다양한 유형의 실리콘 웨이퍼

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많은 사람들이 실리콘 웨이퍼를 의식하지 못한 채 실리콘 웨이퍼로 작업한 경험이 있을 것입니다. 컴퓨터나 휴대전화를 사용해 본 사람이라면 누구나 실리콘 웨이퍼에 의존해 본 적이 있을 것입니다. 시중에 실리콘 웨이퍼를 공급하는 주요 공급업체 중 하나인 스탠포드 어드밴스드 머티리얼즈(Stanford Advanced Materials, SAM)는 "실리콘 웨이퍼가 무엇인가요?"와 같은 질문을 많이 받습니다. 또는 "이 목적을 위해 어떤 종류의 실리콘 웨이퍼를 구매해야 하나요?"와 같은 질문을 받습니다. 이 실리콘 웨이퍼에 대한 완벽한 가이드에서 이 모든 질문에 대한 답을 찾을 수 있습니다.

SAM은 프라임 웨이퍼, 테스트 웨이퍼, 재생 웨이퍼 등 다양한 맞춤형 실리콘 웨이퍼를 제공합니다. 배향 결정, 저항률, 두께 및 직경과 같은 다양한 매개 변수를 기반으로 소비자가 필요에 적합한 웨이퍼를 확보할 수 있도록 합니다.

결정 구조별 실리콘 웨이퍼

실리콘 웨이퍼의 결정 구조는 전기적, 기계적, 열적 특성에 영향을 미치는 것으로 밝혀졌습니다.

단결정 실리콘 웨이퍼: 이 웨이퍼는 단결정으로 만들어지며 결함이 적고 일관된 전기적 특성을 보장합니다. 초크랄스키 웨이퍼는 고효율 태양전지뿐만 아니라 IC 애플리케이션에 적합하지만, 불순물이 매우 낮은 FZ 웨이퍼는 고전력 전자 제품, RF 부품 및 고전압 장치에 사용됩니다.
다결정 실리콘 웨이퍼: 단결정 웨이퍼만큼 균일하지는 않지만 비용 절감을 위해 여러 개의 결정으로 생산됩니다. 이 웨이퍼는 태양광 패널 및 기타 경제적인 반도체 장치에 사용됩니다.
비정질 실리콘 웨이퍼: TFT 디스플레이 화면, 이미지 센서, 박막 태양전지와 같은 박막을 만드는 데 사용됩니다.

방향별 실리콘 웨이퍼

결정 배향은 웨이퍼 가공 및 식각에 중요합니다. SAM은 가장 많이 사용되는 배향의 웨이퍼를 공급합니다:

100⟩웨이퍼 - 산화 및 에칭에 적합하며 CMOS 로직, DRAM 및 일반 IC 공정에 탁월합니다.
110⟩웨이퍼 - MEMS 및 이방성 에칭 애플리케이션에 적합합니다.
111⟩웨이퍼 - 향상된 기계적 강도가 요구되는 MEMS, 센서 및 전력 장치에 선호됩니다.

[1]

도핑 유형에 따른 실리콘 웨이퍼 분류

"도핑"은 다음을 통해 반도체 웨이퍼의 전기적 특성을 변경합니다.

P형 웨이퍼 - 태양전지 및 CMOS 기술에 주로 사용되는 붕소 도핑 웨이퍼.
N형 웨이퍼 - 인 또는 비소가 도핑된 웨이퍼는 전자를 전하 운반체로 사용하므로 이동성이 높고 이온화 방사선에 대한 내성이 강합니다.
저항률 변화 - SAM은 RF 기술에 사용할 수 있는 고저항 웨이퍼 또는 전력 전자 장치에 사용할 수 있는 저저항 웨이퍼와 같이 장치 사양에 따라 가벼운 도핑에서 무거운 도핑까지 웨이퍼를 공급할 수 있습니다.

