반도체 8대공정 패키징 공정

공부 출처는 삼성 반도체이야기, 네이버 빛의 디스플레이 블로그를 주로 참고했습니다.

반도체의 공정은 크게 8가지로 구성되어 있어 8대공정이라 불립니다.

웨이퍼 공정 - 산화공정 - 포토공정 - 식각공정 - 박막공정 - 금속공정 - EDS 공정 - 패키징 공정

이번 글은 패키징 공정에 대해서 다뤄보겠습니다.

패키징 공정

반도체 공정에서 패키징이란 반도체 칩을 탑재될 기기에 적합한 형태로 만든다는 의미입니다.

예를 들어 설명하면 집적회로는 두뇌에 해당하고 패키징은 신경계통이나 골격구조로 비유할 수 있습니다. 

이 패키징은 상호배선, 전력공급, 방열, 보호와 같은 역할을 합니다. 특히 고온, 고습, 화학약품, 진동, 충격에 잘 보호해야합니다.

여기서 IC칩은 웨이퍼에서 절단된 낱개의 칩입니다. Ball은 전기적 연결 구실을 하고 

리드프레임은 반도체 칩과 실리콘 기판 사이 전기 신호를 전달하고 외부의 습기나 충격 등으로부터 칩을 보호하는 골격 역할을 합니다.

패키징 공정의 순서는 다음과 같습니다.

1) Back Grinding

두꺼운 웨이퍼를 다이아몬드 휠로 적절한 두께로 갈아내는 공정입니다. 

2) Wafer Sawing

웨이퍼를 자르는 과정을 Sawing이라고 합니다. 웨이퍼에 바둑판처럼 만들어져 있는 실리콘 다이를 

다이아몬드 휠이나 레이저로 자르는 공정입니다. 

3) Die attach

칩을 떼어내어 외부와 전기적 연결 단자인 Substrate(리드프레임 or PCB)에 부착합니다.

4) Wire Bonding

칩단자와 Substrate를 금속연결공정(금선으로 연결)을 통해 연결합니다.

5) Molding

열, 습기와 같이 물리적 요인으로부터 보호하기 위해 성형(Molding) 공정을 거칩니다.

몰딩 공정은 수지로 구성된 EMC(Epoxy Molding Compound)에 고온을 가해 젤 상태로 만든 후 원하는 틀에 넣어 굳히는 공정입니다.

6) Marking

제품번호 등을 Laser를 이용하여 표면에 각인합니다.

7) Solder Ball Mount

PCB와 패키지를 전기적으로 연결하기 위해 Substrate에 Solder ball을 부착합니다. (땜질을 통해 Solder ball과 원하는 회로와 연결합니다.)

8) Saw Singulation

Substrate를 다이아몬드 휠로 개별 제품으로 분리합니다.

패키지 테스트란 패키지 형태로 만들어진 제품의 최종 불량 유무를 판단하는 검사입니다. 최종 관문이라고 할 수 있죠.

반도체를 검사 장비에 넣고 다양한 조건의 전압이나 전기신호, 온도를 가해 제품의 전기적 특성, 기능적 특성, 동작 속도등을 측정하여 

불량 유무를 구별합니다. 

패키지 테스트는 제품별로 다른데 DRAM을 기준으로 살펴보겠습니다.

1) Assembly Out

제품 종류, 수량, I/O 수(Bit 수) 등을 확인해 제품 검사지(Lot Card)를 작성하는 공정입니다.

2) DC test & Loading / Burn-in (& Unloading)

DC test는 FAB(반도체 생산) 및 조립공정을 거치면서 발생된 불량을 선별하는 공정입니다.

Burn in 이란 EDS공정 때 등장했었는데 불량 가능성이 있는 제품을 사전에 제거하기 위한 공정으로 제품에 고전압, 고온, 전기신호 등

극한 조건을 가하고 후에 별도의 테스트를 하여 양품과 불량품을 선별하여 신뢰성을 확보합니다.

3) MBT (Monitoring Burn-in & Tester)

MBT 공정은 극한 조건을 가하는 과정에 테스터 기능까지 추가된 공정입니다. 

Burn-in 공정에 비해 불량분석 기간을 단축할 수 있고 품질 불량을 강화할수 있습니다.

4) Post Burn Test

상온 및 저온 공간에서 전기적 특성 검사를 하는 공정입니다.

5) Final Test 

고온에서 전기적 특성 검사를 하는 공정입니다.

드디어 8대공정이 끝났네요. 좀 더 추가할 내용이 생기면 그때그때 추가하겠습니다.