반도체 제조 산업 체인에서 재료의 세 가지 주요 범주는 무엇입니까?

반도체란 상온에서 도체와 부도체 사이에 전기 전도성을 갖는 물질을 말하며, 과학기술 및 경제 분야에서 중요한 역할을 담당하고 있습니다. 분류 측면에서 반도체는 집적 회로, 개별 장치, 광전자공학 및 센서로 나눌 수 있으며, 그 중 집적 회로가 80% 이상으로 가장 큰 비중을 차지합니다. 개별 장치, 광전자공학 및 센서가 나머지 부분을 차지하며 이를 집합적으로 D-O-S라고 합니다. 특정 제품으로 세분화되면 집적 회로는 디지털 칩과 아날로그 칩으로 나눌 수 있으며 디지털 회로에는 로직 칩, 메모리 및 마이크로프로세서가 포함되며 아날로그 칩에는 주로 전원 관리 칩과 신호 체인이 포함됩니다.

소스 참조 1

재료의 관점에서 보면 반도체 산업과 관련된 재료에는 세 가지 주요 범주가 있습니다.

1. 매트릭스 재료; 2. 제조재료 3개의 포장재.

소스 참조 2

1. 매트릭스 재료

실리콘 웨이퍼

칩 소재에 따라 실리콘 웨이퍼(1세대 반도체)와 화합물 반도체로 구분된다. 그 중 실리콘 웨이퍼는 가장 널리 사용되고 있으며 IC 제조 공정에서 가장 중요한 원재료이다. 실리콘 웨이퍼는 모두 단결정 실리콘 웨이퍼로, 전력전자에 적용되는 실리콘 소재의 순도는 더 높아 일반적으로 11N 이상의 순도가 요구된다.

반도체 화합물 

화합물반도체는 1세대 단일반도체(예: 실리콘(Si) 등)에 비해 갈륨비소(GaAs), 인듐인산염(InP), 질화갈륨(GaN), 탄화규소(SiC) 등을 주로 지칭하는 2, 3세대 반도체를 말한다. ), 게르마늄(Ge) 반도체), 화합물 반도체에서는 고주파 성능, 고온 성능이 우수합니다.

1세대: 실리콘과 게르마늄의 응용은 디지털 회로 및 관련 산업의 발전을 촉진했으며 현재 대표적인 제품은 실리콘입니다. 2세대: 갈륨비소와 인듐인산염을 응용하여 통신 등 일련의 산업 발전을 촉진합니다. 3세대: 질화갈륨, 탄화규소 등 반도체 소재를 응용해 반도체 조명, 디스플레이, 전기차 등 일련의 산업 발전을 직접적으로 촉진한다.

3세대 반도체의 핫스팟 방향

2. 제조재료

연마재료

반도체 연마재료는 일반적으로 CMP 화학기계 연마 공정에 사용되는 재료를 말한다. CMP 연마는 웨이퍼를 전체적으로 균일하게 평탄화하는 핵심 공정입니다.

연마 재료는 일반적으로 연마 패드, 연마액, 조절기 및 세척제로 나눌 수 있으며 그 중 처음 두 가지가 가장 중요합니다. 연마 패드의 재질은 일반적으로 폴리우레탄 또는 폴리에스테르에 포화 폴리에스테르를 첨가한 것이며, 연마액은 일반적으로 초미세 고체 입자 연마제(예: 나노 스케일 실리카, 알루미나 입자 등), 계면활성제, 안정제, 산화제 등으로 구성됩니다.

포토레지스트 

포토레지스트라고도 알려진 포토레지스트는 빛에 민감한 혼합액체입니다. 그 구성 요소에는 광 개시제(감광제, 광생성 산 포함), 포토레지스트 수지, 단량체, 용매 및 기타 첨가제가 포함됩니다. 포토레지스트는 노광, 현상 등의 사진 공정과 광화학 반응을 통해 포토마스크(마스크)에서 가공할 기판으로 필요한 미세 그래픽을 전사할 수 있습니다. 사용 시나리오에 따라 처리할 기판은 집적 회로 재료, 디스플레이 패널 재료(LCD) 또는 인쇄 회로 기판(PCB)이 될 수 있습니다. 포토레지스트로 특징지을 수 있는데, 포지티브 포토레지스트와 네거티브 포토레지스트로 나눌 수 있습니다.

