: Fabrication generally refers to the process of creating or manufacturing something through various techniques such as cutting(절단), shaping(성형), assembling(조립), or joining(접합) different materials. The process may involve various tools, machinery(기계류), and techiques depending on the complexity of the item being fabricated.
-> 공정은 재료의 절단,성형,조립,접합 등을 통한 제조 과정을 의미한다.
Fabrication can refer to the creation of a wide range of products, from small and simple items like household objects or jewelry, to large and complex structures such as buildings or bridges. Fabrication is commonly used in manufacturing(제조), construction(건설), engineering(공학), and many other industries.
-> 공정은 광범위하다. 작은 주얼리부터 복잡한 구조의 건축물에 이르기까지 광범위하게 존재한다.
즉, 공정은 제품을 만들기 위해 여러 단계로 나누어진 일종의 생산 과정이다.
일반적으로 공정은 원자재를 수집,처리하여 제품을 만드는데 필요한 중간 제품을 생성하고, 이를 다시 다른 단계로 보내어 최종 제품을 완성하는 일련의 과정으로 이루어진다.
: the process of creating eletronic devices and components from silicon wafers using various techniques
(such as photolithography, deposition, and doping)
-> 여러 과정을 거쳐 실리콘 웨이퍼로부터 전자기기나 부품을 만들어내는 과정을 의미한다.
Semiconductor Fabrication Process
1. Wafer Preparation
[1] Purification (정제)
The process begins with the preparation of silicon wafers, which are thin slices of a silicon crystal. (Natural SiO2(이산화규소)를 Purification(정제)하여 electronic-grade의 Si로 만든다.)
[2] Ingot
Sigle-crystal Si ingot is made from the purified silicon melt.(실리콘 용융물) The ingot is cut into silicon wafer. The wafers are polished to have smooth surface
[3]Thermal Oxidation (열 산화) An excellent native oxide SiO2 layer(300nm) can be formed on the surface of Si wafer. 아래 사진과 같이, Silicon wafer에 산화막을 형성하면 푸른빛을 띄게 된다. Schemtaic of the oxidation process Silicon에 산화막(SiO2)를 만드는 방법은 2가지가 있다. - Silicon에 gas 주입 : Si + O2 -> SiO2 - wet (물로 적시기) -> Si +H20 -> SiO2 + 2H2 // 수소 gas 발생
[ 산화막을 만드는 이유 ]
1. Si wafer 보호 : 웨이퍼를 자외선, 습기, 공기, 먼지, 오염물질 등에 노출되지 않도록 보호 2. 절연 : Wafer가 다른 물질과 전기적 절연 상태를 유지하도록 해준다. 산화막은 절연성이 뛰어나기 때문에 전기적으로 확실히 구분된 다양한 Layer를 만들 수 있다. 3. 공정에 필요한 물질의 흡착 : 공정 과정에서 사용되는 물질을 흡착시킬 수 있다. 4. 반도체 속도 및 특성 향상 : 산화막은 반도체 속도를 향상시키는 데 도움이 된다.
2. Film Deposition
The process of "adding" material to a wafer. (침전,퇴적) //film deposition은 간단히 말해 wafer에 metal을 올리는 것
Type of film deposition : - Physical Vapor Deposition (PVD,물리적 증착) -> metal - Chemical Vapor Deposition (CVD,화학적 증착) -> insulator(절연체), polysilicon(multiple crystal) **Vapor : 박막을 형성하기 위해 기판 위로 증착되는 물질의 기체 상태를 의미한다. (metal 가열하면 vapor) **polysilicon : Polisilicon is a form of silicon that contains multiple crystals / Silicon is a single crystal form of silicon
대부분 PVD 공정으로 이루어지며, 이는 고체 물질을 진공 조건에서 가열하여 기체 상태로 전환시키고, 기체 상태의 원자나 분자가 응축되어 Si wafer위에 증착되는 것을 의미한다.
metal vapor deposition process PVD equipment Angstrom Engineering : Si wafer에 metal을 올릴 수 있는 장비 E-beam evaporatoin : 녹은 metal 의 진공에서의 직진운동 이용
3. Photo-lithography
This is the process of creating patterns on a Si wafer. This is accomplished by selectively expsoing part of the wafer while other parts are protected using photoresist(빛에 반응하는 물질). (선택적으로 wafer의 일부를 노출하여 빛에 반응하도록)
Photoresist는 본래 엉켜 있는 구조에서 빛을 받게되면 파스타면이 풀어지듯 풀어지고 이를 developer에 담구면 위와 같이 빈공간이 되며 사라진다. 이러한 특징을 활용하여 Photomask가 없는 부분에 UV light이 들어가면 photoresist가 UV light에 노출되며 Wafer에 pattern이 생성되는 것이다.
[ Type of Photolithography ] : Positive and Negative Positive Phtoresist는 빛이 들어가는 부분을 없애고, Negative Photoresist는 빛이 들어가는 부분이 단단해진다.
4. Etching
The wafer is treated with a chemical etchant that removes the exposed areas of the wafer, leaving behind the pattern created in photolithography.
Etching is the process of removing material from the substrate(기판). //원하는 물질 깎아내기, 선명하게 하기 This process can etch to remove Si, SiO2, and metal.
Types of etch process - wet etch (using chemicals) - dry etch (using plasma)
파란색 : metal 빨간색 : photoresist 회색 기판과 metal 사이 : SiO2 존재
