[반도체 공정] 웨이퍼(Wafer) -1
1. Wafer란?
: 태양전지, 디스플레이 및 반도체 회로를 만드는 기판
- Foup(박스), Lot(wafer 25매)
- 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