히 말하면 실리콘으로 만드는데, 실리콘을 가공하여 잉곳(ingot)이라는 것을 만들어서 시작 한다 보시면 됩니다.

 

반도체 프로세스를 설명 드리면,

 

Wafer 제조 -> Wafer 가공 -> Packaging -> Test

*Wafer-반도체를 만드는 판이라 우선 생각하세요!

 

좀 더 구체적으로 들어가면

 

회로설계(Circuit Design) -> 포토마스크(Photomask)제작 -> Wafer 제조 및 공정(Fabrication) -> Packaging & Test

라고 보시면 될 것 같아요.

 

여기서 우리는 8대 공정이라는 말을 들어보신 분도 있고 아닌 분도 있을텐데, 모든 기업에서 8대공정이라 하지 않으니,기업 면접을 준비하거나 자소서를 작성할 때 유의하세요!

 

l반도체 공정은 무엇인가요?

*출처: 렛유인 한권으로 끝내는 반도체 전공면접 도서

 

반도체를 만들기 위해 반도체 칩도 설계를 해야하고, 여러 복잡한 과정이 있지만, 이 부분보다 공정 관련하여 간략하게 설명 드리겠습니다.

 

반도체는 크게 전공정과 후공정으로 볼 수 있습니다.

Wafer 제조 및 가공까지를 전공정, 이후 단계를 후공정이라 보시면 될것 같아요.

 

 

반도체 공정	주요 공정	세부 공정 내용
전공정	웨이퍼 제조 및 마스크 제작	잉곳 제작 ->잉곳 절단(Wafer) -> Wafer 표면 연마 -> 회로 설계 -> 마스크 제작
	웨이퍼 가공 (FAB 공정)	산화공정(Oxidation), 포토공정(Photolithography), 식각(Etch), 박막 증창(CVD, PVD, 이온주입), 금속배선(Metallization)
후공정	패키징 (Packaging)	웨이퍼 자동선별(EDS test), Wafer 절단(Sawing), 칩 접착(Die Attach) , 금속연결(Wire bonding), 성형(Molding)
	검사 (Test)	최종검사, 마킹(Marking), 포장(Packing)

 

 반도체를 잘 모르시는 분들이라면, 용어가 생소할 수 있으나, 차근차근 하나씩 공부하다보면 그렇게 어렵게 느껴지지는 않을 거에요.

한글보다 영어본래의 뜻을 보면 보다 쉽게 이해가는 용어 들도 있으니, 반도체를 공부하실때는 단순히 외우지 마시고 단어 뜻고 함께 생각하며 공부하시는 것을 추천 드립니다.

 

l반도체 세부 공정

*출처: 렛유인 한권으로 끝내는 반도체 전공면접 도서

 

반도체 전공정과 후공정에 대해 분류 하였다면, 공정 하나하나 어떤 공정인지 간략하게 알아보겠습니다!

 

1. Wafer 세정공정(Cleaning)

웨이퍼 표면의 파티클 제거 및 유기물, 이온, 금속 불순물 등의 오염을 막기 위한 세척 단계

즉, 반도체를 만들기 위해 씻는 작업이라 보시면 될 것 같습니다.

반도체는 화학적, 물리적인 방법으로 제작이 되다보니, 오염이 되어 있다면, 원하는 반응이 일어나지 않아 자칫 쓸모없어질 수 있기 때문이죠(모래가 왜 비싸? 하지만,,, 실제로 어마어마한 가격이에요...)

 

2. 산화 공정(Oxidation)

실리콘(Si) 기판 위에 산화제와 에너지를 공급하여 산화규소막을 형성하는 공정입니다.

해당 공정을 통해 누설 전류 방지, 불순물 확산 방지, 식각(Etch) 방지막 역할등을 하게 됩니다. 산화공정에는 열 산화(Thermal Oxidation), 화학적 기상증착 산화(Chemical Vapor Depostion) 등이 있고, 건식산화(Dry Oxidation)과 습식 산화(Wet Oxidation)으로 나뉘어 집니다.

