미세한 굴곡 하나에도 영향을 받는 반도체 공정. 그 중 CMP(화학 기계적 평탄화)¹ 공정은 반도체에 회로를 그려 넣기 전 웨이퍼² 표면을 거울처럼 매끄럽게 다듬어, 다음 공정이 안정적으로 이뤄질 수 있도록 하는 핵심 과정이다. 반도체가 고도화될수록 CMP의 중요성도 더욱 커지고 있다.

이번 편은 CMP 공정 혁신을 이뤄온 삼성전자글로벌 제조&인프라총괄 이동우 명장의 이야기이다.

CMP 설비 국산화, 공정 간소화로 제조 기술 혁신을 주도한 이동우 명장을 만나다

이동우 명장은 2000년부터 26년째 CMP 공정 혁신을 위해 매진해 온 이 분야 최고 전문가다. 그의 가장 큰 업적은 CMP 설비의 국산화를 주도한 것이다. 가격이 높고 생산성이 낮은 외산 장비의 한계를 극복하기 위해, 이 명장은 3D 프린터로 목업(Mock-up)을 만들어가며 치열하게 연구했다. 그리고 약 3년 만에 국산 CMP 설비 개발에 성공했다. 여기에 외산 대비 생산성을 1.5배 높이고 투자 비용까지 절감했다.

이 명장의 도전은 멈추지 않았다. 그는 웨이퍼를 연마하는 CMP 공정과 이후 클리닝 공정에서 중복되었던 세정 작업을 통합하며 공정 간소화를 실현했다. 그 결과 무려 13단계를 줄여 전체 공정 효율을 획기적으로 높였다.

“공정이 갈수록 미세화되면서 더 높은 수준의 고도화가 요구되고 있습니다.
그동안 쌓아온 기술을 바탕으로 무결점에 도전하겠습니다.”

매주 화성과 평택 사업장을 오가며 후배들에게 기술 노하우를 전수하고 있는 이동우 명장. “후배들의 힘을 모으면 훨씬 더 큰 성과를 이룰 수 있다”며 후배 양성을 가장 큰 역할로 꼽는 그의 따뜻한 리더십과 끝없는 도전 이야기를 영상에서 만나보자.

1) CMP(Chemical Mechanical Polishing): 화학적 반응과 기계적 연마를 결합해 웨이퍼 표면을 평탄화하는 기술
2) 웨이퍼(Wafer): 반도체 회로를 새겨 넣는 얇고 둥근 판

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인공지능(AI) 시대의 가속화로 글로벌 반도체 시장의 패권 경쟁이 어느 때보다 치열한 가운데, 삼성전자가 핵심 경쟁력의 원천인 ‘기술 인재’에 주목했다.

최고 수준의 숙련 기술과 노하우를 보유한 ‘삼성 명장’의 끊임없는 도전과 노력의 기록들을 담은 영상 콘텐츠를 통해, 삼성전자가 어떻게 글로벌 시장에서 압도적인 제품·기술 리더십을 유지해 왔는지 그 본질적인 동력을 확인해 보자.

삼성 명장 제도, ‘최고의 기술 자부심’

2019년 처음 도입되어 올해로 8회째를 맞이한 ‘삼성 명장’은 한 분야에서 최소 20년 이상 근무하며 타의 추종을 불허하는 숙련도를 갖춘 전문가만이 누릴 수 있는 최고의 영예이다. 지금까지 총 86명이 배출되었으며, 올해는 역대 가장 많은 17명이 선정되었다.

현장의 기술 경쟁력을 높이고 후배 양성에 기여한 인재를 엄격히 선발하며, 삼성전자의 ‘기술 중시’ 경영 철학을 상징하는 핵심 제도로 자리 잡았다.

HBM 초격차 리더십을 이끈 계측명장 김주우 명장을 만나다

삼성전자 글로벌 제조&인프라총괄 김주우 명장은 계측¹을 통해 HBM 초격차 경쟁력을 견인하는 데 기여했다. 26년간 반도체의 미세 불량을 찾는 데 매진해 온 그는 제품을 분해하거나 훼손하지 않고도 내부의 숨은 결함을 찾아내는 ‘비파괴 검사’² 전문가다.

