노광 거친 웨이퍼… 식각 과정으로 불필요한 부분 없애[Who, What, Why]

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■ What - 반도체 제조 ‘8대 공정’

반도체를 만드는 데 필요한 과정, 즉 ‘8대 공정’은 반도체 집적회로를 제조하는 8가지의 기본 공정을 말한다.

20일 반도체 업계에 따르면 반도체 회로를 만드는 첫 단계인 웨이퍼 제조 공정은 반도체 칩 기판인 웨이퍼를 만드는 공정이다. 진공 상태에서 실리콘 잉곳을 녹여 원형으로 만든 다음 얇게 썰어내 웨이퍼를 만든다.

두 번째 공정인 산화 공정은 웨이퍼 표면에 실리콘 산화막을 형성해 트랜지스터 기초를 만드는 공정이다. 산화막은 반도체 회로를 보호하고, 전기적 특성을 제어하는 역할을 한다.

포토 공정은 앞서 언급했듯이 노광 공정이라고 하며, 필름 사진의 인화 과정과 비슷하다고 해서 포토 공정이라고도 불린다. 포토 공정을 지난 반도체 회로는 식각 공정에 들어간다. 식각 공정은 웨이퍼 표면의 특정 부분을 화학적·물리적 방법으로 제거하는 공정으로, 웨이퍼에 그려진 패턴 외에 필요 없는 부분을 없애는 것이다. 여기에는 습식 식각과 건식 식각 방법이 있다.

증착&이온주입 공정은 웨이퍼 위에 포토 공정과 식각 공정을 여러 차례 반복하면서 층층이 쌓인 레이어 사이를 구분하고 보호하는 절연막을 형성하는 공정이다. 웨이퍼 위에 얇은 박막을 입히는 증착 과정과 부도체인 웨이퍼가 전기적인 성질을 가진 반도체가 되도록 불순물(이온)을 주입하는 과정으로 나뉜다. 금속 배선 공정은 반도체 회로에 금속 선을 연결하는 공정이다. 반도체가 전기를 잘 통할 수 있도록 알루미늄과 티타늄, 텅스텐 같은 금속 재료로 얇은 막을 입히는 것이다.

EDS 공정은 전기적 특성 검사를 실시해 일종의 품질 테스트를 하는 것이다. 불량품을 걸러내는 과정으로, 이 과정에서 ‘수율’(웨이퍼 1장에 설계된 칩의 최대 개수 대비 정상 작동 칩 개수의 비율)이 나온다. 수율이 높으면 높을수록 기술력이 뛰어나다는 뜻이다.

마지막으로 패키징 공정을 거쳐 반도체 칩이 외부와 신호를 주고받을 수 있도록 하는 한편, 외부환경으로부터 칩을 보호받는 형태로 만드는 과정이다.

업계 관계자는 “반도체 생산에서는 첨단 장비 보유 여부가 중요하다. 윤석열 대통령 네덜란드 방문에 업계 기대가 크다”고 말했다.

임대환 기자 hwan91@munhwa.com