반도체 8대 공정 패키징 공정

반도체 8대 공정 패키징 공정

반도체 8대 공정의 마지막 공정이 패키징 공정은 외부로부터 반도체를 보호하는 패키징을 하는 과정이다.

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앞선 7가지의 공정을 통해 완성된 웨이퍼의 반도체 칩을 낱개로 잘라낸다. 이렇게 잘라낸 칩을 베어칩(Bare Chip) 또는 다이(Die)라고 한다.

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이렇게 잘라낸 칩은 외부와 전기신호를 주고받지 못하는 상태이고 외부 충격에 손상을 입기 쉽다. 그래서 외부와 전기 신호를 주고받을 수 있도록 길을 만들어주고 외부로부터 보호해 주는 과정을 패키징(Packaging)이라고 한다.

[사진=pexels]

패키징 공정은 크게 5가지로 분류할 수 있다.

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웨이퍼 절단 (Wafer Sawing)

우선 웨이퍼를 낱개의 반도체 칩으로 분리해야 한다. 웨이퍼 위에는 수백 개의 칩이 촘촘히 배열되어 있고 각 칩은 스크라이브 라인(Scribe Line)으로 구분되어 있다.

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이 스크라이브 라인을 따라 웨이퍼를 다이아몬드 톱이나 레이저 광선을 이용해 절단한다. 이렇게 웨이퍼를 톱을 이용해 잘라낸다고 해서 Wafer Sawing 도는 Dicing이라고 불린다.

칩 접착 (Die Attach)

낱개로 불리된 반도체 칩은 리드 프레임(Lead Frame) 혹은 PCB(Printed Circuir Board) 위에 옮겨진다. 리드프레임은 반도체 칩과 실리콘 기판 사이 전기신호를 전달하고 외부 습기나 충격 등으로부터 칩을 보호하고 지지해 주는 골격 역할을 한다.

금선 연결 (Wire Bonding)

반도체 칩과 리드 프레임은 금선 연결 공정으로 연결된다. 반도체의 전기적 특성을 위해 기판 위에 올려진 반도체 칩의 접점과 기판의 접점을 가는 금선을 사용하여 연결하는 공정이다.

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금선 연결 방식 외에 최근에는 플립 칩 방식(Flip Chip Package)을 사용하는 추세이다. 반도체의 속도를 향상시키기 위해 칩의 회로와 기판을 직접 볼 형태의 범포(Bump)로 연결하는 패키징 방식이다.

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이 기술은 금선 연결 방식보다 전기 저항이 작고 속도가 빠르며 작은 폼 펙터(Form Factor)도 구현이 가능하다는 장점이 있다. 범프의 소재는 주로 금(Au) 또는 솔더(Solder, 주석/납/은 화합물)가 사용된다.

성형 (Molding)

금선 연결까지 끝나면 열, 습기 등의 물리적인 환경으로부터 반도체 칩을 보호하고 원하는 형태의 패키지로 만들기 위해 성형 공정을 거친다. 반도체가 사용될 제품에 적합한 형태로 화학수지로 밀봉하는 과정이다.

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화학수지로 밀봉하는 작업이 끝나면 우리가 흔히 보는 반도체의 모양을 볼 수 있다.

패키지 테스트 (Package Test)

다 만들어진 반도체 칩이 정상적으로 작동하는지 확인하기 위해 테스트를 수행한다. 완성품을 테스트하는 것이기 때문에 파이널 테스트(Final Test)라고도 불린다.

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다양한 조건의 전압이나 온도, 습도 등의 조건을 걸어주어 반도체 칩의 전기적, 기능적 특성 및 동작 속도를 측정한다. 또한 테스트 데이터를 분석해 제조공정이나 조립공정에 피드백해 제품의 질을 개선하는 역할도 한다.

[반도체의 주 사용 예인 스마트폰.사진=pexels]

최근 2년마다 트랜지스터 집적도가 2배씩 높아진다는 무어의 법칙이 한계에 다다르면서 패키징 공정이 차세대 기술로 주목받고 있다. 더 이상 반도체 칩을 작게 만드는 것이 한계라는 것이 밝혀지면서 패키징 기술에서 집적도를 높이는 방법이 꾸준히 연구 중이다.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(출처:http://www.e-focus.co.kr/news/articleView.html?idxno=8463)