‘AI의 두뇌’로 불리는 HBM 반도체는 얇은 웨이퍼³ 위에 수백 개의 칩을 층층이 쌓아 자르는 과정에서 눈에 보이지 않는 손상이 발생하기 쉽다. 하지만, 김주우 명장은 수만 번의 시행착오와 밤샘 테스트를 묵묵히 견뎌내며, 미세한 오류를 잡아낸다.

계측의 정확도를 높이기 위해 그는 백색 광을 분리한 Red 광원을 활용해 새로운 모니터링 솔루션을 개발한 것이다. 기존에는 보이지 않던 아주 작은 흠집까지 정밀하게 검출해 내며 생산 수율과 품질 향상에 기여하고 있다.

“계측의 역할은 미세한 것까지 ‘보는 눈’입니다. 그 눈으로 불량을 사전에 포착하면 품질을 높일 수 있습니다. 계측을 활용해 불량을 제로화 시키는 게 저희의 목표입니다”

계측 공정의 혁신으로 패키지 불량률 제로에 도전하며 삼성전자의 HBM 기술 리더십을 이끄는 김주우 명장. 그의 기술 철학과 노하우를 영상에서 만나보자.

1) 계측: 제조 공정에서 품질을 검사∙제어하는 과정으로 오차∙불량을 줄여 성능과 생산성을 높이는 핵심 작업
2) 비파괴 검사: 빛이나 초음파 등을 이용해 내부의 흠집이나 결함을 안전하게 검사하는 기술
3) 웨이퍼(Wafer): 반도체 회로를 새겨 넣는 얇고 둥근 판

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‘반도체 사업장은 어떻게 생겼을까?’ 오늘은 삼성전자 반도체 사업장이 궁금한 분들을 위해 전국 곳곳의 캠퍼스 전경과 라인 내부까지 살펴볼 수 있는 영상을 준비했습니다.

드넓은 삼성전자 반도체 캠퍼스들의 모습은 드론 영상으로 한 눈에 볼 수 있고, 들어가보고 싶었던 반도체 라인 내부의 이모저모는 직접 보는 것처럼 가까이서 확인할 수 있는 영상! 특히 라인 안에서는 웨이퍼를 자동으로 이송해주는 ‘OHT’부터, 반도체 제조 공정이 착착 진행되는 첨단 설비들, 방진복을 입은 근무자들까지 생생하게 담았는데요. 궁금했던 반도체 사업장의 안과 밖을 알차게 담은 영상을 지금 바로 확인해보세요.

8대 공정, 8대공정

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컴퓨터를 빠르게 만드는 치트키! SSD의 핵심 구성요소

SSD는 메모리 반도체를 저장매체로 사용하는 차세대 대용량 저장장치입니다. 하나의 컴퓨팅 시스템으로도 볼 수 있는데요. PC가 CPU, 메모리, 기억장치로 구성되어 있는 것처럼 SSD 또한 PC의 CPU와 유사한 역할을 하는 컨트롤러(Controller), 데이터 저장용 메모리인 낸드플래시(Nand Flash), 캐시메모리 역할을 하는 D램(DRAM)으로 구성됩니다.

1탄에서 알아봤던 것처럼 SSD는 HDD의 한계를 뛰어넘어 압도적으로 빠른 속도와 넉넉한 저장 용량을 자랑하는데요. 여기에 가장 크게 기여하는 구성요소가 바로 ‘낸드플래시’와 ‘컨트롤러’입니다. 낸드플래시가 데이터 집적도를 높여 SSD의 용량을 높여주고, 컨트롤러는 데이터를 빠르게 읽고, 쓰고, 에러를 수정해 SSD의 성능을 높이기 때문이죠. 비유를 통해 설명하면, 낸드플래시가 책을 보관하는 ‘서재’, 컨트롤러가 책을 정리하는 ‘사서’에 비유할 수 있습니다.

