웨이퍼(Wafer)란?

웨이퍼는 반도체 칩(다이, Die)을 만드는 데 사용되는 얇고 원형의 판입니다.

주로 실리콘으로 만들어지며, 반도체 제조 공정의 핵심 재료입니다.

웨이퍼는 모래에서 추출한 규소를 정제하여 만들며 규소를 녹여 잉곳(Ingot)이라는 기둥 모양의 실리콘 덩어리를 만들고, 잉곳을 얇게 썰어 웨이퍼를 만듭니다.

웨이퍼 표면을 매끄럽게 연마하고, 불순물을 제거하는 과정을 거쳐 최종 제품을 만듭니다.

1. 웨이퍼의 주요 특징
1) 재질: 고순도 실리콘(Si, 99.9999999% 이상)
2) 크기: 직경이 2인치(50mm)에서 12인치(300mm)까지 다양함
3) 두께: 공정에 따라 다르지만 일반적으로 0.5~1mm

2. 웨이퍼 제조 과정 (웨이퍼 팹, Wafer Fabrication)
1️⃣ 실리콘 정제 - 모래(실리카, SiO₂)에서 고순도 실리콘을 추출.

2️⃣ 잉곳(Ingot) 성장 - 초고순도 단결정 실리콘을 제조 (Czochralski 공법 사용). 기다란 실리콘 기둥(잉곳)을 성장시킴.

3️⃣ 웨이퍼 절단(Slicing) - 잉곳을 얇게 절단하여 원형 웨이퍼로 만듦.

4️⃣ 웨이퍼 연마 및 세정 - 표면을 매끄럽게 연마(polishing) 후, 세정(cleaning).

5️⃣ 산화(氧化, Oxidation) 및 공정 준비 - 산화막을 형성해 트랜지스터 제작 준비.

3. 웨이퍼 크기와 반도체 생산성

4. 웨이퍼 종류
☑ 단결정 실리콘 웨이퍼 (Single Crystal Wafer) - 일반적인 반도체 칩 제조에 사용됨.

☑ SOI 웨이퍼 (Silicon On Insulator) - 절연층 위에 실리콘을 얇게 올려서 성능 향상.

☑ 화합물 반도체 웨이퍼 (GaAs, SiC 등) - 고속·고주파 소자 (5G, 전력 반도체, LED 등)에 사용됨.

5. 웨이퍼에서 반도체 칩(다이) 생산 과정
 웨이퍼 → 다이(Die) → 반도체 칩(패키징 후 CPU, GPU 등)

1️⃣ 웨이퍼 위에 포토리소그래피로 회로 패턴 새김
2️⃣ 이온 주입 & 증착으로 트랜지스터 형성
3️⃣ 식각(Etching)으로 불필요한 부분 제거
4️⃣ 금속 배선(Metal Interconnect) 추가
5️⃣ 전기적 테스트 후 다이 절단(Dicing)
6️⃣ 개별 다이를 패키징하여 반도체 제품 완성