Wafer란?
웨이퍼는 실리콘(Si), 갈륨 아세나이드(GaAs) 등을 성장시켜 만든 단결정 기둥을 적당한 두께로 얇게 썬 원판을 의미
웨이퍼라는 얇은 기판 위에 다수의 동일 회로를 만들어 반도체 집적회로가 탄생되는 만큼, 웨이퍼는 반도체의 기반인 셈
제조 공정
1) 잉곳(Ingot) 만들기
모래에서 추출한 실리콘을 반도체 재료로 사용하기 위해서는 순도를 높이는 정제 과정이 필요
잉곳(Ingot) : 실리콘 원료를 뜨거운 열로 녹여 고순도의 실리콘 용액을 만들고 결정 성장시켜 굳혀 만들어진 실리콘 기둥
수 나노미터(nm)의 미세한 공정을 다루는 반도체용 잉곳은 실리콘 잉곳 중에서도 초고순도의 잉곳을 사용
2) 얇은 웨이퍼를 만들기 위해 잉곳 절단하기(Wafer Slicing)
둥근 팽이 모양의 잉곳을 원판형의 웨이퍼로 만들기 위해서는 다이아몬드 톱을 이용해 균일한 두께로 얇게 써는 작업이 필요
잉곳의 지름이 웨이퍼의 크기를 결정해 150mm(6인치), 200mm(8인치), 300mm(12인치) 등의 웨이퍼가 됨
웨이퍼 두께가 얇을수록 제조원가가 줄어들며, 지름이 클수록 한번에 생산할 수 있는 반도체 칩 수가 증가하기 때문에 웨이퍼의 두께와 크기는 점차 얇고 커지는 추세
3) 웨이퍼 표면 연마(Lapping&Polishing) 하기
절단 직후의 웨이퍼는 표면에 흠결이 있고 거칠어 회로의 정밀도에 영향을 미칠 수 있기 때문에 가공을 거쳐 거울처럼 매끄럽게 만들어야 함
그래서 연마액과 연마 장비(Polishing machine)를 통해 웨이퍼 표면을 매끄럽게 갈아냄
베어 웨이퍼(Bare wafer) : 가공 전의 웨이퍼를 아직 옷을 입지 않은 상태
베어 웨이퍼에 여러 단계의 물리적, 화학적 가공을 거쳐 표면에 IC를 형성시키고 가공 단계를 거침
① 웨이퍼(Wafer): 반도체 집적회로의 핵심 재료로 원형의 판
② 다이(Die): 둥근 웨이퍼 위에 밀집된 작은 사각형 모양의 전자 회로가 집적되어 있는 IC칩
③ 스크라이브 라인(Scribe Line): 다이와 다이들 사이의 간격. 다이와 다이 사이에 스크라이브 라인을 두는 이유는, 웨이퍼 가공이 끝난 뒤, 이 다이들을 다이아몬드 톱으로 한 개씩 자르고 조립해 칩으로 만들기 위해서임
④ 플랫존(Flat Zone): 웨이퍼의 구조를 구별하기 위해 만든 영역으로 플랫존은 웨이퍼 가공 시 기준선이 됨. 웨이퍼의 결정구조는 매우 미세해 눈으로 판단할 수 없기 때문에 이 플랫존을 기준으로 웨이퍼의 수직, 수평을 판단
⑤ 노치(Notch): 최근에는 플랫존 대신 노치가 있음. 노치 웨이퍼가 플랫존 웨이퍼보다 더 많은 다이를 만들 수 있어 효율이 높음
- wafer의 벌집 모양에서 네모 모양이 아닌 부분은 사용하지 않음
- wafer가 동그란 모양인 이유는 단순히 원통형의 잉곳을 단면으로 잘랐기 때문
Reference
[반도체 8대 공정] 1탄, ‘웨이퍼’란 무엇일까요? – 삼성반도체이야기
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