반도체 8대 공정 개요 2 - 포토/에치

반도체 8대 공정 개요 2 - 포토/에치

이 글에서는 반도체 8대 공정 중 포토/에치에 대해 알아볼 것이다. 지난 글에서 웨이퍼 제조 공정과 산화 공정을 알아봤다. 웨이퍼 위에 산화막을 형성했으면, 그 산화막을 원하는 패턴으로 만들어야 한다. 이때 포토 공정과 에치 공정이 필요하다. 마치 미술 시간에 판화를 만드는 것과 같다. 판화를 만들 때, 원하는 밑그림을 그리는 것이 포토 공정에 대응된다. 조각칼을 이용하여 밑그림대로 배경을 파내는 것이 에치 공정에 대응된다.

(이 시리즈 글은 줄글로 작성됐다. 그 이유는 반도체 취준 과정에서 면접을 준비할 때, 논리적인 구조로 말하는 (설명하는) 연습이 필요하기 때문이다. 이 글이 그런 연습에 도움 되길 바란다.)

반도체 8대 공정

1. wafer 제조 (웨이퍼 제조)
2. oxidation (산화)
3. photolithography (포토리소그래피)
4. etching (에치)
5. deposition & Ion Implantation (doping) (증착 & 이온주입 (도핑))
6. metallization (금속배선)
7. EDS (electrical die sorting)
8. packaging (패키징)

3. photolithography (포토리소그래피)

보통 '포토'라고 줄여서 부른다. 포토 공정 과정은 다음과 같다. 산화막 또는 박막이 증착된 웨이퍼 위에 빛에 반응하는 물질인 PR(photo resist)을 spin-coating 방식으로 도포한다. 그 위에 회로 패턴에 따라 만들어진 포토마스크를 띄우고 자외선(UV light)을 쏘아준다. 그러면 빛을 받은 부분의 PR만 성질이 변하게 된다. 그 후, 웨이퍼를 현상액(developer)에 넣었다 빼면 해당 부분이 제거된다. 결과적으로, 회로 패턴에 맞는 PR만 남아있게 된다. 이렇게 패턴화 된 PR은 추후 에치 공정에서 깎아낼 부분을 표시하는 가이드라인 역할을 한다.

4. etching (에치)

보통 '에치'라고 부르며, 한국어로 번역하면 '식각'이라고 한다. 산화막 또는 박막에 패턴화 된 PR과 동일한 패턴을 형성하는 과정이다. PR 모양대로 박막을 깎는 과정이라고 생각하면 된다. 마치 앞서 설명한 것처럼 조각칼을 이용해 밑그림대로 배경을 파내는 것과 같다. 에치 공정에서 조각칼 역할을 하는 물질의 상태에 따라 크게 wet etch(습식 식각)와 dry etch(건식 식각)로 나눌 수 있다.
첫째, wet etch는 박막 물질을 제거할 수 있는 용액(etchant)에 웨이퍼를 담궜다가 빼서 PR로 덮여있지 않고 드러난 부분만 제거하는 방식이다.
둘째, dry etch는 특정 입자를 박막 물질에 충돌시켜, 박막 물질을 웨이퍼로부터 떨어져 나오게 하는 방식이다. 입자를 충돌시키는 방식에 따라 다시 스퍼터링(sputtering), 플라즈마 에칭, RIE(Reactive Ion Etching)로 나눌 수 있다. 각각에 대해 간단하게 살펴보면 다음과 같다. 스퍼터링은 물리적인 충돌만을 이용해서 제거할 물질을 떼어내는 방식이다. 플라즈마 에칭은 플라즈마를 이용해 특정 물질과 제거할 물질 간 화학반응을 유도해 휘발시켜 버리는 방식이다. RIE는 스퍼터링과 플라즈마 에칭을 결합한 방식이다.
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