[Wafer 공정] Wafer 준비 - 쵸크랄스키 방법, Ingot, OHT

반도체의 기본이 되는 Wafer를 준비하는 단계입니다. 

 

Wafer란?

Scribe Line으로 나눌 수 있고, 하나 하나를 Die라고 부릅니다. Wafer 한 묶음(25개)은 1LOT라고 합니다.

8인치(약 200mm)와 12인치(약300mm)를 주로 사용하며 생산량은 8인치보다 12인치가 2.25배 차이 나고

클수록 제조원가가 감소하는 특징을 가지고 있습니다.

Wafer는 Flat Zone으로 불리는 평평한 부분이 있고, 이는 실리콘의 결정방향을 확인하기 위한 표시로 사용됩니다.

(결정방향이 다르면 성질이 달라지기 때문)

종류로는 100, 110(잘 안 쓰임), 111로 나뉘고, N이냐 P이냐에 따라 Flat Zone의 위치가 다릅니다.

즉, 크게 4가지 모양이 있습니다.

최근엔 FlatZone 대신 Norch를 사용해 더 많은 Die를 만들 수 있는 방법을 사용하기도 합니다.

Wafer 설명

 

 

제작방법?

쵸크랄스키(Czochralski, Cz) 방법 -  Si(실리콘)또는 GaAs(갈륨 아세나이드)를 성장시켜 Ingot 제작하는 방법.

가장 많이 사용하는 방법.

+Ingot

Si를 고온에 녹여 고순도로 만든 원기둥 모양의 기둥을 의미합니다.

99.999999999% 이상의 순도를 가지며, 이는 11N(11Nine))이라고 부릅니다.

Ingot의 지름은 Wafer의 지름을 결정하는 요소이고, 단결정으로 형성되어있습니다.

+생성과정

1) Si를 Furnace에 넣어 녹이면서 고순도의 액체 Si를 생성. (Poly Si) - 너무 고온이라 Furnace가 녹아 불순물이 되기도 함.

2) 고순도의 액체 Poly Si과 단결정 Si인 Seed가 접촉하면 만들어지면서 올라옴

3) Ingot의 Seed 와 말단을 제거한 후 다이아몬드 커팅기로 균일하게 잘라 냄. (Sawing)

4) 잘라낸 표면은 거칠거칠하므로 매끄럽게 하기 위해 Polishing 공정 진행.

 

다른 방법으로는 Floating Zone,  기상 Epitaxy 성장법(VPE; vapor phase epitaxy) , 수열법 , 온도 강하법 , 온도차법 등이 있습니다.

쵸크랄스키 방법 - 출처: http://www.galaxywafer.com/galaxy/technology/crystal-growth/

잉곳(Ingot) - 출처: http://ko.matltech.com/single-crystal-silicon-ingot-product/

 

 

Wafer 이동 방법

OHT (Overhead Hoist Transport)

공정간 Wafer 이동을 위한 장비, 설비 내부의 FOUP(Front Opening Unified pod)에 Wafer를 적재해 이동합니다.

 

Dummy Wafer:

Chamber 내부 진행되는 공정의 경우, 가장 먼저 들어가는 Wafer와 가장 늦는 Wafer의 특성은 다른 Wafer와 차이가 발생할 수 있기 때문에 Dummy를 양쪽에 넣어 Wafer의 Uniformity를 높이는 방법입니다. 특히 Batch 방식을 사용하는 경우 주로 사용합니다. - 식각, 이온주입 등