생각하는 공대생

Junction Spiking 현상 Junction Spiking이란, 높은 온도의 반도체 공정에서 Al과 Si가 activity difference에 의해 interdiffuse(상호 확산) 되면서 발생하는 현상이다. 만약 Si에 defect이 존재한다면 이러한 현상은 더욱 심해지며, device에 short를 일으켜 오작동하게 만든다. Junction Spiking 해결법 Junction Spiking을 방지하기 위해서는 Al 내에 1%의 Si를 첨가한 합금(alloy)을 사용하면 된다. 첨가한 Si는 substrate에서 Si의 outdiffusion을 방지하는 역할을 한다. 그러나 반도체 공정에서 cooling & heating cycle을 반복하는 동안 Si의 solubility가 감소하여 gr..

Packaging 공정 반도체 칩(IC)는 기판이나 전자기기의 구성품으로서 필요한 위치에 장착되고 외부 충격으로부터 보호되어야 한다. 때문에, 그에 적합한 모양으로 전기적인 포장(Packaging)을 하는것 또한 매우 중요하다. 즉, 패키징(Packaging)은 상호배선, 전력공급, 방열, IC보호 의 역할을 수행한다. 특히, 고온, 고습, 화학약품, 진동, 충격 등 다양한 외부환경으로부터 제작된 IC를 안전하게 보호할 수 있어야 한다. 먼저, EDS Test에서 Ingking 공정을 거친 웨이퍼를 다이아몬드 절단기로 잘라 낱개의 칩으로 분리한다. 절단된 칩들은 리드 프레임(Lead Frame) 또는 PCB(Printed Circuit Board) 위에 올려 전기적 연결을 수행하는 Ball을 달게 된다...

EDS(Electrical Die Sorting) 공정 EDS란 Electrical Die Sorting의 준말로 웨이퍼 상태에서 다양한 검사를 통해 각 칩들의 상태를 확인하는 과정이다. 이 과정을 통해 웨이퍼 제조 공정상의 문제점이나 설계상의 문제점을 수정하고 공정 및 설계 과정에 피드백을 통해 수율(Yield)을 증가시킬 수 있다. 반도체 제조 공정에서 수율이란 웨이퍼 한 장에서 생산된 chip의 수 대비 정상작동하는 chip의 수를 뜻한다. 수율(Yield) = (정상 작동하는 chip 갯수)/(전체 생산된 chip 갯수)(검은 색 칠한 부분은 사용하지 못하는 칩 조금 심화 과정으로 들어가자면, 머피의 수율모델(Murphy's yield integral)에 따르면 반도체의 수율은 아래의 2변수함수로..

금속화 공정(Metallization) Metallization이란 반도체 공정에서 Contact (반도체에서 전기적인 신호를 받거나 내보내는 역할을 수행)과 Interconnection (서로다른 반도체 device간 연결선)을 제작하는 공정이다. 반도체에 사용되는 금속의 필요 조건은 다음과 같다. 1) 전기저항이 낮은 물질 금속선은 회로패턴을 따라 전류를 손실 없이 전달하는 역할을 하므로 무엇보다 전기저항이 낮은 물질(Au, Al, Cu)이어야 한다. 2) 반도체 기판(wafer)과의 부착성 기판에 박막형태로의 부착이 쉽고 부착 강도가 뛰어나 얇은 박막으로 증착할 수 있어야 한다. 3) 열적·화학적 안정성 금속 배선 공정 이후의 공정에서 금속선의 특성이 변하지 않는 것이 중요하다. 반도체 후속 공정에..

포토공정(Photolithography)의 개요 포토공정(Photolithography)이란 웨이퍼에 반도체 회로를 그리는 작업으로, 패터닝(patterning)이라고 생각하면 된다. 이는 반도체 회로를 본격적으로 그리기 시작하는 과정으로, 준비된 웨이퍼(wafer)위에 빛에 반응하는 감광성 고분자물질인 PR(Photo Resist) 또는 LOR(Lift Off Resist)을 얇게 코팅한 후 원하는 패턴의 마스크(mask) 올려놓고 빛을 쪼여 원하는 패턴을 형성하는 과정이다. 이때 감광성이란 빛에 반응하여 분자구조가 바뀐다는 것을 의미한다. 고분자 물질인 PR에는 두가지 종류가 있는데, Positive PR과 Negative PR이다. Positive PR은 빛을 받으면 polymer간의 결합이 끊어지..

산화(Oxidation)의 종류 산화 공정이란 규소 즉, 실리콘(Si)에 열과 산화제(물, 산소)를 공급하여 이산화 규소인 SiO2를 제조하는 공정이다. 실리콘을 산화시키는 방법에는 크게 두가지가 있는데, 바로 습식 산화(Wet Oxidation)과 건식 산화(Dry Oxidation)이다. 습식 산화(Wet Oxidation)는 산화제로 물(H2O)을 (또는 물과 산소 혼합) 사용하며 다음 반응식으로 이루어진다. Si(s) + 2 H2O(g) → SiO2(s)+ 2 H2(g) 이 방법은 H2O가 O2 보다 높은 diffusivity와 solubility를 갖고 있기 때문에 산화막이 두껍고 빠른 성장이 가능하지만(fast growth) 그만큼 산화막의 밀도가 낮으며(less dense), 품질이 떨어진다..

실리콘 웨이퍼 (Si wafer) 웨이퍼(wafer)는 반도체 소자의 기본이 되는 재료이다. 웨이퍼는 실리콘(Si)이나 갈륨 비소(GaAs) 등으로 이루어진 단결정 잉곳(Ingot)을 얇게 자른 판을 의미한다. 실리콘 웨이퍼 이런 웨이퍼에 여러가지 반도체 공정을 이용을 통해 반도체 회로를 새기고, 일정한 크기로 잘라주면 반도체 칩이 된다. 초기에 반도체는 저마늄(Ge)로 만들어졌다. (게르마늄=저마늄) 그러나 현재 웨이퍼는 대부분 모래에서 추출한 규소, 즉 실리콘(Si)으로 만든다. 실리콘은 지각에 매우 풍부하게 존재하는 원소 중 하나이기 때문에 경제적인 측면에서 우수하고, 독성이 없어 인체에 무해하다는 장점을 가지고 있기 때문이다. 실리콘의 산화(oxidation) 반응을 통해 SiO2를 쉽게 생산할 ..

단일 원자나 소수의 원자가 있는 경우와는 달리 수 많은 원자가 존재하는 결정물질(고체) 내의 전자는 결정물질을 구성하는 각 원자들 사이의 상호작용에 의해 원자 고유의 에너지 준위보다 넓은 에너지 영역인 에너지 밴드 (energy band)를 형성하게 된다. 실제 결정에서 원자의 간격은 여러 가지 요인에 의해 결정된다. 그러나 다이아몬드 구조나 징크블렌드(zinc blend) 구조와 같이 일단 안정한 모양을 갖추게 되면 에너지 밴드도 일정한 값을 갖게 된다. 결정물질에서는 원자와 원자의 간격이 매우 작아 원자 궤도를 순환하는 전자는 인접한 원자의 영향을 받게 된다. 어떤 전자는 속도가 느려지고 어떤 전자는 탄력을 받아 속도가 증가하는 등 서로다른 전자에 의해 영향을 받게 되고 이러한 속도의 증감은 전자의 ..