1. 반도체 재료란? 사용 용도 및 재료의 원리에 대해 알아보도록 하겠습니다.
반도체 재료는 반도체 디바이스 제품을 제조하는 과정에서 사용되는 재료 일반적입니다.
전공정에서는, 표면에 반도체 칩을 형성하는 웨이퍼, 설계 정보인 회로 패턴을 웨이퍼에 베이킹할 때에 원판으로서 사용하는 포토마스크, 에칭 가스·클리닝 가스 등의 반도체 재료 가스 등이 사용됩니다.
후공정에서는, 칩을 실는 패키지용의 금형, 칩의 전극을 외부에 접속하는 본딩 와이어, 패키지 내의 칩을 보호하기 위한 수지나 세라믹제의 밀봉재 등이 사용됩니다.
다양한 반도체 재료 중에서도, 칩 본체를 형성하는 웨이퍼는 가장 중요한 재료이며, 일반적으로 「반도체 재료」라고 하면 웨이퍼를 가리키는 경우가 많습니다.
2. 반도체 재료 사용 용도
반도체 재료(웨이퍼)에는, 단일의 원소로 만들어지는 반도체와, 2개 이상의 원소를 재료로 하는 화합물 반도체의 2종류가 있어, 각각의 특징에 따른 반도체 분야에서 사용되고 있습니다.
단일 원소 반도체는 실리콘(Si)과 갈륨 (Ga)이 대표적이며, 특히 실리콘 웨이퍼 가 주류이다. 비교적 저렴하고 대구경의 웨이퍼가 제조하기 쉽기 때문에 저비용품을 비롯해 다양한 반도체 제품에 사용되고 있습니다.
화합물 반도체에는 실리콘 카바이드 (SiC), 질화갈륨 (GaN), 갈륨비소(GaAs) 등이 있습니다. 화합물 반도체는, 결정내의 전자의 움직임이 실리콘보다 빠른 것, 수발광 기능이 뛰어난 것 등의 특징으로부터, 고주파 디바이스, 고속 컴퓨터, LED, 광통신 기기 등에 사용되고 있습니다.
3. 반도체 재료의 원리
반도체 재료(웨이퍼) 중에서도 가장 많이 사용되고 있는 실리콘 웨이퍼는, 고순도의 실리콘으로 만들어진 원형의 얇은 판입니다.
실리콘 웨이퍼를 제조하기 위해서는 우선 실리콘을 정련, 정제하여 고순도화된 다결정 실리콘을 만들고, 그것을 원료로 하여 단결정 인상 행정에서 단결정 잉곳을 제조한다.
단결정 인상 행정에서는, 다결정 실리콘을 붕산 (B)이나 인(P)과 함께 석영 도가니 중에서 융해시키고, 융해 실리콘의 액면에 종결정 실리콘봉을 붙여 회전시키면서 인상, 단결정 잉곳을 만듭니다. 이 때, 첨가하는 미량의 붕산이나 인이 최종 제품인 반도체의 전기 특성에 크게 영향을 미칩니다.
단결정의 잉곳은, 다음의 웨이퍼 가공 행정에서 얇게 슬라이스 하여 웨이퍼 형상으로 한 후, 연마하여 웨이퍼 표면의 요철을 없애는 경면 가공 을 실시합니다. 연마 가공은 광택이라고도 불리며, 이 단계의 웨이퍼를 광택 웨이퍼라고 합니다.
폴리쉬드 웨이퍼는 그대로도 반도체로서 사용되지만, 반도체 메이커의 요망에 따라 더욱 특수 가공을 추가해, 고온 열처리(어닐 처리)로 웨이퍼 표면의 산소를 제거한 미세화 제품용 어닐 웨이퍼나 , 웨이퍼 표면에 실리콘 단결정을 기상 성장(에피택셜 성장)시킨 에피택셜·웨이퍼 등, 다양한 실리콘 웨이퍼가 만들어지고 있습니다.
댓글