반도체 산업(6)

소재란

장비가 반도체를 만드는 기계라면 소재는 만드는데 들어가는 재료를 의미한다.

| 소재           | 역할                   |
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| **실리콘 웨이퍼**  | 반도체를 만드는 기본 판        |
| **포토레지스트**   | 회로 패턴을 빛으로 찍기 위한 감광재 |
| **포토마스크**    | 웨이퍼에 찍을 회로 원판        |
| **특수가스**     | 식각·증착·세정 등에 사용       |
| **증착용 화학물질** | 웨이퍼 위에 필요한 막을 형성     |
| **CMP 슬러리**  | 웨이퍼 표면을 평평하게 연마      |
| **고순도 화학제품** | 세정·식각 등에 사용          |

실리콘 웨이퍼

가장 기본이 되는 소재다. 반도체는 보통 실리콘으로 된 둥근 원판 위에 회로를 만든다. 그 원판이 웨이퍼다.

한 장의 웨이퍼 위에 같은 반도체 칩을 여러 개 동시에 만든다. 웨이퍼 한 장에 GPU 100장이 들어갈 수 있다고 하면 공정이 끝나고 각각 잘라내면 개별 GPU칩이 되는 것이다.

웨이퍼는 표면이 조금이라도 불균일하거나 불순물이 섞이면 문제가 생길 수 있어 극도로 높은 순도와 극도로 평평한 표면이 필요하다.

포토레지스트

노광장비가 웨이퍼에 빛을 쏴서 회로 모양을 만든다. 그냥 실리콘에 빛을 쏜다고 회로가 생기지는 않는다. 먼저 웨이퍼에 빛에 반응하는 물질을 발라야하는데 이게 포토레지스트다.

흐름을 보면 웨이퍼에 포토레지스트를 도포하고 노광장비가 회로 모양대로 빛을 쏜다. 그러면 빛을 받은 부분과 받지 않은 부분의 화학적인 성질이 달라지게되고 일부를 제거하면 웨이퍼 위에 원하는 회로 패턴이 남게 되는 것이다. 그래서 노광기술과 포토레지스트 기술은 같이 발전해야하고 EUV 공정에는 EUV에 맞는 포토레지스트가 필요하다.

포토마스크

노광에서 빛을 쏠 때 그냥 비추는게 아니라 어떤 회로 모양을 만들 것인지에 대한 원판이 필요하다. 이게 포토마스크다.

특수가스

반도체 공장에서는 다양한 고순도의 가스를 사용한다. 식각, 증착, 세정, 불순물 주입 등에 가스가 필요하고 불소계, 희귀, 질소, 수소 등의 가스가 사용된다.

증착용 소재

앞서 증착을 웨이퍼 위에 얇은 막을 깐다고 했다. 이 막이 그냥 생기는게 아니라 원료가 되는 물질을 장비에 넣으면 화학반응을 이용해 웨이퍼 위에 막을 만드는 것이다. 그래서 증착 장비와 증착용 쇚가 하나의 세트라고 보면 된다.

CMP 슬러리

반도체는 여러 층을 계속 쌓다 보면 표면이 울퉁불퉁해질 수 있다. 이 상태로 다시 회로를 만들면 문제가 생길 수 있어 중간중간에 표면을 평평하게 갈아준다. 이 공정이 CMP이고 이 때 사용하는 연마액이 CMP 슬러리다.

세정용 화학물질

반도체 공정에서는 먼지 하나도 문제가 될 수 있어서 공정 중간중간에 웨이퍼를 세정한다. 이 때 초고순도 과산화수소, 불산 계열, 산/알카리 화학제품이 사용되는데 이 역시 고순도가 핵심이다.

수익모델

장비업체와는 약간 다르다. 장비는 공장을 지을 때 한번에 큰 돈을 주고 구매한다. 하지만 소재는 생산을 할 때 계속 소모된다. 그래서 소모성 매출 성격이 강하다.

장비와 소재의 차이

예를 들어 반도체 회사가 CAPEX를 줄였다면 장비 구매는 크게 줄어들 수 있다. 하지만 기존 공장을 계속 가동중이라면 소재는 계속 필요하다. 그래서 일반적으로 장비는 설비투자 사이클에 민감하고 소재는 공장 가동률이나 웨이퍼 생산량과 더 연결되어있다.