반도체 제조에 대한 포괄적인 가이드: 크리스탈에서 메모리 칩까지

반도체 제조는 트랜지스터, 다이오드 및 집적 회로(IC)와 같은 전자 장치를 만드는 공정입니다. 메모리 제조를 위한 반도체 제조에는 8가지 주요 프로세스가 있습니다. 이번 글에서는 8대공정에 대해 설명 하고 다음 글에서는 각 공정별 설명과 현장에서 하는 일까지도 가능하면 설명하고 같이 알아가 보도록 하겠습니다. 

 

 

 

1. 결정 성장(Crystal Growth):

반도체 제조의 첫 번째 단계는 고순도 실리콘 결정을 생성하는 것입니다. 이것은 녹을 때까지 진공 챔버에서 소량의 실리콘을 가열한 다음 천천히 냉각하여 단결정을 형성함으로써 이루어집니다. 이 과정을 초크랄스키 과정이라고 합니다.

 

 

 

2. 웨이퍼 준비(Wafer Preparation):

결정이 성장하면 웨이퍼라고 하는 얇은 디스크로 슬라이스됩니다. 그런 다음 웨이퍼를 연마하여 결함과 오염 물질을 제거합니다.

 

 

 

3. 포토리소그래피(Photolithography):

이 단계에서는 포토레지스트 층이 웨이퍼 표면에 적용됩니다. 그런 다음 포토레지스트는 패턴 마스크를 통해 자외선에 노출되어 특정 영역에서 포토레지스트가 경화됩니다. 그런 다음 경화되지 않은 영역을 에칭하여 웨이퍼에 패턴을 남깁니다. 이 프로세스는 메모리 칩의 다른 레이어를 생성하기 위해 여러 번 반복됩니다.

 

 

 

4. 에칭(Etching):

에칭은 포토레지스트로 덮이지 않은 영역의 웨이퍼에서 재료를 제거하는 데 사용됩니다. 에칭에는 습식 에칭과 건식 에칭의 두 가지 유형이 있습니다. 습식 에칭은 재료를 용해하기 위해 화학 용액을 사용하는 반면, 건식 에칭은 재료를 에칭하기 위해 플라즈마를 사용합니다.

 

 

 

5.이온 주입(Ion Implantation):

이 공정은 고에너지 이온을 사용하여 실리콘 웨이퍼에 불순물을 주입하는 것입니다. 이온은 고속으로 가속되고 웨이퍼를 향하여 필요한 전자 특성을 생성하기 위해 표면에 주입됩니다.

 

 

 

6.증착(Deposition):

증착은 웨이퍼 표면에 재료의 얇은 층을 추가하는 데 사용됩니다. 물리적 기상 증착(PVD), 화학 기상 증착(CVD) 및 원자층 증착(ALD)을 비롯한 여러 유형의 증착이 있습니다. 이 프로세스는 메모리 셀을 구성하는 전도성 및 절연 재료 층을 만드는 데 사용됩니다.

 

 

 

7.열 산화(Thermal Oxidation):

열 산화는 웨이퍼 표면에 얇은 이산화규소 층을 생성하는 데 사용됩니다. 웨이퍼는 산소가 풍부한 환경에서 가열되어 실리콘이 산소와 반응하여 이산화규소를 형성합니다. 이 층은 메모리 칩의 여러 층 사이의 장벽으로 사용됩니다.

 

 

 

8.금속화(Metallization):

반도체 제조의 마지막 단계는 웨이퍼 표면에 금속층을 증착하여 다양한 부품 사이에 전기적 연결을 생성하는 금속화입니다. 금속층은 PVD 또는 CVD를 사용하여 증착된 다음 포토리소그래피 및 에칭을 사용하여 패터닝됩니다. 이 프로세스는 서로 다른 메모리 셀 간의 상호 연결을 생성하는 데 사용됩니다.

 

 

 

 

앞에서 나열된 8가지 프로세스는 고품질 반도체 메모리 장치의 생산에 매우 중요하며 각 프로세스에는 일관된 성능을 보장하기 위해 신중하게 제어하고 모니터링해야 하는 복잡한 일련의 단계가 포함됩니다. 최종 결과는 작은 물리적 공간에 많은 양의 데이터를 저장할 수 있는 고밀도 메모리 칩입니다.

 

 

 

결정 성장 공정(Crystal Growth) 과정 및 기술

결정 성장 공정(Crystal Growth) 과정 및 기술