기술적으로 어려운 점에서 : PCB 포토레지스트

포토레지스트에 속하는 미세전자화학물질은 전자산업과 화학산업이 교차하는 분야로 대표적인 기술집약적 산업이다. 마이크로일렉트로닉스 화학 사업에 종사하려면 생산 공정에 맞는 혼합 기술, 분리 기술, 정제 기술, 분석 및 검사 기술, 환경 처리 및 모니터링 기술 등 전자 산업의 첨단 발전에 맞는 핵심 생산 기술이 필요합니다. 포토레지스트의 기술적 장벽에는 제제 기술, 품질 관리 기술, 원료 기술이 포함됩니다. 포뮬러 기술은 포토레지스트 기능의 핵심이고, 품질 관리 기술은 포토레지스트 성능의 안정성을 보장할 수 있으며, 고품질 원료는 포토레지스트 성능의 기초입니다.

마스크

이 산업은 라이트 마스크, 포토마스크, 리소그래피 마스크라고도 알려져 있습니다. 재료: 석영 유리, 금속 크롬 및 감광성 접착제. 이 제품은 석영 유리를 기판으로 사용하고 그 위에 금속 크롬 및 광폴리머 층이 도금되어 감광성 재료가 됩니다. 설계된 회로 그래픽을 전자 레이저 장비를 통해 포토폴리머에 노출시키고 노출된 부분을 현상하여 금속 크롬 위에 회로 그래픽을 형성하여 노출된 네거티브와 유사한 포토마스크를 형성한 후 집적회로에 적용합니다. 투사 및 위치 지정, 투사된 회로의 포토 에칭은 집적 회로 포토리소그래피 기계에 의해 수행됩니다. 그런 다음 집적 회로 사진 평판 기계를 사용하여 집적 회로의 위치 지정 및 투영된 회로의 사진 에칭을 투영하는 데 적용되며, 생산 및 처리 절차는 노광, 현상, 광중합을 거쳐 최종적으로 사진 에칭에 적용됩니다.

사진은 반도체의 핵심기술이다

스퍼터링 타겟

스퍼터링 타겟이라고도 알려진 스퍼터링 필름으로 제조된 원료 물질, 특히 PVD 부품 제조 공정인 물리적 기상 증착(Physical_Vapor_Deposition)에 사용되는 고순도 스퍼터링 타겟은 웨이퍼, 패널, 태양 전지 및 기타 표면 전자 필름. 진공 상태에서 고체 표면은 가속된 이온으로 충격을 받고 원자는 운동량을 교환하여 고체 표면의 원자가 고체를 떠나 기판 표면에 증착되어 필요한 필름을 형성합니다. 이 과정을 스퍼터링이라고 합니다. 충격을 받은 고체는 종종 타겟이라고 불리는 필름을 증착하기 위한 소스 물질입니다.

반도체 칩의 단일 구성 요소 장치는 기판, 절연층, 유전체층, 도체층 및 보호층으로 구성되며, 그 중 중간층, 도체층 및 심지어 보호층도 스퍼터링 코팅 공정에 사용됩니다. 집적회로 분야에서 코팅을 위한 타겟으로는 주로 알루미늄 타겟, 티타늄 타겟, 구리 타겟, 탄탈륨 타겟, 텅스텐, 티타늄 타겟 등이 있으며, 타겟 물질은 일반적으로 5N(99.999%) 이상의 고순도를 요구합니다.

습식 화학물질

초청정 고순도 시약이라고도 알려진 습식 전자화학물질은 반도체 제조공정에 사용되는 다양한 고순도 화학시약을 의미합니다. 목적에 따라 일반화학물질과 기능성 화학물질로 나눌 수 있으며, 그 중 일반화학물질은 일반적으로 고순도 탈이온수, 불산, 황산, 인산, 질산 및 기타 일반 시약과 같은 고순도 순수 화학 용매를 의미합니다. .

웨이퍼 제조 과정에서 입자, 유기잔류물, 금속이온, 천연산화층, 기타 오염물질을 세정하기 위해 고순도 화학용제가 주로 사용됩니다. 기능성 화학물질은 에칭, 스퍼터링 및 기타 공정에 흔히 사용되는 현상액, 박리액, 세척액, 에칭액 등 제조 공정에서 특별한 기능을 달성하고 특별한 공정 요구 사항을 충족하는 제조 화학 물질을 말합니다. 연결.

전자특수가스

전자특수가스란 반도체 칩 제조공정에 사용되는 각종 특수가스를 말합니다. 가스는 화학적 조성에 따라 일반가스와 특수가스로 구분됩니다. 또한, 용도에 따라 도핑가스, 에피택시가스, 이온주입가스, 발광다이오드가스, 에칭가스, 화학기상증착가스, 밸런스가스 등으로 구분할 수 있다. 고순도 시약과 마찬가지로 전자 특수 가스도 가스 순도에 대한 요구 사항이 매우 높으며 기본적으로 ppt 수준 이하의 불순물 함량이 필요합니다. IC 회로의 크기가 나노 수준에 도달했기 때문에 가스에 불순물이 잔류하면 반도체 단락이나 라인 손상이 발생할 수 있습니다.

