실리콘 웨이퍼의 개요
오늘날 반도체 소자 제조용 재료로서 광범위하게 사용되고 있는 실리콘 웨이퍼(Silicon Wafer)는 다결정의 실리콘(Si)을 원재료로 하여 만들어진 단결정 실리콘 박판을 말합니다.
실리콘은 일반적으로 산화물 실리콘(SiO2)으로 모래, 암석, 광물 등의 형태로 존재하며 이들은 지각의 1/3정도를 구성하고 있어 지구상에서 매우 풍부 하게 존재하고 있으며 따라서 반도체산업에 매우 안정적으로 공급될 수 있는 재료일 뿐만 아니라 독성이 전혀 없어 환경적으로 매우 우수한 재료입니다.
또한, 실리콘으로 만들어진 실리콘 웨이퍼는 넓은 Energy Band gap(1.2eV)을 가지고 있기 때문에 비교적 고온(약 200℃ 정도까지)에서도 소자가 동작 할 수 있는 장점이 있습니다.
암석에서 추출된 실리콘은 정제과정을 거쳐 고순도 다결정 실리콘으로 형성되고 이를 단결정 실리콘 웨이퍼로 제조하여 DRAM, ASIC, TR, MOSFET, CMOS, PMOS,...


? 실리콘 웨이퍼의 개요


오늘날 반도체 소자 제조용 재료로서 광범위하게 사용되고 있는 실리콘 웨이퍼(Silicon Wafer)는 다결정의 실리콘(Si)을 원재료로 하여 만들어진 단결정 실리콘 박판을 말합니다.
실리콘은 일반적으로 산화물 실리콘(SiO2)으로 모래, 암석, 광물 등의 형태로 존재하며 이들은 지각의 1/3정도를 구성하고 있어 지구상에서 매우 풍부 하게 존재하고 있으며 따라서 반도체산업에 매우 안정적으로 공급될 수 있는 재료일 뿐만 아니라 독성이 전혀 없어 환경적으로 매우 우수한 재료입니다.
또한, 실리콘으로 만들어진 실리콘 웨이퍼는 넓은 Energy Band gap(1.2eV)을 가지고 있기 때문에 비교적 고온(약 200℃ 정도까지)에서도 소자가 동작 할 수 있는 장점이 있습니다.
암석에서 추출된 실리콘은 정제과정을 거쳐 고순도 다결정 실리콘으로 형성되고 이를 단결정 실리콘 웨이퍼로 제조하여 DRAM, ASIC, TR, MOSFET, CMOS, PMOS, ROM, EP-ROM 등 다양한 형태의 Device를 만드는데 이용됩니다.
이들 Device는 오늘날 전체 산업분야에서 없어서는 안될 중요한 부품들로서 각종 전자제품, 사업 자동화 기계, 컴퓨터, 인공위성 등 오늘날 전 산업 분야에 영향을 미치고 있습니다.
그리고 또한, 마이크로 칩을 제작하기 위해서 사용되는 중요한 반도체 물질로 반도체 산업에서 중요하게 취급되는 재료도 실리콘입니다.
반도체 소자의 제조에서 만족스러운 특성을 갖는 실리콘을 구하기 위해서 엄선된 물질과 물리적 상태를 만족하는 특별한 순도가 요구됩니다.
일반적인 미국의 반도체 제조업체들은 실리콘 웨이퍼를 생산하지 않습니는다.
실리콘 물질의 생산과 웨이퍼에서의 실리콘 준비는 실리콘 웨이퍼의 생산을 위한 고도로 전문화된 공장에서 이루어집니다.
이러한 웨이퍼들은 반도체 제조회사에 공급되고 다양한 형태의 공정을 고쳐서 마이크로 칩이 제작됩니다.
웨이퍼 제조공정 설비에서 생산된 최종의 마이크로 칩 품질은…(생략)

처음 제조되는 실리콘 웨이퍼의 품질에 직접적으로 의존하게 됩니다.
만약 겸함이 새로운 웨이퍼에 존재한다면 분명히 마이크로 칩에서도 결함이 발생됩니다.
실리콘 웨이퍼와 제조공정에 대한 이해는 전반적인 마이크로 칩 제조공정에서 실리콘 웨이퍼의 중요성을 이해하는 데 도움을 줄 것입니다.


? 실리콘 웨이퍼의 특성

- 전기적 특성
단결정으로 성장시킨 실리콘 결정에는 전기전도도를 위해 의도적으로 첨가한 불순물(B,P,Sb) 이외에는 가능한 한 불순물을 억제시켜야 하며, 결정성장(Crystal Growing)시 인위적으로 주입되는 도판트(Dopant) 에 의해 도체(Conductor)와 부도체(Insulator) 사이의 전기전도도를 가지며, 이를 반도체(Semiconductor)라고 합니다.

- 결정 특성
실리콘 웨이퍼는 고순도의 다결정 실리콘을 용융시켜 특정방향으로 성장시킨 단결정 실리콘으로서 이 성장 방향은 Device Process에 기계적 특징(Mechanical Properties), 확산(Diffusion), 식각(Etching) 등에 영향을 끼칩니다.

-가공 특성
실리콘 웨이퍼의 표면은 Device Process의 원활함과 고품질 회로를 구성하기 위해, 회로 제조시 치명적인 영향을 주는 표면 Damage(Particle, Scratch) 또는 미량의 화학적 성분이 표면에 잔존해서도 안되며, 극도의 평탄도(Flatness)가 요구됩니다.
따라서 Slicing, Lapping, Polishing 작업시 미세한 진동(Vibration)도 억제되어야 하며, 웨이퍼는 손으로 만져서도 안됩니다.
또한 전기적 특성이 없는 물(Deionized Water)로 세척하여 표면 정전기를 방지하고, 청정실(Cleanroom)에서의 작업으로 고도의 청결을 유지해야 합니다.

? 실리콘 웨이퍼의 분류









- 300mm웨이퍼

반도체 회로가 고집적화됨에 따라 사용되는 실리콘 웨이퍼의 규격이 더욱 엄격해 지고,