[반도체 공정] 웨이퍼 제조공정

1. 웨이퍼 개요

웨이퍼는 반도체 제조의 핵심 기초재료로서 실리콘 실리콘 칩의 기반이 되는 원판이다. 주로 규소(Si)로 만들어지며, 그 두께는 약 0.5mm에서 1.0mm, 직경은 200mm(8인치)부터 최근에는 300mm(12인치)까지 다양하다. 세계 시장에서는 300mm 웨이퍼의 생산이 기본이며, 2022년 기준 글로벌 웨이퍼 시장은 약 150억 달러 규모로 성장했으며, 연평균 성장률이 약 5%를 기록하고 있다. 웨이퍼는 반도체 칩이 집적되는 기반이 되는 재료로서, 수백 개에서 수천 개의 트랜지스터를 담을 수 있도록 고도의 정밀 가공이 필요하다. 실리콘 결정은 처음에 단결정 실리콘(싱글 크리스털 실리콘)으로 성장시키며, 이 과정에 있어서 통상 Czochralski(CZ) 방법이 사용된다. 이 방법은 인을 도핑하여 전기적 특성을 조절하며, 생산 과정에서 불순물과 결함이 적은 순수한 단결정을 만들어낸다. 그 후, 결정체를 얇게 슬라이스하여 웨이퍼로 제작하는데, 이 과정에서 슬라이서(웨이퍼 커터)를 통해 고정밀로 두께를 가공하며 표면은 무광택, 결함이 없는 상태로 만들어진다. 웨이퍼의 표면 품질은 반도체의 성능에 직접적인 영향을 미치기 때문에, 표면 거칠기, 결함 유무,…