반도체 공정 정리 한국과학기술원 22년도 자료 참고
웨이퍼 제조->산화공정->포토공정->식각공정 ->증착 및 이온주입 공정
증착 및 이온 주입 공정 : 반도체의 기본적인 재료를 구축한 상태가 만들어진 상태가 됨. 이제는 본래의 목적인 전자기계가 가능한 상태의 기초를 이루어야 하는데, 이러한 전자기기는 전자신호를 증폭(트랜지스터)하고, 저장(콘덴서)하고, 전기 신호의 통과 및 차단(다이오드)이 가능한 상태를 이루어야 할 것임.
- 이를 위해서는 단층이 아닌 적층이 필요한데, 이렇게 수백개의 층을 만들어 집적된 회로를 구축해야 하는데 이를 IC(Integrated Circuit Chip)이라고 함2).
2) 현재 미국의 마이크론, 한국의 삼성전자와 SK하이닉스가 176단 적층 낸드 플래시 개발에 성공해 기존의 128단 적층 보다 생산성을 35%, 데이터 읽기와 전송속도는 20%, 30% 빠른 성능을 보유(출처: 조선일보, ‘반도체 더 높이 쌓아라’, 2022.01.22.)
– 이러한 집적회로 아파트에 전기 통로를 만들어야 하는데 항상 통과하는 비상구(도체)와 전기가 통과하거나 차단되거나 하는 엘리베이터 통로(반도체)가 필요함.
• 이를 위해 절연막층(폴리실리콘막)을 만들어야 하는데 이막을 박막이라고 하고 이것을 쌓는 공정을 증착이라고 함
– 또한 전기가 통할 수 있게 전기가 통하는 가스(인, 붕소 등)층을 만들어 주어야 하는데, 이를 가스 주입이라고 함
-> 전술했던 산화, 포토공정, 식각, 세정, 증착과정을 반복해서 박막형성과정을 금속으로 해서 회로를 그리는 과정을 금속배선공정이라고 함
-> EDS : 웨이퍼 위에 만들어진 반도체의 전기적 특성검사를 통해서 불량정도를 검사하는 과정임
-> 패키징 공정 : 전술한 공정에서 검사했던 큰 웨이퍼를 개별 반도체 단위로 잘라 특정 부품 으로 이용하기 위해 포장을 하는 공정을 패키징이라고 함
반도체 관련 산업 중 반도체 재료와 제조장치의 중요성이 부각되고 관련 시장 또한 다층화, 다양화되는 추세
전공정 장비 및 소재 관련 업체, 포토 공정은 내재화가 이루어지지 않음.
후공정 장비 및 소재 업체
반도체 분야 외국인 투자 기업
ASML코리아 (20년 세계 2위)
–– 노광장비분야 세계 1위, 차세대 EUV 노광장비를 독점 공급하는 기업으로서 ‘96년
한국 법인을 설립하며 국내 시장 진출
–– ASML 코리아는 ‘25년까지 경기도 화성에 제조공장과 트레이닝센터를 포함한 EUV
클러스터를 조성할 예정으로 총 2,400억원 규모의 투자를 진행할 계획
램리서치 코리아 (lam Research 반도체장비 세계 3위, ‘20년)
–– 식각장비분야 세계 1위 기업으로서 ’92년 경기도 오산에 글로벌 생산기지를 설립
하여 ’21년 국내 생산장비 7,000호기 출하를 달성함. 한국에서 생산한 장비로 한국
반도체 제조공장 뿐만 아니라 글로벌 시장에도 판매
–– 램리서치 코리아는 ‘22년 상반기까지 경기도 용인 R&D 센터를 완공할 예정이며,
한국내 생산능력도 두 배 증설 추진
온세미컨덕터코리아
–– 온세미컨덕터가 ‘16년 9월 페어차일드를 인수함으로써 페어차일드코리아 반도체도
온세미컨덕터로 인수됨
–– 페어차일드 세미컨덕터는 고전압 반도체에 강점이 있고, 온세미컨덕터는 저전압
반도체에 강점을 가지고 있어, 합병으로 인해 다양한 제품 포트폴리오를 확보하게 됨
국내 환경 분석
국가 산업 체계 분류 기준 참고
장비 업체 동향
배출가스 저감 등 탄소중립을 위한 배기 가스 처리 시스템 기술 동향
반도체 산업의 발달과 더불어 제조공정에서 발생되는 유해 배출가스량 및 가스 종류의
증가로 인하여 이를 처리하기 위한 스크러버 역시 대용량 고효율을 목표로 개발
- 초기 스크러버의 경우 낮은 초기 투자 비용만을 고려하여 습식 스크러버를
운용하였으나 이는 대용량의 공정 배출가스 처리가 힘들며, 처리되는 가스
역시 수용성 가스에 한정되는 문제가 존재
- 이에 고온에서만 분해되는 난분해성 가스를 처리하기 위해 산화식 처리를
포함하는 Burn & wet 스크러버가 개발되었으나, 산화 이후 발생되는 2차
부산물인 NOx, Co 및 백연 등에 의한 추가 오염물질이 처리되지 못하고 있는 실정
국내에서는 반도체 제조 공정상 배출되는 입자상의 물질을 전지집진기 Prefilter로
제거하고, NOx와 CO 생성량이 적으며 높은 에너지 효율을 갖는 전기가열방식의 축
열식 고온 반응기를 통하여 공정 중 발생되는 온난화 가스인 PFCs를 처리한 후
PFCS 처리 후 발생되는 HF 등의 수용성 독성가스를 Wet scrubbing system을
통하여 처리하는 기술개발 진행 중
- 현재 국내에서 반도체 제조공정에 사용되는 배출가스의 처리 기술을 보유
하고 있는 국내 회사는 CSK, 유니셈, KC tech, GnBS, GST 존재
- 특허에서도 기존의 처리방식에 비해 효율성 및 경제성 향상이 가능한 기술이
점점 늘어나고 있는 추세
반도체 제조 업체인 삼성전자(온실가스 배출량 : 11,143,405 tCO2eq, 업종 내 비중 :
38.7%) 및 SK하이닉스(온실가스 배출량 : 4,260,022 tCO2eq, 업종 내 비중 : 14.8%)
탄소 배출 저감을 위한 전략 추진
- 삼성전자 반도체 사업장에 태양광 발전 시설을 설치하여 탄소배출 감축
노력하고 있으며, 해당 활동을 통해 `20년 생산량 기준 환산 시 약 130만
톤의 탄소 배출량 저감
- SK하이닉스는 에너지 시스템 최적화를 통한 사용량 및 비용 절감, 기술
개발과 장비 개선을 통한 온실가스 배출량 감소, 탄소를 배출하지 않는 대체
에너지 인프라 구축 등 세 가지 전략 추진
- 또한 세계반도체협의회 자발적 감축목표에 합의하여 과불화탄소(PFCs) 배출량을
2010년까지 1997년 대비 10% 저감 달성
- SK하이닉스는 1차 스크러버, 미들 스크러버, 2차 스크러버로 구성된 3단계
처리 절차를 거쳐 공정 가스 분해하여 온실가스 저감 시행
중소기업 기술 필요 후보군
