쉽게 배우는 반도체 프로세스

사토준이치

‘일본교토대학대학원공학연구과석사학위를취득하였다.1978년동경전기화학공업(현TDK)에서일을시작하였고,1982년SONY에입사하여반도체와박막디바이스의프로세스연구개발에관련한일을하였다.일본반도체산업의부흥을위해반도체업계의씽크탱크로알려진일본반도체산업연구소(SIRIJ)가만든Selete(반도체첨단테크놀로지)의창립에관여하였으며,나가사키대학공학부에서강사로활동하고있다.일본내응용물리학회회원이다.
저서로는『그림으로쉽게이해하는최신반도체제조장치의기본과구조3판』과『그림으로이해하는최신파워반도체의기본과구조2판』등이있다.

시작하며

제1장반도체제조프로세스의전체상
1-1한눈에보는반도체프로세스
1-2전공정과후공정의차이점
1-3순환형의전공정반도체프로세스
1-4프론트엔드와백엔드
1-5실리콘웨이퍼란?
1-6실리콘웨이퍼는어떻게만들어질까?
1-7실리콘의성질
1-8실리콘웨이퍼에요구되는청정도
1-9반도체fab.에서의사용법
1-10실리콘웨이퍼의대구경화
1-11제품에연결되는후공정
1-12후공정에서사용하는프로세스

제2장전공정의개요
2-1미세화를추구하는전공정프로세스
2-2칩을일괄제작하는전공정
2-3‘대기’가없는프로세스에서필요한검사및모니터링
2-4전공정fab.의전체상
2-5fab.의라인구성-베이방식이란?
2-6fab.에서조기수율정상가동이필요한이유

제3장웨트프로세스(세정과건조)
3-1항상청정면을유지하는세정프로세스
3-2세정의기법과메커니즘
3-3세정의기본-RCA세정
3-4새로운세정법
3-5배치식과매엽식의차이
3-6스루풋이중요한세정프로세스
3-7세정후필수적인건조프로세스
3-8새로운건조프로세스
3-9웨트프로세스와드라이세정

제4장이온주입과열처리프로세스
4-1불순물을투입하는이온주입기술
4-2고진공이필요한이온주입프로세스
4-3목적에따라사용법을구별하는이온주입프로세스
4-4이온주입후의결정회복처리
4-5다양한열처리프로세스
4-6최신레이저어닐프로세스
4-7LSI제조와서멀버짓
제5장리소그래피프로세스
5-1밑그림을그리는리소그래피프로세스
5-2리소그래피프로세스는사진이기본
5-3미세화를발전시킨노광기술의진화
5-4마스크와펠리클
5-5인화지에해당하는감광성레지스트
5-6레지스트막을도포하는코터
5-7노광후필요한현상프로세스
5-8불필요한레지스트를제거하는애싱프로세스
5-9액침노광기술의현황
5-10더블패터닝이란?
5-11더욱미세화를추구하는EUV기술
5-12스탬프방식의나노임프린트기술

제6장에칭프로세스
6-1에칭프로세스플로와치수변환차
6-2여러기법이존재하는에칭프로세스
6-3에칭프로세스에필수적인플라스마란?
6-4RF(고주파)인가방식에의한차이점
6-5이방성메커니즘
6-6드라이에칭프로세스의과제

제7장성막프로세스
7-1LSI의기능에필수적인성막프로세스
7-2다양한기법이있는성막프로세스
7-3하부층형상에영향을미치는성막프로세스
7-4웨이퍼를직접산화하는산화프로세스
7-5열CVD와플라스마CVD
7-6금속막에필요한스퍼터링프로세스
7-7Cu배선에필수적인도금프로세스
7-8low-k막에도사용하는도포프로세스
7-9high-k게이트스택프로세스
7-10Cu/low-k프로세스

제8장평탄화(CMP)프로세스
8-1다층배선에필수적인CMP프로세스
8-2첨단리소그래피를활용한CMP프로세스
8-3웨트프로세스로회귀하는CMP장치
8-4소모재가많은CMP프로세스
8-5CMP의평탄화메커니즘
8-6Cu/low-k에응용하는CMP프로세스
8-7과제가산적해있는CMP프로세스

제9장CMOS프로세스플로
9-1CMOS란?
9-2CMOS효과
9-3CMOS구조제작(1)소자간분리영역
9-4CMOS구조제작(2)웰형성
9-5트랜지스터형성(1)게이트의형성
9-6트랜지스터형성(2)소스와드레인
9-7전극형성(W플러그형성)
9-8백엔드프로세스

제10장후공정프로세스의개요
10-1불량품을제거하는프로빙
10-2웨이퍼를얇게하는백그라인드
10-3칩으로잘라내는다이싱
10-4칩을붙이는다이본딩
10-5전기적으로연결하는와이어본딩
10-6칩을수납하는몰딩
10-7제품을위한마킹과리드포밍
10-8최종검사공정

제11장후공정의동향
11-1와이어없이접속하는와이어리스본딩
11-2리드프레임이필요없는BGA
11-3다기능화를목표로하는SiP
11-4리얼칩사이즈의웨이퍼레벨패키지

제12장반도체프로세스의최근동향
12-1로드맵과‘오프’로드맵
12-2기로에선반도체프로세스의미세화
12-3moremoore에필요한NGL이란?
12-4EUV기술동향
12-5450mm웨이퍼동향
12-6반도체fab.의다양화
12-7칩을관통하는TSV
12-8moremoore에대항하는3차원실장

부록
하프피치에관하여
향후시스템반도체상황은어떻게전개될것인가

공정에따라순차적으로살펴보는반도체프로세스

책의세부적인내용을들여다보면,도입부에서는반도체제조공정을전체적으로조망하는의미에서반도체프로세스의특징을알아본다.즉반도체전공정에대해개괄적으로살펴보고프론트엔드와백엔드의차이,주재료인실리콘의성질,실리콘웨이퍼만들기,후공정의내용등을개략적으로설명한다.이어세정과건조,이온주입기술에대해다룬다.다음으로반도체미세화를이끌어온리소그래피기술에대해살펴본다.여기에서는레지스트와현상,애싱등주변기술을포함해리소그래피의역사적배경부터최근의액침노광,더블패터닝,EUV노광기술까지두루언급하고있다.

중반부터는에칭프로세스에대해기술한다.또한이방성메커니즘과최근의에칭기술동향,성막프로세스에대해다룬다.아울러high-k게이트스택기술과Cu/low-k기술에관해서도들여다볼수있다.또한CMP의메커니즘과CMP프로세스를다용하는Cu듀얼다마신기술과CMP프로세스의과제에대해서도언급하고있다.

후반부로들어서면주로로직LSI에사용되는CMOS프로세스의대략적인플로에대해살펴본다.사실상프론트엔드가메인이지만플로의개요와지금까지언급한프로세스가어떻게사용되는가에대한이해를높일수있는계기가될것이다.이어서CMOS구조·트렌치·전극형성에대해순차적으로살펴본다.아울러후공정프로세스가운데비교적새로운기술에속하는와이어리스본딩을시작으로패키지기술의동향을살펴본다.책의말미에서는지금까지기술한반도체프로세스전체의최근흐름과부록으로시스템반도체의향후전망을분석하며마무리한다.

필자는반도체산업이대전환점에서있는지금이야말로크게도약할기회라며,따라서이책이그기회에선독자들에게작은도움이되었으면하는바람이다.