| {{{#!wiki style="margin: -5px -10px; padding: 10px 0px; background-image: linear-gradient(to right, #002, cyan);" '''[[반도체|반도체 제조 공정 Semiconductor Fabrication ]]'''{{{#white {{{#!folding [ 펼치기 · 접기 ] {{{#!wiki style="margin: -8px -1px -11px;" | <rowcolor=#000,#fff> 반도체 8대 공정 (Process Integration) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Front-End (웨이퍼/제조 · 산화 공정 · 포토 리소그래피 · 식각 공정 · 증착 공정 · 금속 배선 공정) (+ 이온 주입) | Back-End (EDS · 패키징(=백엔드 자체)) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| <rowcolor=#000,#fff> 구조 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| <rowcolor=#000,#fff> 반도체 제품 | 반도체 소자 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| CPU · GPU(그래픽 카드) · ROM · RAM · SSD · HDD · MPU · eMMC · USB · UFS · 와이파이 | 트랜지스터(BJT · FET · JFET · MOSFET · T-FT, FinFET, GAA) · 전력 반도체 소자(사이리스터 · GTO · 레지스터(IGBT) ) · 다이오드 · CMOS · 저항기 · 연산 증폭기 · 펠티어 소자 · 벅컨버터 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| <rowcolor=#000,#fff> 용어 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 웨이퍼 · 팹 · SoC · Technology Node · PPA · PCB · FPGA · Photo Resist · Alignment · LOCOS · STI · Fume · 산화막 · 질화물 · Annealing | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| <rowcolor=#000,#fff> 현상 | 법칙 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 정전기 방전 · | 무어의 법칙 · 4 GHz의 벽 · 폴락의 법칙 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| <rowcolor=#000,#fff> 기업 분류 기업 목록은 각 문서에 서술 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 반도체 제조사(종합 반도체 회사 (IDM) · Fab-less · Foundry) | }}}}}}}}}}}} | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
1. 개요
설계 도면에 따라 웨이퍼 위에 반도체 소자를 실제로 구현하고 제품으로 만들어내는 공정을 말한다. 크게 Wafer 제조, 프론트엔드 와 백엔드 공정으로 나누어진다.- 프론트엔드 공정 (Front-end Process)
- Front-end of Line (FEOL)
IC 칩 내에서 기능하는 핵심적인 소자 부분(주로 각종 트랜지스터)을 형성하는 공정이다. - Back-end of Line (BEOL)
FEOL 에서 만들어진 소자들 사이, 그리고 외부 접점과 금속 배선(Interconnect)을 형성하는 공정이다.
실리콘 웨이퍼 위에 반도체 소자를 형성하는 전체 공정을 의미한다. 일반적으로 '반도체 공정' 이라고 하면 떠올리는 부분은 주로 여기에 해당한다. 프론트엔드 공정은 다시 FEOL 과 BEOL 로 나누어진다.
- 백엔드 공정 (Back-end Process)
프론트엔드 공정에서 완성된 반도체 소자를 테스트하고 패키징 하는 공정이다.
반도체 공정이라고 하면 주로 프론트엔드 공정만을 의미하는 경우가 많다. 그 중에서도 특히 핵심적인 기능을 담당하는 트랜지스터 제조 공정인 FEOL 공정. 다만 칩 내에서 차지하는 부피로 따지면 FEOL 로 형성된 소자 부분은 가장 작고, BEOL 에서 형성된 금속 배선이 차지하는 부피가 굉장히 크다. 전체 칩 단면은 일부러 찾아보지 않는 이상 은근히 보기 어려운데, 위키피디아의 Integrated circuit 항목에서 대략적인 Scheme 과 각 부분이 형성되는 공정 단계를 볼 수 있다.
설계는 하지 않고 공정만 전문으로 하는 회사는 파운드리(Foundry), 반대로 설계만 하는 회사는 팹리스(Fabless), 둘 다 하는 업체는 종합 반도체 회사(IDM) 라고 한다.
2. 영상 자료
| 삼성전자 공식 유튜브 |
| 삼성전자 공식 유튜브 |
| 삼성전자 공식 유튜브 |
3. 레시피
각 foundry는 각 공정을 조합한 공정 레시피(process recipe)를 보유하고 있다. 예시로는 산화막(oxide) etching -> MASK 1 patterning -> 산화막(oxide) 생성 -> cleaning (DI water) 등의 과정이 반복되는 구조다. 이 레시피의 퀄리티가 해당 회사의 공정 퀄리티를 좌지우지하게 된다.4. 공정 선폭
Technology Node
어떤 반도체 공정의 기술 수준을 구분하는 용어로, 대략 구현 가능한 최소 선폭을 의미한다고 보면 된다. 즉, 5nm 공정이란 최소 선폭이 5nm 인 공정을 의미한다. 평면 소자를 사용하던 옛날에는 명확한 구분이 가능한 용어였으나, FinFET 등 3D 소자와 Spacer Patterning 등의 기술이 도입된 현재는 명칭의 기준이 모호해졌다.
5. 8대 공정
삼성전자에서 제시한 반도체 공정의 구분 방법으로, 쉽게 8가지로 분류했기에 8대 공정이라고 부른다.삼성 반도체 뉴스룸 - [반도체 백과사전] 반도체 8대 공정 한눈에 보기! 다만 현대의 반도체 공정이 극도로 고도화 되면서 이 8대 공정의 분류법은 부적절해진 면이 있다. 실무에선, 예를 들어 삼성전자의 경우, 이 문서의 8대 공정 중 웨이퍼 제조, EDS, 패키징을 제외한 나머지 5개 공정 기술을 Photo, Etch, Clean, CMP, Diffusion, Implant, Metal, CVD 의 8가지로 나눈다. SK하이닉스에서는 동일한 내용을 8대 공정이 아닌 전공정/후공정으로 구분하니 유의하자.옛날에는 사람이 직접 해야 하는 육체 노동 비율이 상당히 높았으나, 미세한 먼지입자에도 불량이 발생하는 반도체 공정 특성상 자동화에 많은 투자가 이루어져, 메이저 업체들 기준으로는 공정 중에 사람의 손을 거의 타지 않는다. 다만, 설비를 유지보수하는 일은 여전히 상당한 육체 노동이 필요하다.
영상 참고 - 삼성전자 반도체 라인