반도체 및 마이크로 전자 산업에서 웨이퍼는 집적 회로, MEMS 장치, 센서 및 기타 마이크로 스케일 구조가 제조되는 기본 기판 역할을 합니다. 주요 웨이퍼 유형에 대한 명확한 이해는 프로세스 엔지니어, 재료 과학자 및 구매자에게 필수적입니다. 이 기사에서는 반도체 웨이퍼의 주요 범주를 조사하고 특성을 비교하며 몇 가지 새로운 동향을 강조합니다. 끝 부분에서는 간략하게 언급합니다. 플루토늄 웨이퍼 공급업체로서 해당 분야에 적합합니다.

반도체 웨이퍼의 분류

반도체 웨이퍼는 재료 구성, 구조(벌크 대 엔지니어링), 결정학적 방향, 도핑 또는 에피택셜 층, 특수 기판 유형(예: 전력 또는 광자공학) 등 여러 축을 따라 분류할 수 있습니다. 아래는 산업 및 연구에서 접하는 주요 유형입니다.

1. 실리콘(Si) 웨이퍼

실리콘 웨이퍼는 성숙한 제조 공정, 고순도 실리콘의 가용성, 광범위한 생태계 지원 덕분에 반도체 산업에서 가장 널리 사용되는 기판으로 남아 있습니다.

• 단결정 실리콘(벌크 Si): 이것은 초크랄스키(cz) 또는 플로트 존(fz) 실리콘 잉곳에서 잘라낸 단결정 웨이퍼입니다. 일반적으로 직경은 50mm에서 300mm까지이며 첨단 제조 공장에서는 최대 450mm까지 가능합니다. 표면은 보통 거울처럼 평평해질 때까지 연마되고 선택적으로 화학 처리(cmp, rca 세척)됩니다.

• 에피택셜(epi) 실리콘 웨이퍼: 얇고 고품질의 실리콘 층이 더 무거운 벌크 실리콘 기판 위에 성장됩니다. 에피 층은 가볍게 도핑되거나, 가볍게 결함이 생기거나, 두께가 조절될 수 있습니다(수백 나노미터에서 수 마이크론까지). 에피 웨이퍼는 특히 로직, RF 및 아날로그 장치 제조에 널리 사용됩니다.

실리콘 웨이퍼 내에서는 다음과 같은 추가적인 구별이 있습니다.

• 도핑 유형 (n형, p형)

• 저항률 범위 (낮음, 중간, 높음 저항률)

• 결정 방향 (예: (100), (111), (110))

• 광택 처리된 뒷면 vs. 광택 처리되지 않은 뒷면

• 얇은 웨이퍼 (고급 패키징을 위해 두께를 줄이기 위해 기계적으로 얇게 만듦)

2. 실리콘 온 인슐레이터(Soi) 웨이퍼

SOI 웨이퍼는 절연층(일반적으로 이산화규소 또는 매립 산화물, 박스형)을 두 개의 실리콘 층(핸들(기판) 실리콘 층과 최상단 소자 실리콘 층) 사이에 끼워 넣습니다. 이러한 구조는 기생 용량을 줄이고 누설을 완화하며 고주파 성능을 향상시킵니다. SOI 웨이퍼는 여러 가지 유형으로 제공됩니다.

• 이식된 산화물(simox)에 의한 분리: 산소 이온을 이식하고 어닐링하여 묻힌 산화물을 형성합니다.

• 웨이퍼 본딩 + 레이어 전송(예: 스마트 컷): 얇은 실리콘 필름을 결합 및 분할 기술을 통해 산화된 기판으로 옮깁니다.

• 본딩 및 에칭 백(베소이): 두 개의 실리콘 웨이퍼를 접합하고 한쪽을 얇게 만들어 원하는 층을 만듭니다.

SOI 웨이퍼는 RF, MEMS, 이미징 센서, 저전력 논리 회로에 널리 사용됩니다.

3. 화합물 반도체 웨이퍼

화합물 반도체 웨이퍼는 원소 실리콘 대신 화합물 재료로 형성됩니다. 이 웨이퍼는 고속, 고주파, 광전자 및 전력 장치에 사용됩니다.

• 갈륨비소화물(GAAS) 웨이퍼: 마이크로파, RF, 광전자 장치(LED, 레이저 다이오드)에 사용됩니다.

• 인듐 인화물(inp) 웨이퍼: 광자 및 고속 통신 장치에 흔히 사용됩니다.

• 질화갈륨(gan) 웨이퍼(또는 gan-on-사파이어, gan-on-si): 전력 전자, RF 증폭기, LED에 사용됩니다.

• 탄화규소(sic) 웨이퍼: 넓은 밴드갭 덕분에 고전압, 고온, 고전력 응용 분야에 이상적입니다.

• 다른 iii-v 또는 ii-vi 화합물: 예를 들어 헐떡이다, 숨쉬다, 헐떡이다 등.

복합 웨이퍼는 결정 구조가 복잡하기 때문에 격자 매칭, 버퍼층, 신중한 결함 관리가 필요한 경우가 많습니다.