삼성전자가 SSD 시장에서 독보적인 1위를 차지한 비결

삼성전자가 2006년부터 지금까지 14년 연속 세계 SSD 시장 점유율 1위를 기록하고 있다는 사실, 알고 계신가요? 이는 끝없는 혁신을 통해 SSD를 구현하는 핵심 구성품의 기술을 내재화했기 때문입니다. 특히 메모리반도체를 제어하는 컨트롤러는 제품 성능을 좌우하는 중요한 구성요소이기 때문에 자체 컨트롤러 기술을 보유하지 못한 SSD 제조사들은 뛰어난 기술을 지닌 컨트롤러 업체 잡기에 여념이 없었는데요. 삼성전자는 일찍이 컨트롤러 개발에 힘쓰며 기술 내재화에 성공했고 이는 세계 SSD 시장 점유율 1위를 차지하는데 중요한 원동력이 되었습니다. 낸드플래시 분야에서 독보적인 기술력과 세계 최대 생산량 및 시장 점유율을 자랑할 뿐만 아니라, 1992년 64M D램을 세계 최초로 개발하며 메모리 반도체 D램 시장 점유율 1위를 지금까지 수성하고 있는 것 역시 큰 몫을 하고 있고요.

초격차 기술로 ‘넘사벽’ SSD 개발

삼성전자는 2006년 세계 최초로 SSD를 상용화한 이후 기업용 서버 시장에서 SSD 채용을 확대해 나갔습니다. 또한, 프리미엄 노트북 시장 형성과 함께 노트북에도 SSD 탑재 비중을 크게 늘리고, 소비자용 SSD를 출시하며 SSD의 대중화를 이끌기도 했죠.

지난 9월에는 역대 최고 성능의 차세대 소비자용 SSD ‘980 PRO’를 출시하기도 했습니다. 전작 ‘970 PRO’ 대비 속도를 무려 2배나 높이면서 안정성까지 갖춰 PC, 워크스테이션, 콘솔게임기에서 탁월한 성능을 원하는 전문가와 일반 소비자를 위한 최고의 제품으로 등극했죠.

삼성전자는 앞으로도 고성능 SSD의 한계를 끊임없이 돌파하며 ‘Flash Memory No.1’ 브랜드답게 최고의 제품으로 소비자들에게 새로운 경험을 선사할 계획입니다.

지금까지 대용량 저장매체 SSD의 핵심 구성요소에 대해서 알아봤습니다. SSD는 PC처럼 하나의 컴퓨팅 시스템을 갖췄다는 점을 다시 한번 강조하며, 다음 #반모(반도체 모임)에서 다시 찾아뵙겠습니다.

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반도체 산업에 관심 있다면 꼭 알고 있어야 하는 내용 중 하나가 바로 ‘반도체 8대공정’입니다. 어렴풋이 알고는 있지만 맥락을 다시 살피고 싶은 여러분들을 위해 반도체 제조공정을 한 눈에 볼 수 있는 콘텐츠를 준비했습니다. 각 단계를 클릭하면 자세한 설명이 담긴 게시글로 이동할 수 있도록 연결해 두었는데요. 반도체 8대 공정이 궁금할 때 언제든지 꺼내 볼 수 있는 여러분의 히든 카드가 되길 바랍니다.

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삼성전자 파운드리사업부 직무인터뷰 1탄. ‘설계’편
삼성전자 파운드리사업부 직무인터뷰 3탄. ‘공정설비’편
삼성전자 파운드리사업부 직무인터뷰 4탄. ‘영업마케팅’편

파운드리사업부 ‘공정’ 엔지니어를 만나다

삼성전자 파운드리사업부는 10나노급 이하 미세 공정에서 업계 리더십을 갖고 있는데요. 글로벌 파운드리 시장에서 공정 미세화 등의 기술력으로 앞장서고 있는 삼성전자 파운드리사업부의 공정 엔지니어들을 만나 볼까요?

