4. 반도체 공정 1) 결정 성장 - 단결정 성장 방법

결정 성장

Single Crystal Sillicon 제조 공정
모래→고순도 실리콘→ 단결정 성장→ Silicon ingot→ Wafer 절단→ Polishing(연마)→ Silicon wafer

 

Silicon

• 지구 지각 25% 차지, 반도체의 대표 재료
• 산소와 쉽게 결합해 SiO2 (산화막)를 쉽게 형성할 수 있어 반도체 제조에 적합
• 반도체 제조 전 고순도로 정제 ▷ 불순물 농도 : 약 ppb 수준

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단결정 성장 방법

① CZ(Czochralski)법 ⭐⭐⭐⭐⭐

• 현재 가장 많이 사용, 반도체용 단결정의 80~90% 생산
• Seed Crystal을 용융 실리콘에 넣고 천천히 회전시키며 인출
• 장점 : 대구경 웨이퍼 제작 가능, 생산성이 높음

② FZ(Float Zone)법

• 용융 도가니를 사용하지 않음
• 산소 함량이 낮은 고순도 실리콘 제조 가능
• 주로 전력반도체, 특수 반도체

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잉곳(Ingot)

: 단결정으로 성장한 원통형 실리콘 → 웨이퍼 형태로 절단 → 연마 → 반도체 공정 시작

 

 

 

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Q. 왜 FZ가 더 고순도인가?

CZ법: 용융 실리콘이 석영(SiO₂) 도가니와 계속 접촉 → 산소가 일부 실리콘에 녹아 들어감.

• FZ법: 도가니 없이 용융 영역만 이동 → 도가니로부터 산소가 유입되지 않음.

→ FZ법이 CZ법보다 산소 농도가 낮고, 더 고순도이다.

Q. FZ가 더 순수한데도 대부분 CZ법을 사용하는 이유?

대구경 웨이퍼 제작 가능
생산성이 높음
비용이 낮음

 

⭐⭐⭐ 대량 생산에는 CZ법이 유리, 최고 수준의 순도가 필요한 특수 반도체에는 FZ법이 유리