◈ GaN 반도체 이야기--SiC Wafer 1편

◈ GaN 반도체 이야기--SSPA

◈ GaN 반도체 이야기--GaN 용어정리

이번 회차는 GaN 반도체의 기반석 역활을 하는 SiC(실리콘 카바이드) Wafer 이야기를 해보려 합니다.

5. SiC (Silicon Carbide) Wafer (탄화규소 웨이퍼)

웨이퍼란? 반도체 칩을 만드는 토대가 되는 얇은 원판을 의미 합니다.

웨이퍼 위에 전자회로를 새기는 공정을 거쳐 반도체 칩이 만들어 집니다.

종류도 다양 하여 Si, SiC, GaAa, GaN, 사파이어,다이아몬드등등이 있습니다.

어떤 베이스에 어떤 물질을 올리냐 따라, GaN On Si , GaN On SiC , GnAs On Si

SiC On Si ,SiC On SiC 등으로 표기 됩니다.

SiC는 높은 경도,높은 열전도율,높은 절연파괴강도, 낮은 열팽창계수 등으로

인해 고전압,고주파수,고온특성이 필요한 RF 반도체 Wafer에 많이 쓰입니다.

또한 SiC 자체도 위 특성으로 인해 GaN 와 함께 전력반도체 소재로 많이 쓰입니다.

참고로 SiC는 다이아몬드 다음으로 높은 경도를 가지고 있어,

복합장갑 및 방탄재 로써로 많이 사용 됩니다.

초기복합 장갑은 Al2O3(알루미늄 옥사이드)를 많이 사용 되었으나,

현재는 SiC 세라믹 장갑재가 보편적으로 사용 되고 있습니다.

또한 고온특성(내열온도 1400도씨) 과 낮은 열팽창 계수로 인하여,

고온을 견디어야 하는 레이저 반사경 과 극저온에서 변형이 거의 없는 관계로 인공위성 광학 반사경

재료로도 쓰입니다.

반사경.jpg

◈ GaN RF 웨이퍼 제조 공정.

웨이퍼가 있어야 GaN층을 올려 소자를 만들수 있겠죠.

아래은 Si 웨이퍼 제조공정 입니다만, Growwing을 빼고는 SiC 웨이퍼 공정 거의 같습니다.

*출처 : SK 실트론

1. SiC 웨이퍼 제조를 위한 Ingot & boule제조.

SiC ingot 과 Si ingot 생산방식이 틀립니다.

(Si Ingot은 아래 영상 참조)

출처 : SK 실트론

SiC Ingot은 PVT (Physical Vapor Transport) 방식이며, Sic 용융점이 2,500℃이상

이므로 Si처럼 녹여서 성장 시키는게 불가능하여, 진공상태에서 2,000℃에서 승화 시켜,

윗쪽의 냉각 된 씨앗결정을 증기상태로 응결시켜 단결정을 성장 시켜 만듭니다.

최대한 제조방법을 간단하게 풀어 썼는데, PVT에 관심 있으시분들은 따로검색 해보시길.......

그리고 SiC ingot은 그 형상 때문인지, ingot 보다는 boule이 많이 쓰입니다.

SiC Ingot 단계에서 가장 중요한 공정이 있습니다.

바로 도핑(Doping) 공정 입니다.

순수 Si,SiC는 전기가 거의 흐르지 안습니다.

하지만 정해진 불순물을 넣으면,전자가 쉽게 움직일 수 있는 환경을 만들어주게 되고,

그 결과 전도성(전기가 흐를 수 있는 성질)이 생깁니다.

즉 Wafer의 특성을 결정 짓는 공정 입니다.

도핑공정은 다음편에서 이어가도록 하겠습니다.

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