Q. Logic PA(Process Architecture)팀에서는 무슨 일을 담당하나요?

A. 핸드폰, 태블릿 PC 등에서 두뇌 역할을 하는 로직(Logic) 반도체의 공정을 개발하고, 고수율/고성능 제품을 양산하는 부서입니다.

Q. 실제 하고 계신 업무에 대해 알려 주세요.

A. 팹(Fab)에 웨이퍼가 투입돼서 출하될 때까지 불량이 발생하거나 스펙을 벗어나진 않는지 등의 이슈를 확인하고, 이슈 발생 시 원인을 찾아 개선하는 업무를 하고 있습니다. 집을 짓는 일에 비유하면 이해가 쉬운데요. 설계도면대로 집이 사이즈에 맞게 잘 지어지고 있는지 창문이 잘 열리고 닫히는지, 잘 닫히지 않는다면 무슨 문제가 있는지 그 원인을 찾고 개선하는 일을 하는 것이죠.

Q. 물리학을 전공하셨다는데, 일을 하는데 전공이 도움이 되셨다고요?

A. 대학교때 물리를 전공하면서 문제의 원인에 대한 메커니즘을 모델링하고 솔루션을 제시했던 경험들이 현장에서 문제 해결을 하는데 많은 도움이 됐습니다. 반도체는 종합과학기술의 집약체라 볼 수 있는데요. 그러다보니 다양한 전공이 현장에 적용되고 필요해지고 있습니다.

Q. 삼성전자 파운드리사업부 입사를 꿈꾸는 분들께 한 마디 부탁드립니다.

A. 건강한 마인드를 가진 후배라면 언제든 환영합니다. 반도체 공정을 개발하려면 끝까지 물고 늘어지는 끈기가 필요한데, 건강한 마인드와 태도를 가진 후배들이 온다면 긍정적인 시너지를 낼 수 있을 것 같습니다.

Q. LSI PA팀에서는 어떤 일을 하나요?

A. 설계팀에서 완성된 설계도면을 저희에게 전달해 주면 그걸로 마스크(Mask)를 제작하게 되는데요. LSI PA팀은 제작된 마스크를 완성된 제품으로 만들기 위해 공정적으로 관리하는 부서입니다. ‘레이아웃에 나와 있는 영역을 구현할 때 어떤 물질로 어떻게 쌓아 올리겠다’ 하는 관리를 하고 있는 셈이죠.

Q. 팀에서 담당하고 계신 일에 대해 알려주세요.

A. 저희 팀은 CIS(CMOS Image Sensor), DDI(Display Driver IC), 스마트카드, eFlash 등의 LSI 제품을 담당하는데, 저는 그중에서 CIS PA파트에 속해 있고, 모바일 카메라 이미지센서의 공정 관리를 담당하고 있습니다.

Q. 일하면서 언제 보람을 느끼시나요?

A. 휴대폰에 들어갈 CIS 제품을 공정적으로 완성도 있게 작업한 후, 그 휴대폰이 출시되었는데요. 지금 저도 그 제품을 쓰고 있는데, ‘이 휴대폰 카메라를 만드는데 내가 조금이라도 기여를 했구나’라는 생각이 들 때 보람을 느낍니다.

Q. 공정 업무를 하는데 재료공학을 전공한 게 도움이 됐나요?

A. 실제 부서에서도 재료공학을 전공하신 분이 많은데요. 학부에서 열역학이나 고체물리학, 반도체공학 같은 수업을 들었던 경험이 지금 많은 도움이 됩니다. 저희 부서는 공정관리 업무를 하기 때문에 재료공학 전공자 분들도 많이 필요로 하고 있습니다.

Q. 삼성전자 파운드리사업부 입사를 꿈꾸는 분들께 한 마디 부탁드립니다.

A. 처음 입사를 하면 기초적인 일부터 시작하게 되는데, 다소 지루하거나 힘들게 느껴질 수 있습니다. 하지만 그런 기초를 바탕으로 저의 역량을 올릴 수 있는 만큼 끈기가 중요한 것 같습니다. 끈기 있는 후배님들을 기다리겠습니다!

