[반도체 공정] 반도체? 이 정도는 알고 가야지:(8) Wafer test & Packaging 공정

[반도체 공정] 반도체? 이 정도는 알고 가야지: 

(8)Wafer test & Packaging 공정

SK하이닉스 취준생이라면 꼭 알아야하는 반도체 공정! 7번째 공정 포스팅에 이어, 마지막 공정 관련 포스팅을 준비했습니다. 함께 알아볼까요?

SK Careers Editor 한수정

여러분 다들 한 번쯤은 남자친구 혹은 여자친구에게 줄 편지와 선물 준비해보신 적 있으시죠? (잠시 눈물을 닦아봅시다..) 반도체를 완성하기 위한 마지막 두 공정이 이와 매우 비슷한데요.

선물을 주기 전에 정성스레 쓴 편지에 오탈자는 없는지, 빠진 선물은 없는지, 케이크의 상태는 양호한지 최종적으로 체크하는 단계 ☞ 반도체 공정에서는 “Wafer TEST공정”

포장은 선물의 완성! 선물을 주기 전 꼼꼼한 포장하는 단계 ☞ 반도체 공정에서는 “Packaging”

# Wafer TEST공정이란?

 Wafer TEST공정은 웨이퍼 상태에서 여러가지의 검사를 통해 각 칩들의 상태를 확인하는 과정을 말합니다. 지난 컨텐츠에서 살펴 본 공정과 최종적인 제품의 형태를 갖추는 패키징 공정 사이에 진행되는데요. 이 과정을 통해 웨이퍼 상태의 반도체 칩의 불량여부를 선별할 수 있고, 설계 상의 문제점이나 제조 상의 문제점을 발견해 수정할 수 있습니다. Wafer TEST공정을 거치면 이후 진행되는 패키징 공정 작업의 효율이 높아집니다.

# Wafer TEST공정의 네 단계

 Wafer TEST공정은 반도체의 수율을 높이기 위해 반드시 필요한 공정입니다. 수율은 쉽게 말해 웨이퍼 한 장에서 사용할 수 있는 정상적인 칩 수를 계산한 것인데요. 수율이 높을수록 생산성이 높다는 의미가 됩니다. 그러므로 높은 수율을 얻는 것은 매우 중요합니다. 그렇다면 Wafer TEST공정은 크게 어떻게 이루어져 있을까요?

 

1) EPM & WFBI

 EPM은 Electrical Parameter Monitoring의 약자로 반도체 직접회로(IC) 동작에 필요한 개별소자들의 전기적 직류 전압, 전류 특성의 파라미터를 테스트해 잘 작동하는지를 판별하는 과정입니다. WFBI는 Wafer Burn In의 약자로 웨이퍼에 일정 온도의 열을 가한 다음 AC/DC 전압을 가해 잠재적 불량 요인을 찾아내는 과정입니다. 이 두 과정을 통해 제품 초기에 발생하는 높은 불량률을 효과적으로 제거할 수 있습니다.

2) Hot & Cold Test

 전기적 신호를 통해 웨이퍼 상의 각 칩들에 이상이 있는지 판정합니다. 이상이 있는 칩 중 수선이 가능한 것들은 수선 공정에서 처리할 수 있도록 정보를 저장하는데요. 이 때, 특정 온도에서 발생하는 불량을 판별하기 위해 높은 온도 혹은 낮은 온도에서 테스트합니다.

3) Repair & Final Test

불량품에 대해서는 Electrical Rupture를 통해 Repair하고, 수선이 끝나면 Final Test를 통해 수선이 제대로 이루어졌는지 검증하고 양품인지 불량품인지를 최종적으로 판단합니다.

