반도체 웨이퍼 다이싱 공정

상위 문서

1. 반도체
   1. 후공정
      1. 반도체 패키지 공정

Wafer Dicing

개요

반도체 전공정에서 만들어진 웨이퍼를 일정 크기의 패턴을 개개의 칩으로 분리시키는 공정을 dicing 공정이라고 한다. 과거에는 스크라이빙, 오늘날은 소잉을 주로 이용하고 있다. 미래에는 레이저나 플라즈마를 이용할 수도 있다.

Sawing

소잉

최근에는 웨이퍼를 테이프에 부착한 후 블레이드를 약 30000RPM 으로 회전시켜 웨이퍼의 두께를 100%까지 자르는 방법을 일반적으로 사용하고 있다. 블레이드에는 수 마이크로 직경의 다이아몬드 입자들이 붙어 있고(diamond tipped saw), 다이아몬드 입자와 실리콘 사이의 마찰력에 의해 기계적으로 웨이퍼를 절단하고 있다. 블레이드 두께는 약 15 um이다.

오늘날 다중칩 모듈 구조를 갖는 반도체 제품은 디바이스 두께가 45 um 이하이다. 다이싱 공정에서 미세한 기계적 결함만 발생하더라도 신뢰성에 문제가 발생한다.

실리콘은 취성이 크다. 따라서 sawing 공정을 하면 쉽게 칩핑 손상이 발생한다. sawing 속도를 감속하면 칩핑 손상은 줄어들지만 생산성이 저하되기 때문에 원가 부담이 생긴다. 하지만 sawing 속도가 너무 빠르면 다이싱 공정에서 기계적 결함이 발생한다. 따라서 최적치를 찾는 것이 어려운 과제이다.

chipping과 균열로 인해 Sawing을 할 때는 wafer 상의 dice 간에 추가적인 간격을 띄워놓아야 한다. 이 때문에 웨이퍼 면적이 낭비된다. chip이나 gouge의 발생을 제거하기 위해 상당한 세정을 해야 한다.

Scribing

스크라이빙

과거에 쓰던 방법. 휠을 이용하여 웨이퍼 두께의 80 - 90 % 정도를 자른 후, 황동 막대 등을 이용하여 개개의 칩으로 분리시킨 후 특별히 제작된 팩에 담아 다음 공정으로 진행하는 스크라이빙 한 후 브레이킹하는 방법을 사용하였다. 웨이퍼의 두께가 1/1000인치 이하일 때 이용할 수 있는 기술이다 보니, 오늘날은 sawing에 대체되었다,

미래

레이저 공정을 하면 어떨까... 하고 생각하기 쉽지만, 반도체 산업의 경우 생산 라인의 감가상각 기간이 짧기 때문에 1년 365일 하루 24시간 라인을 풀 가동하는 것이 현실이다. 레이저는 장시간을 요하지만 기계적인 sawing은 빠르기 때문에, 2016년 현재에도 기계적 결함이 많더라도 sawing을 택하고 있는 경우가 많다.

플라즈마 다이싱의 경우에도 비용이 막대하다는 단점이 있다. 또 금속 (예: 구리)의 플라즈마 처리는 제조 문제, 수율 제한을 생성할 수 있다.