SK 실트론 - 웨이퍼의 특징 및 제조 과정

안녕하세요, 오늘은 SK실트론에 대해 알아볼까 합니다. 

• 기업 개요 

모두 다 아시다시피, SK실트론은 국내 유일무이 웨이퍼 생산 기업입니다. 웨이퍼를 제작하여, 반도체 회사에 납품하는 것이지요. 우선 간단히 웨이퍼의 특징에 대해 아는 것이 회사 이해에 도움이 될거라 생각하는데요

WAFER

웨이퍼는 단순하게 실리콘 결정체라고 보시면 됩니다. Si (sillicon) 원소로 이루어진 물질인데요, 다결정/단결정의 개념을 아셔야 합니다. 

단결정 : 결정 전체가 축을 따라 일정하게 배열된 형태

다결정 : 부분적으로 일정한 결정형태 , 전체적으로는 여러가지 결정형태를 포함했다하여 '다' 결정

 

왼쪽이 단결정 / 오른쪽이 다결정

왜 뜬금없이 결정이야기냐...? 그것은 바로 실트론 뿐만 아니라 웨이퍼 제작에 있어서 크게 2가지의 제품군이 있는데요, 

하나는 폴리시드(polished) 웨이퍼 이고, 또다른 하나는 에피텍시(epitaxy) 웨이퍼라고 부릅니다. 

폴리시드 웨이퍼  = 다결정 실리콘이 사용되고, 

에피텍시 웨이퍼  = 단결정 실리콘이 사용됩니다. 

이 두 가지의 차이점이 무엇일까요? 폴리시드의 뜻은 '무언가를 갈다' 인데요, 물리적으로 웨이퍼 표면을 깍아 매끈하게 만드는 작업입니다. 에피텍시의 뜻은 무엇을 쌓다, 성장시킨다는 뜻인데요, 웨이퍼 표면층에 화학반응을 유도하여 단결정 실리콘을 도포 혹은 '성장' 시킨다고 표현을 합니다. 

왜 굳이 이렇게 웨이퍼를 만들때 다르게 만들까요? 그것은 웨이퍼 위에 앞으로 쌓아올릴 층들에 따라 목적이 달라지기 때문입니다. 다시말해, 메모리를 만들꺼냐 (저장공간 우선), 비메모리( 성능 우선) 를 만들거냐에 따라 웨이퍼를 다르게 제작하여 최적의 성능을 내기 위함이죠. 

다시 돌아와서, 다시말해 제작에 시간이 별로 안걸리고 값이 싼 폴리시드 웨이퍼는 메모리 제작에 사용이 주로 되고, 

화학반응을 유도하고 때문에 만드는데 시간이 오래 걸리는 에피텍시 웨이퍼는 비메모리 제작에 주로 사용이 됩니다. 

sk 실트론의 두 가지 웨이퍼

sk 실트론에서는 위 그림처럼 폴리시드, 에피텍셜 웨이퍼 모두를 제작하고 있으며 크기는 200mm/300mm 둘 다 지원을 하고 있네요. 보통 300mm 웨이퍼가 반도체 제조 공정에서 주로 사용됩니다. 메모리 반도체는 NAND, DRAM 등이 일반적이고, 비메모리라 하면 CIS(이미지센서) MPU(마이크로 프로세서) 등이 있겠습니다. 

참고로 웨이퍼 제작 분야는 진입장벽이 높다고들 하는데요, 웨이퍼 제작에 중요한 결정도 / 청정도 / 평탄도 를 높은 품질로 유지하는 실트론의 기술은 국가차원에서도 인정을 받고 있다고 하네요. 

 

• 웨이퍼 제조 과정

사실 제조 과정은 실트론 홈페이지에도 너무 잘 정리되고 영상화 되어 있는데요, 해당 기업에 관심이 있거나 기술에 대해 알고 싶은 분들은 꼭 한 번 방문해 보시는 것도 나쁘지 않을 것 같습니다. 

위의 제조과정에서 간단히 반도체 분야에서 사용되는 용어들에 대해서만 좀 정리를 해보겠습니다. 

1. 그라인딩(Grinding) : 그라인딩, 무엇을 가공하다/ 연마하여 갈다 라는 뜻인데요. 왜 웨이퍼 모서리 부분을 연마하여 갈까요? 해당 이유는 바로 후속정에서 웨이퍼의 깨짐 현상이나 데미지를 방지하기 위해서 웨이퍼 엣지 부분을 가는 그라인딩 공정을 진행하고 있습니다. 간단하게만 첨언하면, 이제 만들어진 웨이퍼를 가지고 후속 8대 공정을 진행할텐데, 그 동안 웨이퍼엣지 부분은 수많은 접착과 컨택이 있을 수 밖에 없습니다. 이러한 웨이퍼 이동에 따른 필수불가결한 접촉에 따라 엣지가 깨지게 되면 결정 구조 자체가 깨져 중앙부분 까지의 웨이퍼 혹은 칩들도 데미지를 받을 수 있기 때문에, 엣지부분을 그라인딩 하게 됩니다. 
2. 쏘잉 (Sawing) : 쏘잉 공정은 웨이퍼를 자르는 공정인데요, 사실 이렇게 자르는 것은 잉곳을 잘라 웨이퍼를 만들때, 웨이퍼의 두께에 영향을 미칠 수 밖에 없겠죠. 즉, 쏘잉 기술이 약하면 어떤 웨이퍼는 두껍고 어떤 웨이퍼는 얇게 잘리거나, 두꺼운 웨이퍼들은 당연히 미세공정에서 불리할 수 밖에 없는 상황이 됩니다. 참고로 이러한 쏘잉 개념은 웨이퍼를 잘라 각각의 chip 들을 생성하는 공정에도 따로 나오는데요( 반도체 후공정에 속함 ). 쏘잉 기술력이 안 좋으면, 당연히 잘라진 chip들의 크기가 불규칙하고, 이는 후에 반도체 chip test에 영향을 미치게 됩니다. 전문용어로 uncut ( 덜 잘린 chip) 들 이라 합니다. 

위의 두 가지 용어는 반도체 공정에서 웨이퍼 제조 뿐만 아니라 다른 공정에서도 자주 나오니, 알아두시면 좋습니다. 

 

글을 작성하다 보니 꽤 길어졌네요. 다음글에 이어서 sk 실트론 기업에 대해 본격적으로 설명하도록 하겠습니다. 감사합니다.