인간에 대한 예의 (항금리 문학 창간호)

blog.daum.net/jbkist/1181?category=855184 균형 우주와 지구, 모든 물질들은 원자로 이루어집니다. 원자들 사이에는 두 가지 힘, 즉 인력과 척력이 존재합니다. 서로 당기는 힘과 밀어내는 힘이죠. 원자들이 두 힘의 균형을 잘 유지하면 안정한 blog.daum.net blog.daum.net/jbkist/4487 지나고 보니 지나고 보니/BK 최적의 포지션은 '균형'과 '대칭'이었다 blog.daum.net blog.daum.net/jbkist/724 균형 균형/BK 땅도 바다도 하늘도 수평이 평온하고 사람도 움직임도 수평이 편한 이유는 기울지 말고 균형을 유지하라는 의미 blog.daum.net blog.daum.net/jbkist/1705 대칭 대칭 안정감은 최고다 ㆍ ㆍ..

반도체 소자는 실로 다양하고 소자 마다의 측정 및 평가법은 더욱 다양합니다. 즉, 웨이퍼로부터 칩이 만들어지고 칩들이 패키징 될 때까지 소재, 공정, 그리고 구조와 소자들의 특성 측정과 평가가 무수히 이루어지죠. 마지막 단계에서는 프로브 카드(probe card)로 반도체 칩과 테스트 장비를 연결하여 여러 전기적 성능들을 평가합니다. 그리고 번 인 테스트(burn-in test)로 사용 전 극한 환경에서 소자를 작동시키면서 성능 평가와 함께 과도 동작을 완화시키죠. 반도체의 평가는 생산 측면에서도 이루어집니다. 대표적인 인자가 수율이죠. 수율은 결함이 없는 합격품의 비율로 웨이퍼 한 장에 설계된 최대 칩의 개수에 대해 실제 생산된 정상 칩의 개수를 백분율로 나타낸 것으로 불량률의 반대 의미입니다. 즉 투..

웨이퍼는 반도체 칩이 되기까지 세 번의 변화 과정을 거칩니다. 바닷가 모래로부터 얻어지는 잉곳을 잘라 웨이퍼로 만들고, 전공정을 통해 웨이퍼에 소자와 회로가 제조되고, 끝으로 웨이퍼가 개별 반도체 칩들로 분리되면서 비로소 반도체 칩이 됩니다. 여기서부터가 후공정입니다. 반도체 후공정인 패키징(packaging, encapsulation) 공정은 백 그라인딩(back grinding) > 다이싱(dicing) > 다이 본딩(die bonding) > 와이어본딩(wire bonding) > 몰딩(molding) 순으로 진행됩니다. 이러한 공정들은 패키징 기술의 변화에 따라 그 순서가 바뀌거나 서로 밀접하게 연결되어 합쳐지기도 하죠. 패키지는 반도체 칩을 외부 환경으로부터 보호하는 역할을 하며, 이에 더하여 ..

증착, 특히 반도체 공정에서의 박막 증착(thin film deposition)은 웨이퍼 위에 얇은 막들을 만드는 과정입니다. 여기에는 단순한 물리적 충돌과 쌓임으로 진행되는 물리적 증착과 화학 반응을 수반하는 화학적 증착이 있죠. 물리적 증착법으로는 증착원에 열 에너지를 가하여 기체 상태로 만들어 웨이퍼에 이르게 한 뒤 온도를 낮춰 고체 상태의 막으로 돌아오게 하는 증발(evaporation)과 에너지를 가진 이온이 증착원과 충돌아여 이로부터 이탈된 원자들이 웨이퍼 표면으로 이동하여 쌓이게 하는 스퍼터링(sputtering)이 대표적입니다. 열 에너지는 저항 가열이나 혹은 전자선을 이용하여 제공되죠. 화학적 증착법으로는 서로 다른 기체들이 에너지를 얻어 화학 반응을 일으킴으로써 반응 생성물이 웨이퍼 위..

도핑(doping)은 절연체에 가까운 진성 반도체에 인위적으로 불순물을 넣어 전기 전도도를 높이는 과정입니다. 즉, 4가인 실리콘 안으로 5가인 비소(As)를 넣으면 자유전자가 만들어지고, 3가인 붕소(B)를 넣으면 정공이 만들어지죠. 이렇게 도핑을 하는 방법에는 높은 온도에서 불순물을 함유한 기체들이 실리콘 웨이퍼 안으로 녹아들어가서(용해), 농도 차이로 인하여 내부로 자연스럽게 이동하도록 하는 확산(diffusion)법이 있고, 에너지가 높은 원자(이온)들을 웨이퍼 표면을 관통, 내부로 반강제적으로 집어넣는 이온 주입(ion implantation)법이 있습니다. 확산 공정의 경우, 웨이퍼들이 배치된 고온의 전기로 안으로 불순물을 함유한 기체를 넣어 열분해된 불순물이 웨이퍼의 표면에 흡착되어 용해 과..

