반도체 5번째 증착공정과 이온주입공정 / 관련기업

 

반도체 제조는 수십 개의 정밀 공정을 거쳐 나노 단위의 회로를 형성하는 기술 집약적인 산업입니다.

 

다섯 번째 단계는 ‘증착공정(Deposition)’과 ‘이온주입공정(Ion Implantation)’으로, 회로 형성에 필요한 얇은 막을 입히고, 웨이퍼에 전기적 특성을 부여하는 핵심 과정입니다.

 

 

증착공정(Deposition)

증착공정은 웨이퍼 위에 얇은 박막(Thin Film)을 형성하는 과정입니다.

 

이 박막은 반도체 소자의 절연, 보호, 배선 연결 등을 위한 기능을 수행하며, 두께는 1마이크로미터(㎛, 100만 분의 1미터) 이하 수준으로 매우 얇고 균일해야 합니다.따라서 정밀한 증착 기술이 필수입니다.

증착공정 설명 (출처: 삼성반도체이야기)

 

증착 방식은 크게 물리적 기상 증착(PVD)과 화학적 기상 증착(CVD)으로 나뉩니다.

• PVD(Physical Vapor Deposition)는 금속 박막을 물리적인 방식으로 기화시켜 증착하며, 주로 금속 재료에 사용됩니다.
• CVD(Chemical Vapor Deposition)는 가스 상태의 전구체가 화학 반응을 통해 고체 상태의 박막을 형성하는 방식입니다. 도체, 부도체, 반도체 모두에 활용 가능하며, 현재 대부분의 반도체 공정에서 플라즈마 CVD가 사용됩니다.

예를 들어, 증착 장비 내에 SiH₄(실란) 가스를 주입하고 플라즈마 에너지를 가하면 수소는 날아가고 실리콘 박막이 웨이퍼에 형성됩니다. 이 박막은 이후 포토 공정과 식각 공정을 거쳐 필요한 회로 패턴만 남기게 됩니다.

 

박막을 입히는 과정 (출처: 유튜브 BRD 3D 반도체)

 

형성된 박막은 기능에 따라 다음과 같이 나뉩니다:

• 금속막층: 회로 간 전기 신호 전달
• 절연막층: 전기적 분리 및 오염 차단

이온주입공정(Ion Implantation)

순수한 실리콘은 전기가 잘 흐르지 않는 반도체 성질을 가집니다.

 

이온주입공정 (출처: 삼성반도체이야기)

 

이를 전류가 흐르도록 만들기 위해 필요한 것이 이온주입공정입니다.

특정 이온을 웨이퍼 표면에 주입해 전기적 특성을 조절하는 과정으로, 반도체를 도체 또는 부도체 성질로 제어할 수 있게 됩니다.

 

주입되는 이온은 다음과 같은 원소들이 주로 사용됩니다:

• n형 반도체: 인(P), 비소(As) 등 15족 원소
• p형 반도체: 붕소(B) 등 13족 원소

이온은 미세한 입자로 가속되어 웨이퍼 전면에 균일하게 주입되며, 주입 깊이와 농도를 정밀하게 조절함으로써 소자의 전기적 특성을 세밀하게 설정할 수 있습니다.

 

관련기업

이 두 공정은 첨단 장비와 소재가 핵심 경쟁력입니다.

 

국내 관련 기업으로는 한양이엔지, 유진테크, 탑엔지니어링, 주성엔지니어링, 원익IPS, 에스에프에이, 디엔에프, 하나머티리얼즈 등이 있으며, 이들은 증착 및 이온 주입 장비 및 소재를 공급합니다.

 

이들 기업의 매출은 글로벌 반도체 시장의 업황에 크게 영향을 받으므로, 관련 종목에 투자할 경우 산업 흐름과 공정 기술 변화에 대한 이해가 중요합니다.

 

결론

증착공정과 이온주입공정은 웨이퍼 위에 회로를 입히고, 전기적 성질을 부여하는 핵심 단계로, 반도체의 성능과 품질을 좌우합니다.

 

특히, 공정의 정밀도와 균일성 확보는 미세공정이 고도화될수록 더욱 중요해지고 있으며, 관련 장비 기업들의 기술 경쟁력 또한 부각되고 있습니다.

 

다음 편에서는 반도체 6번째 공정인 금속배선공정에 대해서 알아보겠습니다. 

 

삼성반도체이야기(뉴스룸)을 참고해서 작성했는데 아래 링크를 들어가서 확인해 보세요!!

 

 

지난번 공유했던 4번째 식각공정에 대해서도 같이 공부해 보세요!!

 

 

반도체 4번째 식각공정 및 식각방식 분류 / 관련기업