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TECHNOLOGY

삼성SDI와 '마법의 돌' 반도체의 관계는?

‘마법의 돌' 하면 가장 먼저 무엇이 떠오르시나요?

영화 해리포터와 마법의 돌 외에도 우리 주변에도 ‘마법의 돌’이 있습니다.

바로 전자제품에 널리 사용되고 있는 반도체입니다.우리 생활 거의 모든 전자제품에 들어 있는 반도체,

반도체는 인류에게 전자제품을 사용할 수 있도록 해주었기 때문에 ‘마법의 돌’이라고도 불리는데요.

반도체의 정의부터 알아보겠습니다.

 

 * 반도체(semiconductors)란?

    전기가 잘 통하는 ‘도체’와 통하지 않는 ‘부도체’의 중간적 성질을 나타내어

    반(semi) + 도체(conductor)의 단어에서 유래되었습니다.

    열·빛·전압·전류 등의 영향으로 성질이 크게 바뀌어 그 특징에 의해 다양한 용도로 활용되고 있습니다.

    출처 : 네이버 백과사전 

 

 

‘반도체’하면 떠오르는 이 원판은 바로 반도체를 만드는 토대가 되는 ‘웨이퍼’입니다.

이 웨이퍼를 자른 칩이 반도체 역할을 하게 됩니다. 

 

   * 웨이퍼(Wafer) : 반도체 집적회로를 만드는 데 사용하는 주요 재료로, 주로 실리콘(규소,Si),

                      갈륨아세나이드(GaAs) 등을 성장시켜 얻은 얇은 원판 모양의 판

 

   * 생활 속 반도체

    1. 자료처리 분야 : 자료를 계산하고 저장

    2. 통신 분야 : 집이나 사무실에서 사용하는 유선전화와 휴대전화에 사용

    3. 가전 분야 : 태블릿 PC와 게임콘솔에 사용

    4. 차량 분야 : 자동차의 기본 기능인 엔진을 동작시키는 것에도 반도체가 사용

 

 

[반도체가 사용된 모바일 D램과 컴퓨터 메모리]

 

도대체 반도체가 뭐기에 우리 삶에 꼭 필요한 요소가 되었는지 궁금하지 않으세요?

우선, 이 반도체가 어떤 과정을 통해 만들어지는지 살펴볼까요? 

 

■ 반도체 제조 공정

 

반도체 제조의 주요 공정은 다음과 같은 단계로 진행됩니다.

 

 

[ 반도체 제조 공정 ]

 

반도체 칩을 만드는 전체 공정에 사용되는 소재를 ‘반도체 공정소재라’고 하며,

적용 공정에 따라 반도체 전(前)공정소재와 반도체 후(後)공정소재로 구분됩니다.

 

 * 전(前) 공정 : 웨이퍼 생산 과정, 웨이퍼 위에 회로를 만드는 과정 (패터닝)

 * 후(後) 공정 : 기판 위에 만들어진 회로들을 하나씩 자르고 외부와 접속할 선을 연결하고 패키징하여 최종 상품으로 만드는 과정 (패키징) 

 

■ 반도체 패터닝(前공정) 소재 : SOH, SOD, CMP 슬러리

 

 

 * 패터닝 :  박막(Thin film)을 반복적으로 식각하는 과정을 통해 형성되는 반도체 칩내  집적회로의 구현

   출처 : 네이버 지식백과

 

 * 식각(etch) : 화학용액이나 가스를 이용해 웨이퍼 상의 필요한 부분만을 남겨놓고 나머지 물질을 제거

   출처 : 한경 용어사전

 

 

# SOH(Spin On Hardmask)

 

삼성SDI는 2005년부터반도체 패터닝 소재인 SOH 생산, 2009년부터는 SOD를 생산하고 있습니다.

SOH는 반도체 미세 패턴 구현을 위한보조재료로, 갭(Gap)을 채워 평탄화를 시켜주는 특성이있습니다.