4) Inking

말 그대로 ‘잉크를 찍는 공정’입니다. 불량 칩에 특수 잉크를 찍어 육안으로 불량칩을 식별할 수 있도록 하는 과정인데, 과거에는 실제 잉크를 찍었지만 현재는 실제 잉크를 찍지 않고 전산화하여 관리하고 있습니다. 불량으로 전산 처리된 칩은 조립 작업이 진행되지 않으므로 시간이나 경제적 측면에서 긍정적인 효과가 있겠죠? Inking공정까지 마친 웨이퍼는 품질 검사를 거쳐 조립 공정으로 이동됩니다.

 

# Packaging공정이란?

Packaging공정을 더 세부적으로 나누면, Package공정과 Package Test공정으로 나눌 수 있습니다.반도체 칩은 전자기기의 구성품으로서 필요한 위치에 장착되어야 하기 때문에 적절한 모양으로 패키징되어야 하는데요. 외부의 전원 공급 및 입출력 신호 전류들이 흐를 수 있도록 만들어주어야 하고, 반도체 칩을 외부로부터 보호할 수 있어야 합니다. 

# Package공정의 여덟 단계

둥근 웨이퍼가 작은 반도체칩이 되기까지 다양한 과정을 거치게 되는데요. Package공정의 각 과정에 대해 조금 더 알아볼까요?

 

1) Back Grind

FAB작업이 완료된 두꺼운 웨이퍼를 얇은 다이아몬드 휠로 연마해 얇은 반도체가 될 수 있도록 만드는 과정입니다.

2) Wafer Saw

다수의 칩으로 되어있는 웨이퍼를 낱개의 칩으로 분리합니다.

3) Die Attach

분리한 칩 중에서 양품으로 선별된 개별 칩을 웨이퍼 상에서 떼어내어 외부와 전기적 연결 단자인 Substrate 기판에 접착합니다.

4) Wire Bond

칩의 단자와 Substrate의 단자를 전기적으로 연결해줍니다.

5) Mold

습기, 열, 물리적 충격 등으로부터 보호하기 위해 열경화성 수지인 EMC로 기판을 감싸줍니다.

6) Marking

레이저를 이용해 제품번호를 각인합니다.

7) Solder Ball Mount

PCB와 Package를 전기적으로 연결할 수 있도록 Substrate에 Solder ball을 부착해 아웃단자를 만들어 주는 과정입니다.

8) Saw Singulation

Substrate를 한 개의 개별 제품으로 분리해주는 과정으로, Package의 마지막 단계입니다.

#Package Test의 세 단계

이렇게 완성된 반도체는 최종적으로 Package Test를 거쳐야 하는데요. DRAM의 패키지 테스트 과정을 예시로 살펴볼까요?

 

1) DC Test & Burn-in 

DC Test는 설계 및 조립공정을 거치면서 발생된 불량을 선별하는 공정이며, Burn-in공정은 극한 조건을 가한 후 테스트를 진행함으로써 불량 가능성이 있는 제품을 사전에 검사하는 것입니다. 이 과정을 통과해야 반도체 칩이 들어가는 전자기기가 오류 없이 작동할 수 있는 신뢰성을 갖게 됩니다.

2) Main Test

 DC Test Burn in 을 통과한 제품들은 상온, 저온 공간에서 전기적 특성과 기능을 검사 받습니다. 특히 Main test에서는 반도체분야 국제표준인 JEDEC Spec을 맞추기 위한 까다로운 검사가 진행될 뿐만 아니라, 추가로 고객이 요구한 다양한 환경에 맞추어 테스트를 진행합니다. 이 테스트를 통과해야만 Final Test로 가게 됩니다.

3) Final Test 

고온에서 반도체의 전기적 특성과 기능을 검사 받는 과정으로 ‘완벽한 반도체’가 되기 위한 마지막 단계입니다. 

이번 포스팅을 마지막으로, 지금까지 반도체 공정에 대해 쭉 살펴보았는데요. 면접에서 반도체 공정 관련 질문이 들어온다면 자신 있게 대답하실 수 있었으면 좋겠습니다. SK Careers Journal에서 준비한 반도체 공정 포스트로 SK하이닉스에 더욱더 가까워지는 여러분이 되시길 바랄게요!