[반도체공정] 반도체 웨이퍼(Semiconductor Wafer)

[ 반도체 웨이퍼란? ]

반도체 웨이퍼란, 집적회로(Integrated Circuit)를 형성하기 위한 가장 기본이되는 기판입니다. 웨이퍼를 제작할 때 주로  Si, GaAs 등을 사용하여 제작합니다. 여러분들이 사용하는 스마트폰, 컴퓨터 CPU, GPU 등등 반도체 제품을 사용하기 위해 반드시 이 Wafer를 제작해야만 합니다. 즉, 반도체 제품을 생산하기위해 가장 기본이되는것이 바로 웨이퍼(Wafer)입니다.

 

 

[ 웨이퍼 잉곳 (Wafer Ingot) ] 

 웨이퍼는 모래에서 실리콘(Si)을 추출하여 제작합니다. 이때, 고성능의 반도체재료로 사용하기 위하여 실리콘(Si)의 순도를 높이는 과정이 반드시 필요합니다. 이러한 과정에서 실리콘 결정을 성장시켜 굳히게 되는데, 이러한 결정이 성장되어 기둥을 형성하게 되면 이것을 잉곳(ingot)이라고 부릅니다. 잉곳의 모습은 아래 그림처럼 나타낼 수 있으며, 이러한 잉곳을 단면으로 잘라 사용하여 원판으로 만든것을 웨이퍼라고합니다. 이때 만든 웨이퍼를 이용하여 반도체 위에 회로를 새기는 공정과정을 통하여 각각 목적에 맞는 제품으로 탄생하게 됩니다.

 이 잉곳(Ingot)의 지름이 웨이퍼의 크기를 결정하는데요, 그 종류는 6인치, 8인치, 12인치 등등 다양합니다. 

현재는 8인치 웨이퍼 그리고 12인치 웨이퍼를 주로 사용하고 있습니다.

 

 

[ Flat Type vs Notch Type ]

웨이퍼의 종류는 Flat Type과 Notch Type으로 크게 구분할 수 있습니다.

생김새는 아래 사진과 같습니다.

만약 웨이퍼를 위와 같은 작업을 진행하지 않고 공정을 진행한다면, 기준선이 어디인지 쉽게 찾을 수 없습니다.

이를 구별하기 쉽게 판단할 수 있는 부분을 만들어준 것이 바로 Flat Type의 Flat Zone과 Notch Type의 Notch 부분입니다.

두 종류의 웨이퍼 타입은 물성적인 특징은 동일합니다. 하지만 Notch Type이 잘려나가는 부분이 적기 때문에, 하나의 웨이퍼에 더 많은 회로를 형성할 수 있습니다.

 

[ 웨이퍼 각 부분 명칭 정의 ]

1. 다이(Die)

- 디지털 및 아날로그 회로들이 밀집되어 있는 집적회로가 있는 부분

2. 스크라이브 라인(Scribe Line)

- 최종적으로 Chip을 제작하기 위해 Die를 잘라야합니다. 이 때, Die들이 여유공간없이 밀집되어 있다면 자르는 장비에 의해 Die가 잘려나갈 수 있기 때문에 여유공간을 두어야합니다. 이러한 여유공간만큼 폭을 두고 Die를 배치하는데 이때 여유공간의 폭을 Scribe Line이라고 합니다.

3. Seal Ring

- Scribe Line 내부에 Die를 최종적으로 보호해주기 위한 역할을 해주는 Block으로 집적회로 제작시 Layout 업무에서 추가해주는 부분입니다.