지금까지 파운드리사업부 내 공정을 담당하고 있는 임직원들의 인터뷰를 들어봤는데요. 미세공정으로 갈수록 전기·전자 전공자뿐 아니라 재료, 소재, 금속, 화학, 화학공학, 물리, 기계, 산업공학 등 다양한 전공의 수요도 높아지고 있습니다. 삼성전자 파운드리사업부는 한 번 시작하면 끝까지 몰입할 수 있는 끈기와 열정을 가진 다양한 전공자 분들을 기다리고 있습니다!

‘삼성전자 파운드리사업부 직무 인터뷰 3탄’에서는 ‘공정/설비’ 직무에 대해 소개할 예정이니 많은 관심 부탁드립니다.

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알고 보면 현대인들이 물이나 공기만큼 자주 접하는 반도체. 우리 삶과 밀접하게 연결되어 있는 반도체가 어떻게 만들어지는지 알아보는 8대 공정 시간입니다. 지난 시간에는 그 첫 이야기로 웨이퍼(Wafer)의 제조에 대해 알아봤는데요.

이번에는 반도체 8대 공정의 두 번째 시간, 산화공정(Oxidation)에 대해 자세히 알아보겠습니다.

웨이퍼의 보호막과 절연막 역할을 하는 ‘산화막(SiO₂)’

모래에서 추출한 실리콘을 반도체 집적회로의 원재료로 탄생시키기 위해서는 일련의 정제 과정을 통해 잉곳(Ingot)이라고 불리는 실리콘 기둥을 만듭니다. 이 실리콘 기둥을 균일한 두께로 절단한 후 연마의 과정을 거쳐 반도체의 기반이 되는 웨이퍼를 만드는데요.

이렇게 만들어진 얇고 둥근 판 모양의 웨이퍼는 전기가 통하지 않는 부도체 상태입니다. 그래서 도체와 부도체의 성격을 모두 가진 ‘반도체’의 성질을 가질 수 있도록 만드는 작업이 필요한데요. 이를 위해 웨이퍼 위에 여러 가지 물질을 형성시킨 후 설계된 회로 모양대로 깎고, 다시 물질을 입혀 깎아내는 일이 반복되죠.

이 모든 공정의 가장 기초적인 단계가 산화공정입니다. 산화공정을 거치는 이유는 웨이퍼에 절연막 역할을 하는 산화막(SiO₂)을 형성해 회로와 회로사이에 누설전류가 흐르는 것을 차단하기 위해서 입니다. 산화막은 또한 이온주입공정에서 확산 방지막 역할을 하고, 식각공정에서는 필요한 부분이 잘못 식각되는 것을 막는 식각 방지막 역할도 합니다.

즉, 산화공정을 통해 형성된 산화막이 반도체 제조과정에서 든든한 보호막 역할을 하는 건데요. 미세한 공정을 다루는 반도체 제조과정에서는 아주 작은 불순물도 집적회로의 전기적 특성에 치명적인 영향을 미치기 때문입니다.

그렇다면 이렇게 든든한 보호막 역할을 하는 산화막은 어떻게 형성되는 것일까요?

웨이퍼는 대기 중 혹은 화학물질 내에서 산소에 노출되면 산화막을 형성하게 되는데요. 이는 철(Fe)이 대기에 노출되면 산화되어 녹이 스는 것과 같은 이치입니다.

웨이퍼에 막을 입히는 산화공정의 방법에는 열을 통한 열산화(Thermal Oxidation), 플라즈마 보강 화학적 기상 증착(PECVD), 전기 화학적 양극 처리 등 여러 종류가 있습니다. 그 중 가장 보편적인 방법은 800~1,200℃의 고온에서 얇고 균일한 실리콘 산화막을 형성시키는 열산화 방법입니다.

열산화 방법은 산화반응에 사용되는 기체에 따라 건식산화(Dry Oxidation)와 습식산화(Wet Oxidation)로 나뉘는데요. 건식산화는 순수한 산소(O₂)만을 이용하기 때문에 산화막 성장속도가 느려 주로 얇은 막을 형성할 때 쓰이며, 전기적 특성이 좋은 산화물을 만들 수 있습니다. 습식 산화는 산소(O₂)와 함께 용해도가 큰 수증기(H₂O)를 함께 사용하기 때문에 산화막 성장속도가 빠르고 보다 두꺼운 막을 형성할 수 있지만, 건식 산화에 비해 산화층의 밀도가 낮습니다. 보통 동일한 온도와 시간에서 습식산화를 통해 얻어진 산화막은 건식산화를 사용한 것보다 약 5~10배 정도 더 두껍습니다.

