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반도체 실리콘 웨이퍼 제조 방법

반도체 웨이퍼 제조 방법

단결정

다결정 실리콘 원료를 1420℃ 이상으로 가열하여 용융 상태로 만든 후, 재결정을 통해 단결정 잉곳을 제조한다.

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성형

단결정 잉곳을 와이어 절단, 모따기, 연마, 화학 에칭 공정 등을 거쳐 처리하여 목표 기하학적 파라미터를 갖는 실리콘 웨이퍼를 제조한다.

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CVD

열처리, LTO 백실링 및 다결정 성장 공정을 통해 실리콘 웨이퍼의 전기저항률을 안정화하고 불순물 흡수 능력을 향상시켜, 웨이퍼의 품질을 개선한다.

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폴리싱(연마)

실리콘 웨이퍼에 폴리싱 및 세정 공정을 적용하여 전기저항률, 기하학적 파라미터 및 파티클 수치 등이 고객 규격에 부합하는 폴리싱 웨이퍼 완제품을 생산한다.

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에피택시(외연)

실리콘 웨이퍼 표면에 특정 전기저항률과 두께를 가진 단결정 실리콘 층을 연속적으로 성장시켜, 소자 제조 요구사항을 충족한다.

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단결정

다결정 실리콘 원료를 1420℃ 이상으로 가열하여 용융 상태로 만든 후, 재결정을 통해 단결정 잉곳을 제조한다.

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성형

단결정 잉곳을 와이어 절단, 모따기, 연마, 화학 에칭 공정 등을 거쳐 처리하여 목표 기하학적 파라미터를 갖는 실리콘 웨이퍼를 제조한다.

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CVD

열처리, LTO 백실링 및 다결정 성장 공정을 통해 실리콘 웨이퍼의 전기저항률을 안정화하고 불순물 흡수 능력을 향상시켜, 웨이퍼의 품질을 개선한다.

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폴리싱(연마)

실리콘 웨이퍼에 폴리싱 및 세정 공정을 적용하여 전기저항률, 기하학적 파라미터 및 파티클 수치 등이 고객 규격에 부합하는 폴리싱 웨이퍼 완제품을 생산한다.

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에피택시(외연)

실리콘 웨이퍼 표면에 특정 전기저항률과 두께를 가진 단결정 실리콘 층을 연속적으로 성장시켜, 소자 제조 요구사항을 충족한다.

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단결정 제조 공정 설명

먼저 다결정 실리콘과 도펀트를 단결정로 내부의 석영 도가니에 넣고, 온도를 1420 ℃ 이상으로 상승시켜 다결정 실리콘을 용융 상태로 만든다. 이때 투입하는 도펀트의 종류(B, P, As, Sb)와 함량을 조절함으로써 서로 다른 전도형과 비저항을 갖는 실리콘 웨이퍼를 얻을 수 있다.
다결정 실리콘 용융액의 온도가 안정되면, 시드 결정(씨앗 결정)을 천천히 내려 실리콘 용융물 속에 넣는다. (시드 결정은 실리콘 용융물 내에서 일부 용해된다.) 이후 시드 결정을 일정한 속도로 위로 끌어올리며 인출(시딩) 공정을 진행한다.
그 다음 넥킹(NECKING) 공정을 통해 인출 과정에서 발생한 전위를 제거한다. 넥 부분이 충분한 길이에 도달하면, 인출 속도와 온도를 조절하여 단결정 실리콘의 직경을 목표 값까지 확대한 후, 목표 길이에 도달할 때까지 등직경 성장을 유지한다.
마지막으로 전위의 재발을 방지하기 위해 단결정 잉곳에 테일링(마무리) 공정을 수행하여 단결정 잉곳을 완성하며, 온도가 충분히 냉각된 후 이를 꺼낸다.

단결정 제조 공정 설명

단결정 제조 공정 설명

01

배합

단결정 제조 공정 설명

02

진공 형성

단결정 제조 공정 설명

03

용융

단결정 제조 공정 설명

04

안정화

단결정 제조 공정 설명

05

시드 인입

단결정 제조 공정 설명

06

숄더 형성

단결정 제조 공정 설명

07

숄더 전환

단결정 제조 공정 설명

08

직경 유지

단결정 제조 공정 설명

09

테일링

단결정 제조 공정 설명

10

냉각

성형 공정 설명

01

성형 공정 설명
와이어 절단

단결정 실리콘 잉곳을 절단 장비를 이용하여 적절한 두께의 실리콘 웨이퍼로 절단한다.
중신징위안(Zhongxin Wafer)은 첨단 와이어 절단 장비와 공정을 적용하여, 휨(Warp), 굽힘(Bow) 및 총 두께 변화(TTV)가 작은 고품질 실리콘 웨이퍼를 생산할 수 있다.

