국내 투자자라면 반도체 산업에 대한 관심 높을 것입니다.
하지만 요즘 반도체 주식들이 조정을 받고 있는데요.
특히 반도체 장비주, 소재주들이 많이 빠진다고 하는데, 그게 뭐지 하시는 분들. (은 접니다...)
이럴 때일수록 시세창은 멀리하고 반도체 공정을 공부해서 다음 사이클을 노려야할 거 같습니다.
한국에서 투자할 때 반도체는 빼놓을 수 없으니까요.
그럼 반도체 8대 공정에 대해서 알아봅시다!
이 포스팅은 삼성전자 공식 유튜브 채널에서 올라온 공정 관련 내용들을 한번에 정리한 것이니 영상으로 보고 싶으신 분들은 아래를 참고하시면 됩니다. 그러면 시작~
8대 공정이란
반도체를 만드려면 수 많은 공정을 거쳐야합니다. 흔히 '반도체 8대공정'이라고 알려져있습니다. 간단하게 8대 공정은 순서대로 웨이퍼 제조 → 산화공정 → 포토공정 → 식각공정 → 증착및이온주입 공정 → 금속배선 공정 → EDS 공정 → 패키징공정으로 나눠집니다. 각 공정에 대해 알아보고, 다음 포스팅에서 추가적으로 어떤 기업이 있는지도 정리해 보겠습니다.
일단 전공정부터 고고
반도체 공정 설명
1. 웨이퍼 제조
- 실리콘을 녹여 둥근 기둥인 규소봉을 제작합니다. 이를 잉곳이라고 부릅니다.
잉곳을 얇게 슬라이스 해서 자르면, 여러 개의 얇은 원형판이 나옵니다. 이것을 웨이퍼라고 부릅니다.
바로 절단한 웨이퍼는 표면이 거칠어서 매끄럽게 갈아내는 과정이 필요합니다.
웨이퍼는 공정을 거처 작게 잘라져 여러 개의 반도체가 됩니다.
2. 산화 공정
웨이퍼 표면에 산소나 수증기를 뿌려, 산화막을 형성합니다.
산화막은 반도체 제조 과정에서 오염물징 등으로부터 웨이퍼의 표면을 보호하는 역할을 합니다.
3. 포토 공정
건축을 하려면 설계도가 필요하 듯 반도체를 만드려면 웨이퍼 위에 설계된 회로를 그려내는 작업이 필요합니다.
사진을 형상하는 것과 비슷하다고 하여 포토 공정으로 불립니다.
필름의 역할을 하는 것을 마스크라고 하는데, 컴퓨터로 설계한 회로 패턴이 그려진 유리판을 말합니다.
회로를 그려넣기 위해서 산화막이 도포된 웨이퍼 위에 빛에 민감한 물질인 감광액(PR : Photo resist)을 발라줍니다.
그리고 노광장비를 사용해 마스크 위에 빛을 통과시켜 웨이퍼에 회로를 찍어냅니다.
그리고 마지막으로 현상액을 뿌려서 빛을 받은 영역과 그렇지 않은 영역을 선택적으로 제거해 회로 패턴을 형성합니다.
현상까지 마치면 포토 공정은 끝납니다.
4. 식각 공정
식각 공정에서는 불필요한 부분을 선택적으로 제거하여 반도체 회로 패턴을 만듭니다.
포토 공정에서 만들어진 감광액 부분을 남겨두고 나머지 부분의 산화막을 없애줍니다.
이때 방법에 따라 습식 식각과 건식 식각으로 나눌 수 있습니다.
습식 식각은 용액을 이용한 화학적인 반응을 통해서 식각하는 방법입니다.
건식 식각은 기체나 플라즈마를 이용하여 식각하는 방법입니다.
5. 증착&이온주입 공정
반도체는 수 많은 층을 쌓아서 만듭니다. 그래서 빌딩을 짓는 과정과 유사합니다.
웨이퍼 위에 포토 공정과 식각 공정을 여러 번 반복하여 층층이 레이어를 쌓습니다.
이때 회로 간 구분과 연결, 보호를 위한 얇은 막을 만드는 과정을 거칩니다. 이를 증착 공정이라고 합니다.
증착 공정을 통해 만들어진 얇은 막(박막)은 금속막층과 절연막층으로 구분됩니다.
금속막층은 회로들 간 전기적 신호를 연결해주는 역할을 합니다.
절연막층은 내부 연결층을 전기적으로 분리하거나 오염원을 차단하는 역할을 합니다.
층착을 할 때 반도체가 전기적 성질을 가지게 하는 이온 주입 공정 또한 진행됩니다.
순수한 반도체(웨이퍼)는 규소로 되어있어 전기가 통하지 않으나, 이온을 주입해 전도성을 갖게 하는 것입니다.
6. 금속배선 공정
1~5번 공정을 거치면서 만들어진 회로 작동을 위해 외부에서 전기 신호를 줘야합니다.
신호가 잘 잡히도록 반도체 회로 패턴을 따라 전기길을 연결하는 공정을 금속배선 공정이라고 합니다.
사용되는 대표적인 금속으로는 알루미늄, 티타늄, 텅스텐 등이 있습니다.
7. EDS 공정
EDS는 전기적 특성검사를 통해 품질을 테스트하는 공정입니다.
이 공정을 통해 양품, 불량품이 선별됩니다. 이때 수율이 반도체 공정에서는 매우 중요합니다.
수율이란 [정상 작동하는 칩의 개수] / [웨이퍼에 설계된 칩의 개수] * 100을 한 값을 말합니다.
수율이 높을수록 기술력 있는 반도체 회사로 인정받습니다.
EDS 공정은 크게 4가지로 나눌 수 있습니다.
8. 패키징 공정
마지막 공정은 패키지입니다. 웨이퍼에 만들어진 많은 칩을 크기에 맞도록 자르고 포장하는 공정입니다.
또 반도체 칩이 외부와 신호를 주고 받을 수 있도록 칩의 접점과 기판의 접점에 금선을 사용하여 길을 만들어 줘야합니다.
그리고 물리적인 환경으로부터 반도체 칩을 보호하고 원하는 형태로 만들기 위해 성형 공정을 거칩니다. 이 과정을 거치면 우리가 흔히 보는 반도체가 완성됩니다. 그리고 패키징 역시 잘 됐는지 마지막 테스트를 거쳐 불량 유무를 판별합니다.
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