삼성SDI의SOH는 반도체 패턴을 구현하는 과정에서 새로운 방법의 코팅 방식에 사용되는 소재로 기존의 증착 방식이 아닌 스핀코팅 방식으로 막을형성하는 미세 패턴 형성 재료로, 미세 선폭의 패턴 정확도를 구현합니다.

 * 증착 : 금속을 고온으로 가열하여 증발시켜 그 증기를 통해 금속을 밀착시키는 방법

 * 스핀코팅(Spin Coating) : 코팅물질을 웨이퍼 위에 떨어뜨리고 고속으로 회전시켜 얇게 퍼지게 하는 공정

 

 

#SOD (Spin On Dielecteics)

SOD는 실리콘 박막 제조공정에서 적용되는 코팅물질로,

반도체의트랜지스터 간 서로 간섭이 없도록 절연해주는 코팅물질을 말합니다.

트랜지스터 간 절연을 위해 갭 내부를채우는 과정에서 패턴이 좁아짐에 따라

기존 CVD(Chemical Vapor Deposition) 공정을대신하여 스핀코팅 공정의 재료로 SOD가 사용됩니다.

삼성SDI는 기포의 결손을 개선한 SOD를 개발하였습니다.

 

 * CVD(Chemical Vapor Deposition) 공정 : 반도체 제조공정에서 웨이퍼 표면에 있는

실리콘 등의 박막을 화학 반응을 통해 성장시키는 공정

 

 

#CMP 슬러리(Chemical-Mechanical Polishing Slurry)

 

CMP 슬러리는 웨이퍼 표면을 매끄럽게 하는 연마제로, 반도체의미세 패턴 및 적층회로를 구성할 때 웨이퍼 표면에 불필요하게 형성된 박막을 평탄화시키는데 사용됩니다.

반도체의미세패턴화 트렌드에 따라 더욱 주목 받고 있는 소재입니다.

 

 

[ CMP슬러리를 이용하여 웨이퍼를 평탄화시키는 과정 ]

 

삼성SDI의 CMP 슬러리는스크래치를 최소화, 평면도를 높이는 특징을 가져 신기술에 적합하며 연마율이 높다는 특징을 지니고 있습니다.

 

 

■ 반도체 패키징(後공정) 소재 : EMC

 

중요한 것을 보호하기 위해서는 튼튼한 보호구가 쓰이죠.

디지털기기에서 가장 중요한 부분은 바로 신호를 송수신하고 계산하는 회로와 칩입니다.

 

완성된 웨이퍼를 칩 상태로 패키징하는 공정에 사용되는 소재는 전자 기기의 초소형, 초박형, 저전력 기술 트렌드에 부합하는 고성능, 고집적 패키징 소재가 요구됩니다.

이 중 삼성SDI가 생산하고 있는 반도체 패키징 소재를 소개합니다.

 

 

# EMC(Epoxy Molding Compound)

 

EMC는 반도체 소자를 외부환경으로부터 보호하는 열경화성 복합재료로,

습기, 충격, 열 그리고 전하 등의 외부환경으로부터 반도체 칩을 보호하기 위해 사용됩니다.

쉽게 말하면 반도체 내부를 보호하는 옷이라고 할 수 있습니다.

 

 

[ EMC 주입 공정 ]

 

1960년대 이전에 사용된 반도체 보호용 봉지재료의 주재료는 금속 또는 세라믹이었으나

이후 성형이 용이하고 가격도 경제적인 에폭시 수지를 이용한 EMC가 개발되어 폭넓게 적용되고 있습니다.

삼성SDI는 1994년부터 EMC 소재를 생산하여 뛰어난 품질과 기술력으로 각광받고 있습니다.

 

가전제품뿐 아니라 컴퓨터, 통신기기, 자동차 등 우리 생활 속 곳곳의 다양한 제품들 속에서 마법 같은 기능을 보여주고 있는 ‘마법의 돌’ 반도체!

그 안에 삼성SDI의 반도체 공정소재가 담겨 있음을 꼭 기억해주세요!