[SEMI] 반도체 8대 공정

<반도체 8대 공정, 탑다운 공부>
# 매일 조금씩 자세하게 파고들기
# 스스로 끊임없이 생각하고 나만의 방식으로 이해하기
# 처음부터 자세히 X
# 남이 정리한 자료는 참고용, 내 지식으로 만들기
DAY 1 : 반도체 8대 공정의 구성, 역할
@ 내가 채울 개념들 리스트
역할, 각 공정의 구성, 기술의 종류, 이슈와 해결방법, 프로세스, 
[ 반도체 8대 공정 ]
#1. 웨이퍼 제조 : 반도체 집적회로가 새겨지는 원판을 만드는 과정 (ingot ~ wafer)
#2. 산화공정 : wafer 표면에 산화막을 만드는 과정(표면 보호, 회로간 누설전류 방지)
#3. 포토공정 : 빛을 통해 회로 패턴을 새기는 과정
#4. 식각공정 : 회로 패턴을 선택적으로 제거하여 wafer에 실제 패턴을 만드는 과정
#5. 증착&이온주입 :
     (1) 증착 : 박막을 만드는 과정
     (2) 이온주입 : 반도체가 전기적인 특성을 갖도록 만드는 공정(ex. 절연체->도펀트 주입->반도체)
#6. 금속배선 : 패턴간 신호가 전달되도록 전기길(금속선)을 만드는 공정
#7. EDS공정 : 전기적 특성 검사를 통해 품질을 테스트하는 과정 (수율 등장)
#8. 패키징공정 : wafer에서 완성된 칩을 낱개(bare chip, die)로 자르고, 기판이나 전자기기에 장착시키기 위해 포장하는 과정

[ 반도체 8대 공정 ]
#1. 웨이퍼 제조 : 반도체 집적회로가 새겨지는 원판을 만드는 과정
(1) 잉곳(ingot) 만들기 : 초크랄스키(Cz), 플로팅존(Fz)
(2) 잉곳 자르기 : 다이아몬드 톱
(3) 연마(Lapping&Polishing) : 거친 표면을 매끄럽게
(4) Bare wafer 완성
#2. 산화공정 : wafer 표면에 산화막을 만드는 과정
(1-1) 열산화* : 건식산화(산소), 습식산화(산소+수증기)
(1-2) PECVD
(1-3) 전기 화학적 양극 처리
#3. 포토공정 : 빛을 통해 회로 패턴을 새기는 과정
(1) PR 코팅
(2) 노광 : PR에 마스크 패턴을 새기기 위해 빛을 조사
(3) 현상 : PR을 선택적으로 제거
#4. 식각공정 : 회로 패턴을 선택적으로 제거하여 wafer에 실제 패턴을 만드는 과정
(1.1) 건식식각*=플라즈마 식각(by 반응성 기체, 이온)
(1.2) 습식식각(by 용액)
#5. 증착&이온주입 :
#5-1. 증착(deposition) : 박막을 만드는 과정
(1.1) PVD(물리적 기상 증착) : 화학 반응X, 금속 박막
(1.2) CVD*(화학적 기상 증착) : 화학 반응O, 도체, 부도체, 반도체
=> 화학 반응->외부 에너지(열, 플라즈마*, 광)->수증기 형태->wafer로 쏘아서 증착

#5-2. 이온주입(ion implantation) : 반도체가 전기적인 특성을 갖도록 만드는 공정(ex. 절연체->도펀트 주입->반도체)
(1.1) 13족 원소 주입(B) : P형 반도체
(1.2) 15족 원소 주입(P, As(비소)) : N형 반도체
#6. 금속배선 : 패턴간 신호가 전달되도록 전기길(금속선)을 만드는 공정(Al, Ti, W)
(1.0) Barrier Metal : Al의 경우에 Si과 섞이려는 성질로 접합면이 파괴되는데 이를 방지하기 위한 장벽용 금속 박막
(1.1) 증착과 동일(PVD, CVD*)
#7. EDS공정 : 전기적 특성 검사를 통해 품질을 테스트하는 과정 (수율 등장)
(1) ET Test & WBI(Electrical Test&Wafer Burn In) : 
(2) Hot/Cold Test : 
(3) Repair/Final Test :
(4) Inking : 

