반도체 제조 과정에서 식각 공정은 핵심적인 단계입니다. 이 단계에서 반도체 웨이퍼의 표면에서 불필요한 부분을 제거하여 정확한 회로 패턴을 형성합니다. 식각 공정에 대한 개념과 산업 전망, 그리고 국내 상장 기업 중 관련 기업들을 살펴보겠습니다.
식각 공정의 개념과 필요성
식각 공정은 반도체 웨이퍼의 표면에서 불필요한 부분을 제거하는 과정입니다. 이를 통해 반도체 회로 패턴을 정확하게 형성할 수 있습니다.
패턴 정확도 : 식각은 반도체 회로의 정확한 패턴을 형성하는 핵심 단계입니다.
불량 방지 : 정확한 식각 속도를 유지하여 불량을 방지합니다.
효율성 : 식각 속도를 최적화하여 생산성을 향상시킵니다.
식각 공정 소재
폴리 실리콘 (Poly Silicon):
용도 : 반도체 식각 공정 중에서 가장 많이 사용되는 소재 중 하나입니다.
특성 :
내열성과 내화학성이 뛰어나며 반도체 원판을 불순물과 충격으로부터 보호합니다.
주로 쿼츠나 실리콘 카바이드와 함께 사용됩니다.
균일한 두께로 웨이퍼를 보호하고 , 식각 과정에서 원하는 회로 패턴을 형성합니다.
기타 소재 :
마스크 레이어 (Mask Layer): 식각을 원하지 않는 부분을 보호하는 역할을 합니다.
식각 액 (Etchant): 식각 과정에서 반응을 일으키는 화학 물질입니다.
기타 소재 : 반도체 식각 과정에서 필요한 다양한 소재들이 있습니다.
식각 공정은 습식 식각 (Wet Etch) 과 건식 식각 (Dry Etch) 으로 나뉩니다 .
습식 식각 (Wet Etching):
장점 :
비용이 저렴하고 공정이 단순합니다.
식각 속도가 빠르며 선택성이 좋습니다 ( 원하는 부분만 식각 가능 ).
단점 :
정확성이 상대적으로 낮습니다.
화학 물질로 인한 웨이퍼 오염 문제가 발생할 수 있습니다.
건식 식각 (Dry Etching):
플라즈마 생성 :
건식 식각은 낮은 압력의 진공 챔버에서 진행됩니다.
챔버에 반응성 가스를 주입하고 전기 에너지를 공급하여 플라즈마 상태를 만듭니다.
이온화 :
플라즈마는 원자나 분자가 전기적으로 활성화된 상태로 , 이온과 자유 전자로 구성됩니다.
이 이온화된 가스의 이온들은 높은 운동 에너지를 갖게 됩니다.
반응성 원자와의 상호작용 :
플라즈마 상태에서 해리된 반응성 원자는 웨이퍼의 표면과 상호작용을 시작합니다.
이 상호작용을 통해 원하는 부분을 정밀하게 식각 하여 회로 패턴을 형성합니다.
원하는 부분만 식각이 가능하여 정확성이 높고 미세 패턴 구현에 유리합니다.
언더컷 발생이 적어 feature size loss 가 덜 발생합니다.
이러한 특성으로 인해 건식 식각은 반도체 제조 과정에서 많이 사용되며, 특히 정밀한 회로 패턴을 형성하는데 효과적입니다.
식각 공정의 산업 전망과 현황
산업 전망 :
반도체 시장은 지속적으로 성장하고 있으며, 식각 공정은 이 성장에 큰 영향을 미칩니다.
특히 3D-NAND 와 같은 고밀도 메모리 기술의 발전으로 식각 공정의 중요성이 더욱 커지고 있습니다.
국내 상장 기업 중 식각 공정 관련 기업 :
삼성전자 : 웨이퍼 제조 공정에서 식각 공정을 수행합니다.
SK 하이닉스 : 웨이퍼 제조 및 식각 공정을 담당합니다.
기가레인 : 식각 장비 기업으로서 식각 소재를 공급합니다.
테스 : 식각 장비 및 소재를 제공하는 기업입니다.
피에스케이 : 식각 소재와 관련된 기업입니다.
램테크놀러지: 식각액을 개발하고 생산하는 기업입니다.
이엔에프테크놀로지 : 식각 소재를 공급하는 기업입니다.
월덱스 : 소모성 부품을 제공하는 기업입니다.
에이피티씨 :APTC 는 반도체 식각장비를 자체 기술로 양산 및 판매하고 있는 국내 업체입니다. 기존에 전량 수입에 의존하던 반도체 식각장비를 자체 기술로 개발하여 현재 양산 및 판매하고 있습니다.