02

성형 공정 설명
엣지 라운딩

웨이퍼 가장자리 모따기 공정은 웨이퍼의 가장자리를 매끄럽게 가공하는 기계적 공정으로, 실리콘 웨이퍼의 가장자리를 원호(라운드) 형태로 보정함으로써 기계적 강도를 향상시키고 응력 집중으로 인해 발생하는 웨이퍼 결함을 감소시킨다.

03

성형 공정 설명
연마(그라인딩)

연마 공정은 전통적인 연마재 연삭 방식으로, 절단 공정 후 잔존하는 표면 손상을 제거하고 실리콘 웨이퍼의 총 평탄도와 휨 특성을 개선하는 것을 목적으로 한다.

04

성형 공정 설명
화학 부식(에칭)

실리콘 웨이퍼는 절단 및 연마 공정 이후 가공 응력으로 인해 표면에 손상층이 형성되며, 부식 공정은 혼산을 이용해 웨이퍼를 에칭하여 표면 손상층을 제거함으로써, 웨이퍼 전체가 고품질의 단결정 특성을 유지하도록 한다.

CVD 공정 설명

01

성형 공정 설명
APCVD

**상압 화학 기상 증착(Atmospheric Pressure Chemical Vapor Deposition)**은 상압 조건에서 수행되는 화학 기상 증착 공정으로, 주로 웨이퍼 후면에 균일한 SiO₂ 박막을 형성하는 데 사용된다. 이를 통해 고온 상태에서 웨이퍼 내부의 불순물 이온이 격자로부터 확산·유출되어 오염을 형성하는 것을 방지하며, 후면 봉지(back seal) 역할을 한다.

02

성형 공정 설명
LPCVD

**저압 화학 기상 증착(Low Pressure Chemical Vapor Deposition)**은 27~270Pa의 반응 압력 조건에서 수행되는 화학 기상 증착 공정으로, 주로 웨이퍼 표면에 다결정 실리콘 박막을 형성하여 불순물을 흡착(gettering)하는 역할을 한다.

03

성형 공정 설명
(DK) Donor Killer

N₂ 분위기에서 웨이퍼를 일정 온도까지 가열한 후 일정 시간 유지하고, 이후 급속 냉각하는 공정이다. 이 공정의 목적은 산소 공여체(Oxygen Donor)의 효과를 제거하는 데 있다.

04

성형 공정 설명
Ar Anneal

실리콘 웨이퍼를 Ar 분위기에서 고온 열처리함으로써 표면에 클린 존(clean zone)을 형성하여, 실리콘 웨이퍼의 전기적 특성을 향상시킨다.

폴리싱 설명

01

성형 공정 설명
포장

출하용 웨이퍼 캐리어 외부에 PE 및 알루미늄 포일 백을 추가로 포장하여, 캐리어 내에 보관된 실리콘 웨이퍼가 방진·안전·건조한 환경에서 보관되도록 한다.

02

성형 공정 설명
검사

포장 전, 실리콘 웨이퍼는 최종 검사를 거친다. 암실에서 보조 광원을 사용하여 육안 검사 방식으로 웨이퍼 표면 결함을 확인하며, 정밀 측정 장비인 SP1을 통해 웨이퍼 표면의 미세 파티클 및 COP를 관리하여 제품 규격을 만족하도록 한다.

03

성형 공정 설명
평탄도 & 비저항 측정기

평탄도 및 비저항 측정기는 연마 및 세정이 완료된 실리콘 웨이퍼를 검사하여, 연마 후 웨이퍼의 두께, 평탄도, 국부 평탄도, 굽힘(Bow), 휨(Warp), 비저항 등이 고객 요구 사항에 부합하는지를 확인한다.

04

성형 공정 설명
세정

세정 공정의 목적은 연마 후 실리콘 웨이퍼 표면에 잔존하는 유기물, 파티클, 금속 등을 제거하여 표면의 청정도를 확보하고, 후공정 품질 요구 사항을 충족시키는 데 있다.

05

성형 공정 설명
폴리싱(연마)

폴리싱 공정은 폴리싱 슬러리와 폴리싱 패드를 사용하고, 적절한 온도·압력·회전 속도를 적용하여 전 공정에서 남은 기계적 손상층을 제거한다. 이를 통해 실리콘 웨이퍼 표면 거칠기를 개선하고 우수한 표면 평탄도를 확보함으로써, 고객의 노광 공정에서 발생할 수 있는 포커싱 문제를 방지한다.

외연(에피택시) 공정 설명

실리콘 웨이퍼 표면에 특정 비저항과 두께를 갖는 단결정 실리콘 층을 연속적으로 성장시켜, 소자 제작 요구 사항을 충족하도록 한다.