반도체 8대 공정 한 장 정리 — 무엇을, 왜, 어떤 순서로

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반도체 8대 공정이란

반도체 8대 공정은 웨이퍼 한 장에서 칩 한 개가 나오기까지 거치는 큰 공정 묶음을 8개로 끊어 부르는 한국식 용어입니다. 외국 교과서에서는 보통 front-end / back-end / test로 더 크게 나누지만, 국내 산업·교육 현장에서는 다음 8개가 표준입니다.

  1. 산화 (Oxidation) — 실리콘 표면에 SiO₂ 절연막을 만든다
  2. 포토 (Photolithography) — 마스크 패턴을 포토레지스트에 옮긴다
  3. 식각 (Etching) — 포토레지스트가 가린 부분만 남기고 깎아낸다
  4. 증착 (Deposition, CVD/PVD) — 박막을 새로 올린다
  5. 이온주입 (Ion Implantation) — 도펀트를 정밀하게 박는다
  6. 확산 (Diffusion / Annealing) — 도펀트를 활성화·재분포시킨다
  7. 금속 배선 (Metallization) — 트랜지스터를 와이어로 연결한다
  8. EDS 검사 (Electrical Die Sort) — 다이마다 양품·불량을 판정한다

왜 이 순서인가

핵심은 "전공정에서 만든 구조를 후공정이 망가뜨리지 않도록" 순서를 짠다는 것입니다. 예를 들어:

  • 산화는 1000°C가 넘는 고온 공정이라 금속 배선보다 반드시 먼저 와야 합니다. 알루미늄(Al)은 660°C에서 녹습니다.
  • 이온주입 직후에는 결정이 망가져 있으므로, 확산(어닐링)으로 결정을 복구해야 트랜지스터가 켜집니다.
  • 포토–식각–증착은 한 칩 안에서 수십 번 반복됩니다 (모든 마스크 레이어마다 한 세트).

시뮬레이터로 어디까지 다룰 수 있나

물리·화학 법칙이 분명한 공정은 시뮬레이션이 잘 들어맞습니다. SemiFab AI는 그중 증착(LPCVD, PECVD), 식각(RIE/ICP), 이온주입, 확산 네 가지를 다루고 있고, IEDF 같은 플라즈마 진단 도구도 별도 모듈로 제공합니다.

산화는 Deal-Grove 모델 한 장으로 식이 닫혀 있어서 다음 모듈 후보입니다. 포토와 금속 배선은 광학·전자기 시뮬레이션이 별도로 필요해 더 무거운 작업입니다.

학습 순서 추천

처음 배우는 사람에게는 다음 순서를 권합니다.

  1. 확산 — Fick의 법칙 하나로 식이 닫혀 직관이 빨리 잡힙니다
  2. LPCVD — Arrhenius 식, 활성화 에너지, 온도창 개념
  3. 이온주입 — 에너지·도즈라는 두 변수로 도핑을 제어한다는 감각
  4. 식각 — 선택비, 프로파일, RIE vs ICP
  5. PECVD — 저온 박막, thermal budget 개념
  6. IEDF — 위 공정들을 종합 진단

각 모듈은 평균 15~30분이면 핵심 직관을 잡을 수 있게 설계돼 있습니다.