표면 마감 및 특수 엔지니어링

웨이퍼의 표면 특성과 엔지니어링은 정교한 애플리케이션에 이상적입니다.

고광택 웨이퍼 - IC, MEMS 또는 포토닉스를 위한 단면 또는 양면 광택 웨이퍼.
랩 또는 에칭 웨이퍼 - R&D 애플리케이션 및 전력 장치에 주로 사용되는 중간 정도의 표면 마감.
SOI(실리콘 온 인슐레이터) 웨이퍼 - RF, LP 및 자동차 애플리케이션을 위해 기생 커패시턴스를 줄인 웨이퍼.
초박형 웨이퍼 - 두께가 100µm 미만이며, 주로 플렉서블 전자 제품 및 3D 통합 패키징에 사용됩니다.

요약 표: 다양한 종류의 실리콘 웨이퍼

실리콘 웨이퍼 유형	결정 구조 / 방향	도핑 / 저항률	표면 마감	일반적인 애플리케이션
단결정(CZ)	단결정, ⟨100⟩ 또는 ⟨111⟩	P형 또는 N형, 표준 저항률	폴리싱(SSP/DSP)	IC, CMOS 로직, 고효율 태양 전지
단결정(FZ)	단결정, ⟨100⟩.	초저 불순물, 높은 저항률	광택	고전력 전자기기, RF 디바이스, 고전압 IC
다결정	멀티그레인	P형 또는 N형, 중간 저항률	랩핑 또는 폴리싱	광전지, 비용에 민감한 반도체
비정질 실리콘(a-Si)	비결정질	가벼운 도핑	박막 표면	TFT 디스플레이, 박막 태양 전지, 이미지 센서
SOI(실리콘 온 인슐레이터)	절연 층 위에 단결정 층	P형 또는 N형, 가변 저항률	광택	RF IC, 저전력 디바이스, 자동차 전자 장치
초박형 웨이퍼	단결정 또는 다결정	P형 또는 N형, 맞춤형 저항률	Polished	유연한 전자 장치, 고급 패키징, 3D 통합

이 표는 다양한 실리콘 웨이퍼의 여러 가지 중요한 특성을 한 눈에 볼 수 있도록 요약한 것으로, 어떤 제품이 필요한지 알 수 있습니다. 평판이 좋은 실리콘 웨이퍼 공급업체로서 SAM의 경험은 모든 실리콘 웨이퍼의 최고 품질을 보장합니다.

결론

실리콘 웨이퍼는 일반 기기, 컴퓨터, 마이크로 전자기계 시스템, 태양전지 등 현대 전자제품의 초석입니다. 다양한 방향, 도핑 유형, 표면 마감 및 엔지니어링 기능은 정보에 입각한 의사 결정에 중요한 역할을 합니다.

제조업체와 연구자들은 SAM과 같은 평판이 좋은 실리콘 웨이퍼 공급업체로부터 고품질 실리콘 웨이퍼를 조달함으로써 특정 요구사항을 충족하는 실리콘 웨이퍼를 얻을 수 있으며, 이를 통해 반도체 산업에서 최적의 혁신을 이룰 수 있습니다.

참조:

[1] Mohd Said, 누르 아주라 & 오구르소프, 블라디미르 & 헤르조그, 그레고아르. (2014). 생명과학 애플리케이션을 위한 미세 가공 전극 어레이 기반 전기화학 바이오센서. 10.13140/RG.2.2.11066.49603.

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저자 소개

Dr. Samuel R. Matthews

사무엘 R. 매튜스 박사는 스탠포드 어드밴스드 머티리얼즈의 최고 재료 책임자입니다. 재료 과학 및 엔지니어링 분야에서 20년 이상의 경력을 쌓은 그는 회사의 글로벌 재료 전략을 이끌고 있습니다. 그의 전문 분야는 고성능 복합재, 지속 가능성 중심 소재, 전체 수명 주기 소재 솔루션에 걸쳐 있습니다.

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