* 자세한 내용은 공정집중 편에서 다룰 수 있도록 하겠습니다!

 

3. 포토 공정(Photolithography)

쉽게 설명하면 Wafer 위에 만들고 싶은 반도체 모양을 그린다? 라고 생각하시면 될 것 같습니다. 사람이 직접 손으로 그릴 수 없기 때문에, 빛을 활용하여 wafer위에 설계 했던 패턴을 그려 냅니다.

노광, 현상, 하드 베이트 공정을 통해 그리게 됩니다.

 

4. 식각 공정(Etching)

깍는 공정이라 생각하시면 될 것 같습니다. 화학적, 물리적인 방법을 통해 공정이 이뤄지며, 포토 공정에서 그린 패턴을 제외하고 나머지 부분을 깍아 패턴을 입체적으로 만든다고 이해하시면 될 것 같습니다.

식각방법도 산화 공정과 마찬가지로, Dry Etching과 Wet Etching이 있습니다. 필요한 공정에 맞게 사용되며 장단점이 있습니다. 이 부분도 공정 편에서 자세히 다룰 수 있도록 하겠습니다.

 

5. 박막 공정(Thin Film Depostion)

식각공정이 깍는 공정이라 하면, 박막 공정은 쌓는 공정이라 생각할 수 있습니다. 박막 공정도 화학적인 방법과 물리적인 방법을 활용하는데, 화학적인 방법을 CVD(Chemical Vapor Deposition)이라 하고 물리적인 방법을 PVD(Physical Vapor Deposition) 이라 합니다. 화학적, 물리적 기상 증착방법이라하며 기상이라는 말처럼 Vapor를 활용 하는 방법입니다. PVD, CVD 종류에 대해서도 공정편에서 깊게 설명 드리겠습니다.

 

6. 불순물 주입공정(Doping)

반도체 Wafer내에 불순물(Dopant)을 주입(Doping) 하여 특정한 전기적인 특징을 가지도록 하는 공정 입니다.주로 열 확산 방법(Thermal Diffusion)과 이온 주입법(Ion implantation) 을 사용합니다.

 

7. 금속배선 공정(Metallization)

전기가 잘 통하는 금속의 성질을 이용하여 반도체의 회로패턴을 따라 전기 길, 즉 금속선을 이어주는 공정 입니다. PVD, CVD를 활용 하며, 금속에 따라 다마신 공정(도금)을 활용하기도 합니다.

 

8. CMP(Chemical Mechancal Polishing) 공정

CMP 공정은 Wafer 표현을 화학적, 기계적인 방법을 활용하여 평탄화 하는 공정이라 보시면 됩니다. 평탄화를 하는 이유에는 웨이퍼 표면의 굴곡을 감소시켜 공정 효율과 수율을 향상시키는 것이 있습니다.

 

딱 8가지로 나눠 보았는데, 이 8가지 공정을 8대 공정이라 부르는 것으로 알고 있습니다.

기업마다 조금씩 차이가 있을 수 있으니, 면접장 가서 8대공정 배웠습니다! 요런 실수를 하지 않도록 그 기업에서 쓰는 말들을 한번씩 알아가도록!

 

 

해당 내요은 정말 쉽게 쓰려다 보니, 중간 중간 빼먹은 내용도 있고 다소 다른 부분도 있습니다.

반도체 산업 취업을 준비하시는 분, 특히 전기전자계열, 화학/화공, 재료/소재, 기계 공학 분들이라면, 해당 내용보다는 더 많은 내용을 알고 계셔야 하니 참고!

 

공정 한개를 선택해서 글만써도 아마..어마어마 하지만, 3~5개 공정을 조금은 깊고 쉽게 설명할 수 있도록 해보겠습니다.

저도 스스로 공부를 하면서 적는 내용이다보니 다소 틀린 부분이 있을 수도 있으니, 이해부탁 드릴게요!

 

*출처: 렛유인 한권으로 끝내는 반도체 전공면접 도서