사진 식각 공정(photolithography & etching)은 감광막(photoresist)이 도포된 웨이퍼에 마스크를 정렬한 다음 자외선과 같은 빛 에너지를 조사하게 되면(exposure) 자외선에 노출된 감광막의 특성이 변하여 현상(development) 과정에서 선택적으로 패터닝이 됩니다. 다음 단계로 식각(etching)이나 도핑 과정이 진행되는데, 선택적으로 패터닝된 감광막에서 열린 부분에 대해 식각액이나 도핑용 불순물들이 들어갈 수 있어 웨이퍼의 선택적인 식각이나 도핑이 가능해지죠. 이는 마치 필름 사진을 찍을 때 필름 역할을 하는 마스크가 있고 이를 통하여 웨이퍼 위에 사진처럼 형상이 만들어지고, 이 형상을 이용하여 선택적인 식각 등이 일어난다고 하여 이러한 공정을 사진 식각 공정이라고..

고온 전기로는 반도체 공정에서 기본이 되는 장비입니다. 고온 전기로 안에 웨이퍼를 넣고 온도를 올린 뒤 반응 기체들을 흘리면 에피택시, 열 산화, 증착, 확산, 열처리, 그리고 합금 공정 등, 다양한 공정들을 행할 수 있습니다. 특히 고온에서 이루어지는 공정이 에피택시와 열 산화입니다. 에피택시는 웨이퍼 위에 단결정층을 성장하는 공정입니다. 이 과정에서 웨이퍼 표면은 시드 결정(seed crystal)의 역할을 하며, 성장되는 결정은 웨이퍼와 같은 결정 구조와 방향성을 가지게 되죠. 실리콘 반도체 공정에서는 보통 전도 형태(type)나 전도도가 크게 다른 영역을 제공하기 위하여 사용됩니다. 이러한 에피택시 공정은 실리콘 웨이퍼 제조 업체로부터 수행되어 제공되는 경우도 많습니다. 산화 공정을 거치는 이유는..

반도체 공정에서 마스크(mask)는 사진 식각 공정에서 사용하며, 석영이나 유리와 같은 투명한 기판 위에 레이 아웃된 패턴들이 그려져 있습니다. 즉, 포토 공정마다 해당되는 마스크를 감광제가 코팅된 웨이퍼 위에 정렬하고 노광 후 현상, 식각을 하여 웨이퍼 위의 박막이나 구조들을 패터닝 하죠. 이는 감광 물질이 도포된 기판에 패턴을 묘사할 수 있게 해준다는 점에서 사진의 필름과 유사한 역할을 한다고 볼 수 있습니다. 간단한 소자인 경우에는 몇 장 정도의 마스크로 만들어지지만, 회로가 복잡해질수록 마스크의 수도 증가하여 많게는 수십 장의 마스크들이 집적회로의 제작에 사용되고 있습니다. 마스크를 제조하기 위해서는 먼저, 투명한 석영 기판에 크롬과 같은 금속 박막을 코팅하고 감광제를 도포한 뒤, 레이저 빔이나 ..

설계와 공정 개발이 완료가 되면 반도체 제조로 들어섭니다. 반도체 핵심 공정은 순서대로 웨이퍼 제조 공정, 산화 공정, 포토 공정(photolithography), 식각 공정, 증착 공정, 도핑(확산, 이온 주입) 공정, 금속 배선 공정, 웨이퍼 자동 선별(Electrical Die Sorting, EDS) 공정, 그리고 패키징 공정입니다. 여기에서 산화 공정부터 웨이퍼 자동 선별 공정까지를 전공정(frond-end process)이라 합니다. 즉, 웨이퍼 위에서 먼저 행하여지는 공정이죠. 물론, 공정은 한쪽 방향으로만 진행되는 일방향 공정이 아니라, 설계하고, 마스크를 만들고, 공정을 진행하고, 그리고 공정 후 테스트를 통하여 성능 미흡이나 불량 시 다시 처음으로 돌아가기도 하고, 혹은 공정 과정에서 ..

마치 피자를 만들 때 도우 위에 토핑이 올라가듯이 집적회로는 웨이퍼(wafer)라는 얇은 기판 위에 만들어집니다. 웨이퍼는 반도체 결정을 성장시켜 만든 원형 기둥을 적당한 두께로 얇게 썬 원판을 의미하죠. 웨이퍼의 종류는 기반 물질에 따라 여러 가지가 있으며, 크게 실리콘 기반의 실리콘 웨이퍼와 비실리콘 웨이퍼로 구분됩니다. 그리고, 집적회로용 반도체 원소로는 실리콘(Si)을 모래에서 추출한 규소, 즉 실리콘(Si) 가장 많이 사용되고 있습니다. 실리콘은 지구상에 풍부하게 존재하고 있어 안정적인 재료 수급이 가능하고, 독성이 없어 환경적으로도 우수하다는 장점 등을 가지기 때문이죠. 실리콘 웨이퍼를 성능이 낮은 순에서 높은 순으로 보면, 연마(polished) 웨이퍼→에피(epi, epitaxial) 웨이..