실무 중심의 반도체 비즈니스 입문서

이 책은 반도체 비즈니스에 종사하고 있거나 반도체 산업 전반에 흥미를 가진 비전문가를 포함해 사회인과 학생을 대상으로 집필되었다. 오랜 시간 반도체 기업에 근무했던 저자는 그간의 경험을 살려 가능한 실무 위주의 현장 용어를 사용하였다. 그리고 강연을 하면서 받았던 여러 질문을 정리하고 다듬어서 독자들이 실리콘부터 반도체 fab. 전·후 공정에 이르기까지 반도체 프로세스 전반을 이해할 수 있도록 하였다. 내용 중 전문적인 설명도 일부 포함하고 있지만 현장에서의 경험과 노하우를 바탕으로 복잡한 과정은 그림과 표로 설명하였다. 반도체의 역사적 배경부터 현재까지의 흐름을 한눈에 볼 수 있어서 관심이 있는 사람이라면 비전문가도 쉽게 이해할 수 있도록 했다.

현재 반도체와 관련된 업종에 종사하고 있는 경우라도 자신의 전문 분야 이외에 반도체 산업 전반을 이해하고 향후 전망을 예측하는 데 여러모로 도움이 될 것이다.

1장 반도체 제조 프로세스의 전체상

1-1 한눈에 보는 반도체 프로세스 12

1-2 전 공정과 후 공정의 차이점 16

1-3 순환형의 전 공정 반도체 프로세스 19

1-4 프론트 엔드와 백 엔드 22

1-5 실리콘 웨이퍼란? 26

1-6 실리콘 웨이퍼는 어떻게 만들어질까? 29

1-7 실리콘의 성질 32

1-8 실리콘 웨이퍼에 요구되는 청정도 35

1-9 반도체 fab.에서의 사용법 39

1-10 실리콘 웨이퍼의 대구경화 43

1-11 제품에 연결되는 후 공정 46

1-12 후 공정에서 사용하는 프로세스 49

2장 전 공정의 개요

2-1 미세화를 추구하는 전 공정 프로세스 54

2-2 칩을 일괄 제작하는 전 공정 57

2-3 ‘대기’가 없는 프로세스에서 필요한 검사 및 모니터링 61

2-4 전 공정 fab.의 전체상 64

2-5 fab.의 라인 구성 - 베이 방식이란? 67

2-6 fab.에서 조기 수율 정상 가동이 필요한 이유 70

3장 웨트 프로세스(세정과 건조)

3-1 항상 청정 면을 유지하는 세정 프로세스 74

3-2 세정의 기법과 메커니즘 77

3-3 세정의 기본-RCA 세정 80

3-4 새로운 세정법 83

3-5 배치식과 매엽식의 차이 86

3-6 스루풋이 중요한 세정 프로세스 89

3-7 세정 후 필수적인 건조 프로세스 92

3-8 새로운 건조 프로세스 95

3-9 웨트 프로세스와 드라이 세정 98

4장 이온 주입과 열처리 프로세스

4-1 불순물을 투입하는 이온 주입 기술 104

4-2 고진공이 필요한 이온 주입 프로세스 107

4-3 목적에 따라 사용법을 구별하는 이온 주입 프로세스 110

4-4 이온 주입 후의 결정 회복 처리 114

4-5 다양한 열처리 프로세스 117

4-6 최신 레이저 어닐 프로세스 120

4-7 LSI 제조와 서멀 버짓 124

5장 리소그래피 프로세스

5-1 밑그림을 그리는 리소그래피 프로세스 128

5-2 리소그래피 프로세스는 사진이 기본 132

5-3 미세화를 발전시킨 노광 기술의 진화 135

5-4 마스크와 펠리클 139

5-5 인화지에 해당하는 감광성 레지스트 142

5-6 레지스트 막을 도포하는 코터 146

5-7 노광 후 필요한 현상 프로세스 149

5-8 불필요한 레지스트를 제거하는 애싱 프로세스 153

5-9 액침 노광 기술의 현황 156

5-10 더블 패터닝이란? 159

5-11 더욱 미세화를 추구하는 EUV 기술 162

5-12 스탬프 방식의 나노 임프린트 기술 165

6장 에칭 프로세스

6-1 에칭 프로세스 플로와 치수 변환차 172

6-2 여러 기법이 존재하는 에칭 프로세스 175

6-3 에칭 프로세스에 필수적인 플라스마란? 178

6-4 RF(고주파) 인가 방식에 의한 차이점 181

6-5 이방성 메커니즘 184

6-6 드라이 에칭 프로세스의 과제 187

7장 성막 프로세스

7-1 LSI의 기능에 필수적인 성막 프로세스 192

7-2 다양한 기법이 있는 성막 프로세스 195

7-3 하부층 형상에 영향을 미치는 성막 프로세스 198

7-4 웨이퍼를 직접 산화하는 산화 프로세스 201

7-5 열 CVD와 플라스마 CVD 204

7-6 금속막에 필요한 스퍼터링 프로세스 207

7-7 Cu 배선에 필수적인 도금 프로세스 210

7-8 low-k 막에도 사용하는 도포 프로세스 213

7-9 high-k 게이트 스택 프로세스 216

7-10 Cu/low-k 프로세스 221

8장 평탄화(CMP) 프로세스

8-1 다층 배선에 필수적인 CMP 프로세스 226

8-2 첨단 리소그래피를 활용한 CMP 프로세스 229

8-3 웨트 프로세스로 회귀하는 CMP 장치 232

8-4 소모재가 많은 CMP 프로세스 235

8-5 CMP의 평탄화 메커니즘 238

8-6 Cu/low-k에 응용하는 CMP 프로세스 241

8-7 과제가 산적해 있는 CMP 프로세스 245

9장 CMOS 프로세스 플로

9-1 CMOS란? 250

9-2 CMOS 효과 254

9-3 CMOS 구조 제작(1) 소자 간 분리 영역 258

9-4 CMOS 구조 제작(2) 웰 형성 262

9-5 트랜지스터 형성(1) 게이트의 형성 265

9-6 트랜지스터 형성(2) 소스와 드레인 268

9-7 전극 형성(W 플러그 형성) 271

9-8 백 엔드 프로세스 275

10장 후 공정 프로세스의 개요

10-1 불량품을 제거하는 프로빙 280

10-2 웨이퍼를 얇게 하는 백 그라인드 283

10-3 칩으로 잘라내는 다이싱 286

10-4 칩을 붙이는 다이 본딩 289

10-5 전기적으로 연결하는 와이어 본딩 292

10-6 칩을 수납하는 몰딩 295

10-7 제품을 위한 마킹과 리드 포밍 298

10-8 최종 검사 공정 301

11장 후 공정의 동향

11-1 와이어 없이 접속하는 와이어리스 본딩 306

11-2 리드 프레임이 필요 없는 BGA 310

11-3 다기능화를 목표로 하는 SiP 313

11-4 리얼 칩 사이즈의 웨이퍼 레벨 패키지 316

12장 반도체 프로세스의 최근 동향

12-1 로드맵과 ‘오프’ 로드맵 322

12-2 기로에 선 반도체 프로세스의 미세화 327

12-3 more moore에 필요한 NGL이란? 332

12-4 EUV 기술 동향 336

12-5 450mm 웨이퍼 동향 342

12-6 반도체 fab.의 다양화 348

12-7 칩을 관통하는 TSV 352

12-8 more moore에 대항하는 3차원 실장 355

부록 하프 피치에 관하여 359

부록 향후 시스템 반도체 상황은 어떻게 전개될 것인가

(작성자 조성환) 360