[반도체 공정] 웨이퍼(Wafer) -1

1. Wafer란? 

   : 태양전지, 디스플레이 및 반도체 회로를 만드는 기판

출처-삼성반도체 이야기

 

- Foup(박스), Lot(wafer 25매)

 

출처-내위키

- 최근 단결정 Si {100} 300mm(12”) 주로 사용

  결정면 (100) 사용 이유- Die sawing 유리- (111)은 방사형으로 쪼개짐

                                 불포화 결합농도와 경계면 Trap낮음

                                 전자 mobility (100)>(111)>(110)

 

 

2. 종류

 

1) 기반 물질에 따른 분류

  - 실리콘: P-type/N-type

    비실리콘: Ge, 석영, 사파이어 등

 

 

2) Si Wafer의 공정에 따른 분류

     - 연마 웨이퍼: 한쪽 면 또는 양면을 연마

                              실리콘 웨이퍼 중 가장 보편적

                             12인치 이상부터 양면 연마 웨이퍼가 주로 쓰인다.

 

   - 에피 웨이퍼: 고온에서 기존 웨이퍼 표면 위에 고순도의 단결정 실리콘 층을 증착

                             장점: 고성능 반도체에서 연마 웨이퍼 표면에 노출되는 결정 결함의 한계 해결

                                      불순물 농도 쉽게 조절

                                     Device 종류에 따라 다양한 구조로 제작 가능

  

   -SOI(Silicon On Insulator): 실리콘 단결정층을 산화막 위에 형성

                                                         소자층, 절연층, 주 실리콘 기판층인 3개 Layer로 구성

                                                        상층부와 하층부 사이 절연층을 인위적으로 형성시켜 기층부로부터의 영향을 제거

                                                         , 절연체 위에 형성된 고순도 실리콘층의 가공으로 효율 및 특성을 크게 향상

                                                         높은 성능, 낮은 발열 등이 필요할 시 사용

 

   -박막/후막 웨이퍼: 박막- 래핑(상층부)이나 그라이딩(밑면)을 하여 웨이퍼 두께를 50~80um정도로 감소

                                      Fine 연마- 표면 스크래치, 미세한 결정 결함 제거 필요

                                      Destress공정-웨이퍼의 두께가 너무 얇으면 쉽게 파손되므로 이를 방지

                               

                                      후막- 일반 웨이퍼 두께의 4~5배 정도로 두꺼운 웨이퍼

 

 

3) 쓰임새에 따른 분류

   - 프라임 웨이퍼: 생산에 실질적으로 투입

   - 테스트 웨이퍼: 공정라인의 이상 유무를 미리 점검

   - 더미 웨이퍼: 프라임 웨이퍼와 같이 공정에 투입되어 프라임 웨이퍼를 보호

 

 

 

3. Si 사용 이유

- 저렴함

- 고순도의 큰 단결정 잉곳 제작 기술

- 높은 동작온도(150℃)

- 적당한 에너지 밴드갭(1.1eV)

- 절연막 성장이 쉬움, 절연성, 신뢰성이 우수한 절연막, 계면 특성 우수(결함 적음)

- 도핑 조절 용이