3. 포장재

반도체 패키징은 테스트된 웨이퍼를 처리하여 제품 모델 및 기능 요구 사항에 따라 독립적인 칩을 얻는 프로세스를 말합니다. 전체 패키징 공정에 필요한 자재로는 주로 칩 본딩 소재, 세라믹 패키징 소재, 본딩 와이어, 리드 프레임, 패키징 기판, 커팅 소재 등이 있습니다.

바인딩 재료

바인딩 재료는 파이프 코어를 베이스 또는 포장 기판과 연결하기 위해 접착 기술을 사용하는 재료입니다. 물리적, 화학적 특성 측면에서 높은 기계적 강도, 안정적인 화학적 성능, 전도성 및 열 전도성, 낮은 경화 온도 및 강력한 작동성 요구 사항을 충족해야 합니다. 실제 응용 분야에서 주요 접합 기술로는 은 페이스트 접합 기술, 저융점 유리 접합 기술, 전도성 접착제 기술, 접합 기술, 에폭시 접착제 기술, 공결정 용접 기술 등이 있습니다.

포장 기판

포장재는 주로 칩을 보호하고 하부 회로 기판을 연결하는 역할을 합니다. 완전한 칩은 네이키드 칩과 패키지 본체로 구성됩니다. 패키지 기판은 칩을 보호, 고정 및 지지할 수 있습니다.

패키징 기판은 유기, 무기, 복합재로 구분할 수 있으며 다양한 패키징 분야에 장단점이 있습니다. 유기 기판은 유전 상수가 낮고 가공이 용이하여 열전도율 요구 사항이 낮은 고주파 신호 전송에 적합합니다. 세라믹 지지체, 우수한 내열성, 쉬운 배선 및 치수 안정성을 갖춘 무기 기판이지만 비용 및 재료 독성이 제한적입니다. 복합 기판은 수요 특성에 따라 유기 및 무기 재료가 다릅니다.

세라믹 포장재

세라믹 포장재는 기계적 지지, 환경 밀봉, 방열 및 기타 기능을 수행하는 데 사용되는 일종의 전자 포장재입니다. 금속 포장재 및 플라스틱 포장재와 비교하여 세라믹 포장재는 내습성, 라인 확장률 및 열전도율이 우수하고 전열 기계 및 기타 측면에서 성능이 매우 안정적이지만 가공 비용이 높고 취성이 높습니다.

절단재료

Wafslice는 웨이퍼 제조의 후자 공정인 반도체 칩 제조 공정에서 필수적인 공정입니다. 칩의 전체 웨이퍼는 칩의 크기에 따라 하나의 칩(다이)으로 나뉘는데, 이를 웨이퍼 슬라이스라고 합니다.

최초의 웨이퍼는 스크라이빙 시스템에 의해 스크라이빙(절단)되었으며, 현재 이 방법은 특히 비집적 회로 웨이퍼 스크라이빙 분야에서 여전히 세계 칩 절단 시장에서 큰 점유율을 차지하고 있습니다. 다이아몬드 톱날(연삭 휠) 슬라이스 방식은 일반적인 웨이퍼 슬라이스 방식입니다. 새로운 유형의 레이저 웨이퍼 슬라이스는 비접촉식 가공에 속하며, 이는 웨이퍼에 기계적 응력을 발생시키지 않고 웨이퍼 손상을 최소화합니다. 레이저의 초점 지점으로 인해 초점이 서브마이크로미터 수준으로 작아질 수 있어 웨이퍼의 미세 가공이 향상됩니다.

리드프레임 및 본딩재

집적 회로의 칩 캐리어인 리드 프레임은 일종의 접합 재료(금선, 알루미늄선, 구리선) 칩 내부 회로 리드 엔드와 외부 리드 전기 연결을 사용하여 전기 회로의 핵심 구조를 형성하며 브릿지 역할과 외부 배선 연결의 역할, 대부분의 반도체 집적 블록에서 리드 프레임을 사용해야 하는 것은 전자 정보 산업의 중요한 기초 소재입니다.

리드 프레임에 사용되는 구리 합금은 크게 구리 1철, 구리 1니켈-실리콘, 구리 1크롬, 구리 1니켈 1주석(JK-2 합금) 등으로 나눌 수 있습니다. 삼원계 및 4원소 다중 구리 합금은 전통적인 이진 합금보다 더 나은 성능을 달성합니다.

참조:

1.반도체재료특별보고서 동관증권.

2. 반도체재료 특별보고서 구센증권.

3. IC 웨이퍼 다이싱의 정밀한 나이프 방식을 대중화합니다. 우천빈의 블로그.

이 기사는 powder360에서 재편집되었습니다.