반도체는 어떤 과정을 거처 만들어지는지 궁금합니다.
흔히 컴퓨터나 자동차 또는 스마트폰에 들어가는 반도체는 어떤 재료를 사용해서 어떤 공정을 거처서 칩셋이 만들어지게 되는지 궁금합니다.
안녕하세요. 김학영 과학전문가입니다.반도체는 일종의 전자소자로서, 전기적 신호를 제어하고 증폭하는 기능을 수행합니다. 반도체는 실리콘, 게르마늄 등의 물질로 만들어지며, 다음과 같은 과정을 거쳐 제작됩니다.
크리스털 성장
반도체 원료인 실리콘 웨이퍼는 크리스털 성장 공정을 통해 만들어집니다. 이 공정에서는 실리콘을 액체 상태로 녹인 후, 고온 상태에서 점진적으로 냉각시켜 결정성 실리콘 크리스털을 성장시킵니다.
재료 정제
성장된 실리콘 웨이퍼는 여러 가지 공정을 거쳐 반도체 제조에 사용될 수 있도록 정제됩니다. 이 단계에서는 웨이퍼 표면의 오염물질을 제거하고, 필요한 산화막을 형성합니다.
미세 가공
반도체 웨이퍼의 표면에는 다양한 기능을 수행하는 미세한 구조물이 형성됩니다. 이를 위해서는 미세 가공 공정이 필요합니다. 이 공정에서는 광파와 화학 반응을 이용하여 반도체 표면에 원하는 패턴을 형성합니다.
층 적층
반도체 제조에서는 여러 개의 층을 적층하여 다층 반도체를 만듭니다. 이 단계에서는 산화막, 금속 층, 반도체 물질 층 등을 차례로 적층하며, 각 층마다 다른 물리적, 화학적 특성을 가지도록 합니다.
회로 패턴화
반도체 웨이퍼의 표면에 원하는 패턴을 만들었다면, 이제 회로 패턴화 공정을 거쳐 전자소자를 만듭니다. 이 과정에서는 미세한 회로 패턴을 형성하고, 이를 적층한 반도체 물질로 채워 전자소자를 만듭니다.
마무리 공정
마지막으로 반도체 제조는 여러 공정을 거쳐 완성됩니다. 이 과정에서는 반도체 칩의 접합 패드를 만들고, 필요한 보호막을 형성합니다.