쉽게 알아보는 반도체 8대 공정 2탄

쉽게 알아보는 반도체 8대 공정 2탄: 이수빈 / 기사승인 : 2021-02-09 00:27:40

반도체가 만들어지기 위해서는 8가지의 공정을 거쳐야 한다. 이러한 절차를 '반도체 8대 공정'이라고 하는데, '쉽게 알아보는 반도체 8대 공정 1탄'에서 웨이퍼 제조 공정, 산화 공정, 포토 공정, 식각 공정에 대해 알아보았다. 따라서 나머지 4개의 공정을 알아보도록 한다.

관련 기사: 쉽게 알아보는 반도체 8대 공정 1탄

5. 증착, 이온 주입 공정
증착 공정이란 회로 간의 구분과 연결, 보호 역할을 하는 박막(thin film)을 만드는 과정이고, 이온 주입 공정이란 반도체가 전기적인 특성을 갖도록 만드는 과정이다.

증착 공정에서는 웨이퍼에 분자 또는 원자 단위의 박막을 형성하는데, 박막은 회로 간 전기적인 신호를 연결해주는 금속막층과 내부 연결층을 전기적으로 분리하거나 오염원으로부터 차단시켜주는 절연막층으로 구분된다.

이온 주입 공정에서는 웨이퍼를 반도체로 만들어 주며, 전기적인 성질을 가지도록 한다. 이온을 미세한 가스 입자로 만들어 원하는 깊이만큼 웨이퍼 전면에 균일하게 넣어주며 n형, p형 반도체가 형성된다.

6. 금속 배선 공정
금속 배선 공정이란 반도체 회로에 전기적 신호가 잘 전달되도록 금속선을 연결하는 과정이다.

금속 배선 공정은 반도체의 회로 패턴을 따라 금속선을 이어주는 과정이다. 반도체에 들어가는 금속 재료는 웨이퍼와의 부착이 쉬워야 한다. 또, 전기 저항이 낮아야 하고 열과 화학적으로 안정되어야 한다. 게다가 패턴 형성이 용이해야 하며, 신뢰성이 높고 제조가격이 적당해야 한다는 조건이 있다. 실제로 이 모든 조건을 충족하는 금속은 알루미늄, 티타늄, 텅스텐 등이다.

금속 배선은 증착을 통해 이루어지는데, 금속을 진공 챔버에 넣고 낮은 압력에서 끓이거나 전기적 충격을 주면 금속은 증기상태가 된다. 이때 웨이퍼에 진공 챔버를 넣으면 얇은 금속막이 형성된다.

7. EDS(Electrical Die Sorting) 공정
EDS 공정이란 전기적 특성 검사를 통해 개별 칩들이 원하는 품질 수준에 도달했는지 확인하는 공정이다.

EDS 공정은 크게 4단계로 나눌 수 있다.

1) ET Test&WBI
개별 소자에 전기적 직류 전압, 전류 특성의 파라미터를 테스트해 동작 여부를 판별하는 단계이다.

2) Hot/Cold Test
전기적 신호를 통해 웨이퍼 상의 칩이 특정 온도에서 정상적으로 동작하는지 판별하는 단계이다.

3) Repair/Final Test
수선 가능으로 판정된 칩들을 수선한 후 Final Test 공정을 통해 양/불량 최종 판단을 하는 단계이다.

4) Inking
불량 칩을 맨눈으로 식별할 수 있게 특수 잉크로 표시하는 공정이다.

총 4가지 공정을 마친 웨이퍼는 건조된 후, QC(Quality Control)검사를 거쳐 조립공정으로 옮겨지게 된다.

8. 패키징(Packaging) 공정
패키징 공정은 반도체 칩이 외부와 신호를 주고받을 수 있도록 길을 만들고, 다양한 외부환경으로부터 안전하게 보호받는 형태로 만드는 과정이다.

전 공정을 통해 완성된 웨이퍼의 반도체 칩은 낱개로 하나하나 잘라내는데, 이것을 베어 칩(bare chip) 또는 다이(die)라고 부른다. 하지만, 이 상태의 칩은 전기신호를 주고받을 수 없기 때문에 신호를 주고 받을 수 있도록 길을 만들어 주는 과정이 필요하다. 패키지 공정은 크게 4단계로 이루어진다.

1) 웨이퍼 절단
웨이퍼를 낱개의 칩으로 분리한다. 각 칩은 스크라이브 라인(Scribe Line)으로 구분되는데, 이 라인을 따라 웨이퍼를 다이아몬드 톱이나 레이저 광선을 이용해 절단한다.

2) 칩 접착(Die Attach)
절단된 칩들은 리드 프레임 또는 PCB 위에 옮겨진다. 리드프레임은 반도체 칩과 외부 회로 간 전기신호를 전달하고, 칩을 보호해주는 역할을 한다.

3) 금선 연결
반도체의 전기적 특성을 위해 기판 위에 올려진 반도체 칩의 접점과 기판의 접점을 가는 금선을 사용하여 연결하는 공정이다.

4) 성형 공정
열, 습기 등의 물리적인 환경으로부터 반도체 집적회로를 보호하고, 원하는 형태의 패키지로 만들기 위한 성형 공정을 거친다.

이것으로 반도체를 만들기 위한 8대 공정이 모두 끝났다.