웨이퍼 문서 원본 보기

Wafer.

원래 뜻은 얇고 바삭한 과자, 또는 가톨릭 미사(성찬식) 때 성체로 쓰이는 제병을 뜻한다. 우리가 '웨하스'라고 부르는 과자도 사실 이름은 웨이퍼다. [[와플]] 역시 어원은 웨이퍼다.

[[반도체]]의 재료 역시 웨이퍼라고 부르는데, 얇고 둥근 모양이 웨이퍼 또는 [[와플]]<ref>특히 아래 그림처럼 위에 칩을 올려놓으면 격자무늬가 생겨 영락 없이 [[와플]]을 닮았다.</ref>과 닮았기 때문. [[반도체]] 관련 이미지에서 종종 보이는 얇고 둥근 판이 웨이퍼다.실리콘, 갈륨과 같은 [[반도체]]로 만들며, 여기에 [[반도체]] 칩을 만든다. [[피자]]에 비유하자면, [[피자]] 가게에는 온갖 종류의 [[피자]]가 있지만 대부분은 아래에 깔리는 [[밀가루]] 반죽, 즉 도우는 똑같으며 그 위에 토핑을 어떻게 하느냐에 따라 [[피자]]의 종류가 달라진다. 웨이퍼는 [[피자]]의 도우와 같은 구실을 한다고 볼 수 있다. 그 위에 토핑, 즉 회로를 어떻게 올리느냐에 따라 어떤 [[반도체]]인지가 결정된다.

웨이퍼의 소재로는 모래에서 추출할 수 있어서 원가가 저렴하고, 특성도 우수한 편이고 열에도 강한 [[실리콘]]을 가장 많이 쓴다. 다만 고출력이 필요한 [[전력반도체]]는 [[실리콘]]만으로는 출력이 부족하거나 [[반도체]]의 크기가 너무 커질 수가 있어서 탄화규소 또는 질화갈륨과 같은 소재로도 웨이퍼를 제작한다. 

[[파일:Elements of silicon wafer.png|upright 1.5|섬네일|없음|실리콘 웨이퍼 각 부분의 이름. 단, 노치와 플랫 존은 둘 중 하나만 있다.]]

* 다이(die) : <del>죽음</del> 웨이퍼 하나에는 여러 개의 칩을 만드는데, 그 칩 하나 하나가 차지하는 영역을 '다이'라고 부른다. 보통은 정사각형이다. 웨이퍼는 원형이기 때문에 가장자리 쪽으로 다이에 필요한 공간이 안 나오는 부분이 있으며 이를 에지 다이(edge die)라고 한다.
* 스크라이브 라인(scribe line) : 다이와 다이 사이의 간격. 웨이퍼를 통으로 가공하는 공정이 끝나면 마지막 패키지 공정 단계에서 각각의 다이를 다이아몬드 커터로 잘라내는데 다이 사이에 간격이 없으면 잘라낼 때 다이가 상할 수 있으므로 간격을 둔다.
* 플랫 존(flat zone) : [[반도체]] 각 공정에서 웨이퍼가 장비 안에 올바른 위치에 딱 맞게 고정되도록 원호의 일부를 잘라내서 직선 모양으로 만든 것.
* 노치(notch) : 플랫 존과 비슷한 구실을 하는데, 플랫 존보다 잘라내는 공간이 적기 때문에 요즈음은 플랫 존보다는 노치를 쓰는 추세다.

==제조 공정==

웨이퍼를 만들기 위해서는 먼저 원통 모양인 잉곳(ingot)을 만들어야 한다. 실리콘을 열로 녹여 액체상태를 만들고 순도를 최대한 높인다. 반도체 공정이 점점 미세해지고 있기 때문에 그에 따라 실리콘의 순도도 점점 더 높아질 것을 요구하고 있다. 이제 액체 실리콘으로 잉곳의 모양을 만들어야 하는데, 널리 쓰이는 공법은 초크랄스키(Czochralski, Cz) 공법으로, 도가니 안에서 실리콘을 녹이고 그 위에 종자 구실을 하는 단결정 [[실리콘]]을 올린 다음 천천히 위로 끌어올리면 용액이 종자 결정에 붙으면서 식어서 굳어 따라올라가서 단결정 원통이 만들어진다.

만들어진 잉곳을 식힌 후 [[다이아몬드]] 톱으로 얇게 잘라내고 연마액과 연마장비로 표면을 거울처럼 매끄럽게 연마하면 웨이퍼가 만들어진다. 이 역시 [[반도체]] 공정 미세화에 따라 더욱 더 미세한 굴곡 없이 매끄럽게 연마해야 한다. 여기에 이후 공정에서 정확한 위치를 맞출 수 있도록 가장자리를 약간 잘라내는데, 원 모양의 한쪽을 잘라 직선 모양으로 만드는 플랫존(flat zone), 또는 원의 한 귀퉁이에 V자 모양으로 홈을 파는 노치(notch)를 사용한다. 노치 쪽이 잘라내는 면이 적어 손실도 적으므로 노치를 많이 쓰는 추세다. 일단 여기까지 만들어진 것을 베어 웨이퍼(bare wafer)라고 한다. 아무 옷도 입지 않은 <del>누드</del> 상태라는 뜻이다.

흔히 150mm(6인치), 200mm(8인치), 300mm(12인치)와 같은 용어들을 쓰는데, 웨이퍼의 지름을 뜻한다. 웨이퍼의 지름이 크면 클수록 웨이퍼 한 장으로 만들 수 있는 칩의 수가 제곱으로 늘어나기 때문에 원가를 절감할 수 있지만 지름이 클수록 균일한 단결정 잉곳을 뽑아내기가 힘들어진다. 더욱 크기가 큰 웨이퍼를 만들려는 기술 개발은 계속 이어지는 중이다. 또한 웨이퍼가 얇을수록 같은 잉곳 하나에서 얻을 수 있는 웨이퍼의 장수가 많아지지만 그만큼 충격에 약하고 가공하기가 까다로워진다.

==그밖에==

반도체용 웨이퍼는 거의 일본 회사들이 석권하고 있는 실정이다. 극미세 공정 쪽 웨이퍼는 거의 일본 쪽에 의존하고 있는 실정이다. 2020년 시장 점유율을 보면 신에츠 27.53%, 섬코 21.51%로 일본 회사가 1, 2위를 먹으면서 절반 가까이를 공급하고 있다. 뒤이어 대만의 글로벌웨이퍼스 14.8%, 독일 실트로닉이 11.46%다. 한국에서는 SK실트론이 반도체용 웨이퍼를 만들고 있지만 아직까지는 기술 격차가 좀 있다. 2020년 시장 점유율은 11.31%로 5위다.<ref>[https://www.theguru.co.kr/mobile/article.html?no=18989 "SK실트론, 작년 글로벌 웨이퍼 시장 5위…점유율 11.31%"], 더구루, 2021년 2월 19일.</ref> 2019년 일본 아베 정부의 수출 규제 이후, 소부장 국산화 움직임에 따라 SK실트론도 기술 개발에 박차를 가하고 있는 중이다.

{{각주}}

[[Category:반도체]]