4. 사파이어(알루미늄) 웨이퍼

사파이어 웨이퍼는 단결정 알루미늄 산화물입니다. 광학적으로 투명하고 견고하며 화학적으로 불활성입니다. 주요 용도는 다음과 같습니다.

• LED 및 마이크로 LED 기판

• 광학 창, MEMS 및 센서 응용 분야

• GAN 소자용 성장 기판 (간온사파이어는 흔한 조합입니다)

사파이어 기판은 가격이 비싸고 기계적으로 부서지기 쉽지만, 뛰어난 절연성과 광학적 특성을 제공합니다.

5. 유리, 석영 및 세라믹 웨이퍼 / 절연 기판

이러한 웨이퍼는 MEMS, 디스플레이, RF 및 마이크로유체공학에 사용되는 비전도성 기판입니다.

• 용융 실리카/석영 웨이퍼: 순도가 높고, 열팽창이 낮으며, 광학적 특성이 좋습니다.

• 붕규산 유리 웨이퍼: 비용 효율적이며 MEMS 패키징, 마이크로유체공학, 디스플레이 패널에 일반적으로 사용됩니다.

• 저온 동시소성 세라믹(LTCC) 또는 알루미나 웨이퍼: 하이브리드 마이크로시스템, 패키징, 고온 전자장치에 사용됩니다.

이러한 절연 기판은 박막 증착이나 미세 가공 기술을 통해서도 가공될 수 있습니다.

6. 전력/고전압 특수 웨이퍼

전력 전자 분야에서 웨이퍼는 높은 전압, 높은 전류, 열 응력을 견뎌야 합니다. 특수 웨이퍼 유형은 다음과 같습니다.

• n형 또는 반절연성 SiC 웨이퍼

• gan-on-si 또는 gan-on-sic 복합 웨이퍼

• 전력 장치용 특정 도핑 프로파일과 에피층을 갖춘 실리콘 웨이퍼

이러한 웨이퍼의 품질, 결함 밀도, 열적 특성은 안정적이고 효율적인 전력 운영에 매우 중요합니다.

주요 웨이퍼 유형 비교표

새로운 추세와 고려 사항

웨이퍼 시장은 다음과 같은 몇 가지 추세에 따라 형성되고 있습니다.

1. 더 큰 웨이퍼 직경: 처리량을 개선하고 장치당 비용을 줄이기 위해 200mm에서 300mm로 이동하고 450mm를 탐색합니다.

2. 초박형 및 유연한 웨이퍼: 고급 패키징, 3D 스태킹, 접이식 전자 제품에 사용됩니다.

3. 이기종 통합: 서로 다른 웨이퍼 유형(예: gan on si)을 접합하여 최상의 재료를 결합합니다.

4. 고급 표면 및 결함 제어: 장치 노드가 작아짐에 따라 웨이퍼 평탄도, 결함 밀도, 결정 품질이 점점 더 중요해지고 있습니다.

5. 새로운 기판 소재: 새로운 반도체, 화합물 혼합물, 엔지니어링된 절연체가 미래의 노드나 특수 응용 분야를 위해 연구되고 있습니다.

웨이퍼에 플루토세미를 고려하는 이유

웨이퍼 소싱 분야에서는 신뢰성, 품질, 맞춤형 유연성이 핵심입니다. 플루토늄 2019년에 설립된 반도체 소재 공급업체로, 중국 포산에 본사를 두고 있으며 고정밀 웨이퍼 제품에 중점을 두고 있습니다.

이 회사는 실리콘 웨이퍼, 태양광 웨이퍼, 사파이어 웨이퍼, 화합물 반도체 웨이퍼, 유리 웨이퍼, 세라믹 웨이퍼 등 광범위한 제품 포트폴리오를 제공합니다. 생산 능력에는 실리콘과 유리 기판에 대한 대량의 월별 생산량이 포함되며, SOI, TSV, TGV, 에피택셜 공정과 같은 다운스트림 서비스를 지원합니다.

표준 기판과 맞춤형 솔루션을 모두 제공하는 원스톱 웨이퍼 공급업체를 찾는 회사나 연구 기관이라면 플루토세미가 평가해 볼 만한 후보가 될 수 있습니다.

요약

반도체 웨이퍼의 주요 유형을 이해하는 것은 로직, 메모리, 전력, 광자공학, MEMS 및 기타 도메인의 장치에 적합한 기판을 선택하는 데 필수적입니다. 주요 범주로는 벌크 실리콘, 에피택셜 실리콘, SOI, 화합물 반도체 기판(GAA, Gan, SiC, INP), 사파이어, 절연 유리 또는 세라믹 웨이퍼 등이 있습니다. 각 유형은 비용, 성능, 결함 허용 범위 및 공정 호환성 측면에서 상충 관계를 갖습니다.

공급업체를 결정할 때 재료 순도, 결함 수준, 웨이퍼 평탄도, 프로세스 지원 및 사용자 정의 기능과 같은 요소가 중요합니다. 이 맥락에서 플루토늄 다양한 웨이퍼 옵션과 관련 서비스를 제공하는 다재다능한 공급업체로 자리매김하고 있습니다.