반도체는 어떻게 만들어지나요?

반도체는 어떻게 제조됩니까?

수십억 개의 반도체가 우리 주변 세계의 전자화를 가능하게 합니다. 단순한 화학 원소로 시작한 것이 계산기 및 휴대폰과 같은 가전 제품에서 자율 주행 자동차 및 기내 로켓 컨트롤러와 같은 고급 컴퓨터 시스템에 이르기까지 모든 것에 전력을 공급합니다. 반도체는 데이터를 저장하고 논리 기능을 수행하는 등의 작업을 수행합니다. 그러나 정제된 실리콘에서 상호 연결된 전자 세계 전체를 가능하게 하는 방법은 무엇일까요?

실리콘 웨이퍼 만들기

반도체 제조는 실리콘(종종 모래 또는 석영에서 정제됨)과 같은 단순한 요소로 시작됩니다. 실리콘이 고도로 정제되면 실리콘 부울이라고 하는 원통형 결정질 잉곳으로 형성됩니다. boule은 boule 크기와 필요한 칩 수율에 따라 다양한 직경을 가진 매우 얇고 균일한 웨이퍼로 절단됩니다.

각 웨이퍼는 반도체 도핑이라는 공정에서 정확한 양으로 붕소 또는 인과 같은 원소에 노출됩니다. 이것은 재료의 전기적 특성을 변화시키고 반도체가 다른 기능을 수행할 수 있도록 합니다.

도핑된 실리콘 웨이퍼는 열처리 시스템의 가스에 도입됩니다. 특정 증착 방법은 다를 수 있지만 오염 물질이 전류를 방해할 수 있으므로 항상 실리콘 표면을 보호하는 웨이퍼에 산화물 층을 생성하는 것이 목표입니다.

포토리소그래피 및 박막 증착

집적 회로(IC)의 사용에 따라 트랜지스터, 다이오드, 커패시터, 저항기 등과 같은 통합 구성 요소의 복잡한 시스템이 포토마스킹을 통해 웨이퍼로 전송됩니다. 회로 설계가 웨이퍼에 추적되면 습식 에칭(액체 에칭제) 또는 건식 에칭(플라즈마 에칭제)을 통해 웨이퍼에 에칭됩니다.

반도체는 믿을 수 없을 정도로 얇지만 포토레지스트와 에칭을 통해 수십 개의 재료 층이 서로 겹쳐져 있습니다. 그런 다음 전도성 및 절연층의 박막이 회로 패턴에 추가됩니다. 인터커넥트는 웨이퍼에 부착되어 모든 층을 전기적으로 연결합니다.

웨이퍼 테스트 및 반도체 다이싱

이제 웨이퍼는 필요한 상호 연결된 회로로 완성되었으므로 초기 테스트를 거칩니다. 무선 또는 유선 자동화 테스트 장비(ATE)는 회로 프로빙, 수리 프로세스, 웨이퍼 번인 등을 포함하는 전자 다이 정렬(EDS)을 수행하여 웨이퍼를 따라 결함이 있는 반도체 칩을 식별하여 반도체 칩이 절단된 후 수율에서 제거합니다.

반도체 칩은 최종적으로 반도체 다이싱(semiconductor dicing)이라는 공정에서 블레이드를 통해 미리 결정된 라인을 따라 웨이퍼에서 개별적으로 절단됩니다. 칩이 사용되는 용도에 따라 반도체 테스트 소켓에 삽입되어 전압, 전류, 저항, 커패시턴스 등을 테스트합니다.

반도체 패키징

Passing semiconductors then go through the final stage of semiconductor production: integrated circuit (IC) packaging. The semiconductor chip is attached to bonding wires and encapsulated into a package made of plastic, ceramic, metal, or some combination. The package protects the delicate chip from corrosion, moisture ingress, and physical damage. Thermal and electromechanical solutions such as EMI shielding and heat transfer fins can also be incorporated into the packaging at this step.

각 집적 회로 패키지에는 IC를 회로 기판에 연결하는 데 사용되는 리드 어레이도 포함되어 있습니다. 이들은 크기 및 연결 요구 사항에 따라 핀 그리드 어레이(PGA)의 핀, 볼 그리드 어레이(BGA)의 납땜 또는 플랫 무리드(QFN/DFN) 패키지로 구성되는 경우가 많습니다. 최근 일부 IC 패키지는 3차원 집적 회로를 위해 여러 반도체 칩을 함께 패키징하는 SiP(System in Package) 구조로 발전했습니다.

마지막으로, 집적 회로 패키지는 신중하게 포장되어 최종 사용자에게 전송되며, 최종 사용자는 궁극적으로 사용될 위치에서 각 칩을 테스트하기 위해 시스템 수준 테스트를 거칠 수 있습니다.

반도체 솔루션의 BOYD 차이점

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