[월요마당] 수출산업 주도하는 반도체의 제조공정

반도체 제조공정은 크게 전공정과 후공정으로 나뉜다. 전공정은 웨이퍼(wafer)라는 반도체철판 위에 나노미터 크기의 미세한 회로선폭을 구현하는 과정이다. 이것은 마치 사진을 찍은 후 현상하는 과정과 흡사한데 노광, 현상, 증착, 식각, 세정 등의 과정을 거치게 된다.

노광(露光), 노출(露出)은 보이거나 알 수 있도록 드러내는 것이다. 사진기에서, 렌즈로 들어오는 빛을 셔터가 열려 있는 시간만큼 필름이나 건판에 비추는 일이다.현상(現象)은 노출된 필름·인화지를 약품으로 처리하여 찍힌 상이 눈에 보이도록 하는 것이다.

글자 그대로, 어떤 현상으로 나타나는 것이다. 이처럼 노광공정을 마친 후 형상이 눈에 보이도록 상을 만들어 주는 작업이다.이후 현상하고 감광액을 벗겨낸 후 필요한 물질을 일정한 두께로 입혀주는 증착공정을 수행한다.

증착(蒸着)은 진공 중에서 금속이나 화합물 등을 가열·증발시켜 그 증기를 물체 표면에 얇은 막으로 입히는 일이다.렌즈의 코팅, 전자부품이나 반도체, 집적회로·광학 부품의 반사막 등 수나노에서 수십나노의 막을 형성하는데 이용한다.

이 과정이 끝나면 원판 위를 회로선폭에 따라 정밀하게 깍아내는 식각공정을 거쳐야 한다. 반도체 웨이퍼 위에 불필요한 부분을 깍아 내는 작업이다. 식각(蝕刻)은 부각(腐刻)이라고도 하는데, 약물을 사용하여 유리·금속 등에 조각하는 것이다.흔히 부각법 혹은 식각법은 인쇄에서 에칭(etching)이라 하는데, 동판 위에 질산에 부식되지 않는 일종의 밀을 칠하고 그 표면에 바늘로 그 그림이나 글을 새겨 이것을 질산에 넣어 부식시켜 만드는 오목판 인쇄술을 말한다.

다음에는 원판 위에 남은 분진을 씻어 내는 세정공정이 진행된다. 반도체 웨이퍼 위에 남아있는 파티클(Particles)을 제거하는 작업이다.세척(irrigation)은 깨끗이 씻기, 의학에서는 지속적으로 물이나 세척제 등을 흘려 넣어 깨끗이 씻는 치료법을 말한다.

공업·공학에서는 침전물에 남아 있는 액체 불순물을 제거하기 위하여 침천물에 세척액을 넣어 교반(攪拌)하고 웃물을 따라 내는 일종의 정제법을 일컫는다.이와 같이 노광, 현상, 증착, 식각, 세정의 반도체 전공정의 과정을 1개월 정도 수십 번 반복하면 특정 기능을 수행할 수 있는 반도체가 만들어 진다.

전체 반도체 투자액 가운데 80%의 비중을 차지하는 전공정을 마친 반도체 원판은 나머지 20%의 비중을 차지하는 후공정으로 이동한다. 후공정에서는 조립(패키징)과 검사(테스트)과정을 거치게 된다.

반도체 제조과정에서 패키징은 ‘반도체 칩이 탑재될 기기에 적합한 형태로 만든다’는 의미로 사용된다. 반도체 칩은 기판이나 전자제품의 구성품으로 필요한 위치에 장착되기 때문에 그에 맞는 모양으로 전기적인 포장을 해야 한다.패키징 공정이 완료되면 제대로 작동하는지를 파악하기 위해 패키지 테스트를 시행한다.

이 테스트는 완제품의 형태를 갖춘 후에 진행된다.금속과 절연체 중간의 전기 저항을 가지며, 그 전하의 캐리어 밀도가 어느 온도 범위에서 온도와 더불어 증가하는 전자 혹은 이온 전도성의 고체인 반도체는 현대 산업에서 중요한 역할을 해 오고 있는 것이다.올해 반도체 수출규모는 600억달러 규모로 예측된다.

전년에 이어 석유제품을 제치고 수출 1위 품목의 자리를 지킬 것으로 전망되고 있는 것이다. 정부는 엔저를 등에 업고 바짝 추격하는 일본의 반도체 부품·장비에 맞서 우리 업체의 핵심기술 선점과 대형화를 위한 구조조정을 적극 유도해야할 것이다.