지금까지 웨이퍼의 표면을 보호해주는 산화막의 형성 과정과 그 역할에 대해 알아보았는데요. 다음 시간에는 산화막이 형성된 반도체 위에 어떻게 반도체 설계 회로를 그려 넣는지에 대해 소개할 예정이니 많은 기대 바랍니다.

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반도체 없이 24시간을 생활할 수 있을까요? 휴대전화, 노트북은 물론 자동차, 텔레비전, 신용카드 등 우리 생활의 많은 부분에 반도체가 있기 때문에 생각보다 쉽지 않을 텐데요. 그렇다면 우리 삶과 밀접하게 연결돼 있는 반도체는 어떻게 만들어지는 걸까요?

반도체에 관심이 있는 분이라면 ‘반도체 8대 공정’이라는 말을 많이 들어 봤을 겁니다. 반도체 8대 공정이란 말 그대로 반도체가 완성되기까지 거치는 수백 번의 과정을 크게 8개의 공정으로 구분한 것인데요.

삼성반도체이야기에서는 블로그 리뉴얼을 맞아 채널 최고 인기 콘텐츠인 ‘반도체 8대 공정’에 대해 다시 한번 다루고자 합니다. 오늘은 8단계의 공정 중 첫 번째인 ‘웨이퍼(Wafer) 제조’에 대해 알아볼 텐데요. 반도체 집적회로의 핵심 재료인 웨이퍼란 무엇인지, 웨이퍼를 만드는 단계부터 차근차근 확인해 보겠습니다.

웨이퍼 제조에 필요한 재료

웨이퍼를 알아보기에 앞서 한가지 질문! 반도체 집적회로(Semiconductor Integrated circuit)와 웨이퍼는 어떤 관계일까요? 반도체 집적회로란, 다양한 기능을 처리하고 저장하기 위해 많은 소자를 하나의 칩 안에 집적한 전자부품을 말합니다. 웨이퍼라는 얇은 기판 위에 다수의 동일 회로를 만들어 반도체 집적회로가 탄생되는 만큼, 웨이퍼는 반도체의 기반인 셈이죠. 피자를 만들 때 토핑을 올리기 전, 도우를 만들듯이 말입니다.

웨이퍼는 실리콘(Si), 갈륨 아세나이드(GaAs) 등을 성장시켜 만든 단결정 기둥을 적당한 두께로 얇게 썬 원판을 의미하는데요. 대부분의 웨이퍼는 모래에서 추출한 규소, 즉 실리콘으로 만듭니다.

반도체 산업을 기반으로 성장해 전 세계 소프트웨어 산업의 중심지가 된 미국 실리콘밸리(Silicon Valley)의 경우 반도체 재료 ‘실리콘(Silicon)’과 산타클라라 인근 ‘계곡(Valley)’에서 만들어진 지명이라고 하는데요. 실리콘밸리와 연결 지어 생각하면 반도체 웨이퍼 재료 실리콘도 기억하기 쉽겠죠? 실리콘은 지구상에 풍부하게 존재하고 있어 안정적인 재료 수급이 가능하고, 독성이 없어 환경적으로도 우수하다는 장점을 가지고 있습니다. 그럼 본격적으로 웨이퍼 제조공정에 대해 알아볼까요?

1단계. 잉곳(Ingot) 만들기

모래에서 추출한 실리콘을 반도체 재료로 사용하기 위해서는 순도를 높이는 정제 과정이 필요합니다. 실리콘 원료를 뜨거운 열로 녹여 고순도의 실리콘 용액을 만들고 이것을 결정 성장시켜 굳히는 건데요. 이렇게 만들어진 실리콘 기둥을 잉곳(Ingot)이라고 합니다. 수 나노미터(nm)의 미세한 공정을 다루는 반도체용 잉곳은 실리콘 잉곳 중에서도 초고순도의 잉곳을 사용합니다.