1단계 – ET Test & WBI(Electrical Test & Wafer Burn In)

ET Test(Electrical Test)는 반도체 집적회로(IC) 동작에 필요한 개별소자들(트랜지스터, 저항, 캐패시터, 다이오드)에 대해 전기적 직류전압, 전류특성의 파라미터를 테스트하여 동작 여부를 판별하는 과정입니다. 반도체 칩(Chip)으로 행하는 첫 테스트라고 볼 수 있습니다. 이어지는 WBI공정(Wafer Burn In)은 웨이퍼에 일정 온도의 열을 가한 다음 AC(교류)/DC(직류) 전압을 가해 제품의 결합, 약한 부분 등 잠재적인 불량 요인을 찾아냅니다. 제품의 신뢰성을 효과적으로 향상시키는 공정입니다.

2단계 – Hot/Cold Test
Hot/Cold 공정에서는 전기적 신호를 통해 웨이퍼 상의 각각의 칩 중 불량품이 있는지 판정합니다. 수선 가능한 칩은 수선 공정에서 처리하도록 정보를 저장하는데요. 이때, 특정 온도에서 정상적으로 동작하는지 판별하기 위해 상온보다 높고 낮은 온도의 테스트가 병행됩니다.

3단계 – Repair / Final Test
Repair 공정은 EDS공정에서 가장 중요한 단계인데요. Repair공정에서는 Hot/Cold 공정에서 수선 가능으로 판정된 칩들을 수선하고, 수선이 끝나면 Final Test 공정을 통해 수선이 제대로 이루어졌는지 재차 검증하여 양/불량을 최종 판단합니다

4단계 – Inking
Inking 공정은 불량 칩에 특수 잉크를 찍어 육안으로도 불량을 식별할 수 있도록 만드는 공정을 의미합니다. Hot/Cold Test공정에서 불량으로 판정된 칩, Final Test공정에서 재검증 결과 불량으로 처리된 칩, 그리고 웨이퍼에서 완성되지 않은 반도체 칩(Dummy Die) 등을 구별하는데요. 과거의 Inking 공정은 불량 칩에 직접 잉크를 찍었으나 현재는 Data만으로 양/불량을 판별할 수 있도록 처리하고 있습니다. 이렇게 처리된 불량 칩은 조립 작업을 진행하지 않기 때문에 조립 및 검사 공정에서 사용되는 원부자재, 설비, 시간, 인원 등의 손실 절감 효과가 있습니다. Inking공정을 마친 웨이퍼는 건조(Bake)된 후, QC(Quality Control) 검사를 거쳐 조립공정으로 옮겨지게 됩니다. 완벽한 반도체를 위한 여정이 이제 얼마 남지 않았는데요. 다음 시간에는 반도체 칩을 기기에 탑재하기 적합한 형태로 만드는 패키징(Pakaging) 공정에 대해 알아보겠습니다.

#8. 패키징공정 : wafer에서 완성된 칩을 낱개(bare chip, die)로 자르고, 기판이나 전자기기에 장착시키기 위해 포장하는 과정
(1) wafer 절단(Dicing) : 다이아몬드 톱, 레이저로 scribe line 절단
(2) 칩 접착(Die attach) : Lead Frame, PCB(Printed Circuit Board) 위로 이동
(3) 금선 연결(Wire bonding) : 칩과 기판 연결 과정, 와이어 방식(Wire사용), 플립 칩 방식(Bump사용, 소재는 금(Au),솔더(주석, 납))
(4) 성형 공정(Molding) : 원하는 형태의 패키징
(5) 패키지 테스트(Pakage Test, Final Test)
https://semiconductor.samsung.com/kr/support/tools-resources/fabrication-process/semiconductor-encyclopedia-the-eight-essential-semiconductor-fabrication-processes-at-a-glance/

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