반도체 8대 공정 및 포토 공정(Photo Lithography)

반도체 8대 공정

반도체 8대 공정으로는 아래와 같습니다. 

• 원료 준비(Silicon Wafer Preparation) : 반도체 제작에 사용되는 원료는 주로 실리콘입니다. 순수한 실리콘을 녹여서 둥근기둥인 규소봉으로 제작하는데 이를 잉곳(Ingot)이라고 부릅니다. 이렇게 생성된 잉곳을 얇고 균일한 두께로 잘라 표면을 평평하게 제작하면 웨어팍 됩니다.  
• 산화(Oxidation) : 실리콘 웨이퍼의 표면에 산소나 수증기를 반응시켜 실리콘 다이옥사이드층(산화막, 이산화규소)을 형성합니다. 이 층은 뒤따르는 공정에서의 마스킹 역할을 합니다. 
• 광리소그래피(Photo Lithography) : 가장 중요한 공정 중 하나로, 빛을 이용해 반도체 칩의 미세한 회로 패턴을 웨이퍼 위에 형상합니다. ASML이 해당 공정에서 중요한 역할을 하는 기기를 제작하고 있습니다. 
• 식각(Etching) : 에칭이라고도 부르며, 전 과정에서 감광액을 뿌려 패턴을 형성된 후 불필요한 부분을 제거하는 과정입니다. 식각 과정을 통해 웨이퍼 위에 정확한 회로 패턴이 생성됩니다. 
• 이온 주입(Ion Implantaion) : 웨이퍼에 특정 위치에 불순물을 주입하여 전기적 특정을 조절하는 과정입니다. 박막 증착 공정(Deposition)을 의미하기도 합니다 
• 금속 증착(Metallization) : 전기 회로를 완성하기 위해 웨이퍼 위에 금속을 증착시키는 과정입니다. 
• EDS(Dlectrical Die Sorting) : 전기적 특정 검사를 통해 개별 칩들이 원하는 품질 수준에 도달했는지를 확인하는 과정입니다. 
• 패키징(Packaging) : 제작된 반도체 칩을 보호하고 전기적 연결을 가능하게 하는 패키징 과정입니다. 

포토 공정(Photo Lithography, 광리소그래피)

일반적으로 포토 공정이라 부르며 도포(Coating), 노광(Expouser), 현상(Development) 과정으로 이루어집니다. 

또한 포토 공정에서 사용하는 장비는 보통 EUV(Extreme Ultraviolet) 장비와 DUV(Deep Ultraviolet) 장비로 구별할 수 있습니다. 

이 두 장비는 아래와 같은 차이점을 가지고 있습니다. 

• 파장 : EUV장비는 극자외선을 사용하며 파장이 13.5nm에 해당하고, DUV장비는 심자외선을 사용하며 파장이 약 193nm ~ 248nm에 해당합니다. 
• 해상력 : EUV 장비는 더 짧은 파장을 사용하기 때문에 더 미세한 패턴을 웨이퍼 위에 정밀하게 그릴 수 있고 이는 반도체의 더 높은 집적도와 성능 향상을 가능하게 합니다. 하지만 DUV 장비는 상대적으로 긴 파장을 사용하기 때문에 EUV에 비해 미세 패턴 형성에는 한계가 있습니다. 
• 적용 분야 : EUV 장비는 주로 7nm 이하의 고도로 미세화된 반도체 제조 공정에 사용하지만 DUV 장비는 EUV보다 큰 노드 크기의 반도체에 주로 사용됩니다. 하지만 모든 기업에서 더 세밀한 EUV 장비만을 사용할 수 없기 때문에 DUV 장비 역시 많은 반도체 제조 공정에서 필수적으로 사용하고 있습니다. 

EUV와 DUV 장비의 장, 단점을 정리하면 아래와 같습니다. 

• EUV 장비의 장점 : 더 높은 해상력으로 인해 더 미세한 회로 패턴을 형성할 수 있고 반도체 집적도와 성능을 크게 향상할 수 있습니다. 또한 반도체 제조 공정을 단순화할 수 있어 생산 효율성을 높일 수 있습니다.
• EUV 장비의 단점 : EUV 장비와 관련 소모품의 비용이 매우 높아 비용과 복잡한 기술적 도전이 필요합니다. 또한, EUV 노광 공정은 매우 정밀한 조건을 요구하기 때문에, 높은 수준의 기술 관리가 필요합니다. 
• DUV 장비의 장점 : 비교적 기술이 잘 확립되어 있어 넓은 범위의 반도체 제조 공정에 적용이 가능하고 EUV에 비해 낮은 비용으로 반도체 제조가 가능합니다. 
• DUV 장비의 단점 : EUV 장비에 비해 더 큰 노드 크기의 제한이 있어 최신 세대의 고성능 반도체 제조에는 적합하지 않을 수 있습니다. 또한 더 복합한 다중 패터닝 공정이 필요할 수 있어 제조 공정이 복잡해지고 비용이 증가할 가능성이 있습니다.