2단계. 얇은 웨이퍼를 만들기 위해 잉곳 절단하기(Wafer Slicing)

둥근 팽이 모양의 잉곳을 원판형의 웨이퍼로 만들기 위해서는 다이아몬드 톱을 이용해 균일한 두께로 얇게 써는 작업이 필요합니다. 잉곳의 지름이 웨이퍼의 크기를 결정해 150mm(6인치), 200mm(8인치), 300mm(12인치) 등의 웨이퍼가 되는데요. 웨이퍼 두께가 얇을수록 제조원가가 줄어들며, 지름이 클수록 한번에 생산할 수 있는 반도체 칩 수가 증가하기 때문에 웨이퍼의 두께와 크기는 점차 얇고 커지는 추세입니다.

3단계. 웨이퍼 표면 연마(Lapping&Polishing) 하기

절단된 웨이퍼는 가공을 거쳐 거울처럼 매끄럽게 만들어야 되는데요. 절단 직후의 웨이퍼는 표면에 흠결이 있고 거칠어 회로의 정밀도에 영향을 미칠 수 있기 때문입니다. 그래서 연마액과 연마 장비(Polishing machine)를 통해 웨이퍼 표면을 매끄럽게 갈아냅니다.

가공 전의 웨이퍼를 아직 옷을 입지 않은 상태라는 의미로 베어 웨이퍼(Bare wafer)라고 합니다. 여기에 여러 단계의 물리적, 화학적 가공을 거쳐 표면에 IC를 형성시키고 가공 단계를 거치면 아래와 같은 모습이 되는데요. IC칩까지 완성된 웨이퍼 각각의 명칭을 알아볼까요?

① 웨이퍼(Wafer): 반도체 집적회로의 핵심 재료로 원형의 판을 의미합니다.

② 다이(Die): 둥근 웨이퍼 위에 작은 사각형들이 밀집돼 있는데요. 이 사각형 하나하나가 전자 회로가 집적되어 있는 IC칩인데, 이것을 다이라고 합니다.

③ 스크라이브 라인(Scribe Line): 맨눈으로는 다이들이 서로 붙어있는 듯 보이지만, 사실 다이와 다이들은 일정한 간격을 두고 서로 떨어져 있습니다. 이 간격을 스크라이브 라인이라고 합니다. 다이와 다이 사이에 스크라이브 라인을 두는 이유는, 웨이퍼 가공이 끝난 뒤, 이 다이들을 한 개씩 자르고 조립해 칩으로 만들기 위해서인데요. 다이아몬드 톱으로 잘라낼 수 있는 폭을 두는 것이죠.

④ 플랫존(Flat Zone): 웨이퍼의 구조를 구별하기 위해 만든 영역으로 플랫존은 웨이퍼 가공 시 기준선이 됩니다. 웨이퍼의 결정구조는 매우 미세해 눈으로 판단할 수 없기 때문에 이 플랫존을 기준으로 웨이퍼의 수직, 수평을 판단합니다.

⑤ 노치(Notch): 최근에는 플랫존 대신 노치가 있는 웨이퍼도 있습니다. 노치 웨이퍼가 플랫존 웨이퍼보다 더 많은 다이를 만들 수 있어 효율이 높습니다.

반도체 사업에는 웨이퍼를 생산하는 웨이퍼 산업과 웨이퍼를 자재로 해 회로를 설계하고 제조하는 웨이퍼 가공산업인 팹(FAB, Fabrication) 산업이 있습니다. 또한, 가공된 웨이퍼를 가져다가 다이를 잘라서 습기나 압력에 보호받게 포장(package)하는 어셈블리(assembly) 사업도 있습니다.

오늘은 이 중 웨이퍼의 개념과 명칭, 생산 과정에 대해 알아봤습니다. 앞으로 반도체 8대 공정의 각 과정을 알기 쉽고 재미있게 소개할 예정이니 기대해 주세요!

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