반도체 패키지와 테스트

 

▶반도체 후공정이란?

반도체 제품이 만들어지는 과정을 보면 반도체 제품이 원하는 기능을 할 수 있도록 칩을 설계해야 합니다.

그리고 설계된 칩을 웨이퍼 형태로 제작해야 합니다.

이때 웨이퍼에는 칩들이 반복되게 배열되어 있어서, 공정이  다 진행된 웨이퍼를 보면 격자 모양을 볼 수가 있는데, 격자 하나가 바로 한 개의 칩이 되는 것입니다.

칩이 크면 한 웨이퍼에서 만들어지는 칩의 개수는 작아지게 될 것이고, 칩의 크기가 작으면 웨이퍼에서의 개수가 많아지게 됩니다.

칩이 설계되어 웨이퍼로 만들어지게 되면 그다음 공정은 반도체 패키지와 테스트입니다.

웨이퍼 사진 from. naver

칩이 설계는 제조 공정이 아니므로 반도체 반도체 제품의 제조공정을 간략히 설명하면 웨이퍼 공정, 패키지공정, 테스트 순입니다.

이 때문에 반도체 제조의 프런트 엔드 공정이라고 하면 웨이퍼 제조공을 의미하고, 백엔드 공정이라고 하면 패키지공정, 테스트 공정순입니다. 

웨이퍼 제조 공정 내에서도  프런트엔드, 백엔드를 구분하는데, 웨이퍼 제조 공정 내에서 프런트 엔드는 보통 CMOS를 만드는 공정을, 백엔드는 CMOS를 만든 후에 진행되는 금속 배선 형성 공정을 의미합니다.

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▶테스트의 종류는 어떤 것이 있나요?

테스트는 테스트할 종류와 대상에 따라 웨이퍼 테스트, 패키지 테스트로 구별할 수 있지만, 테스트 항목에 대해서는 아래 표 1-1과 같이 온도별 테스트, 속도별 테스트, 동작별 테스트 이렇게 3가지 형태로 구별할 수 있습니다. 

 

 

표 1-1 테스트의 분류

온도별 테스트	속도별 테스트	동작별 테스트
Hot test	Core test	DC trst
Cold test	Speed test	AC test
Room test		Funtion test

반도체 패키지의 정의

전자패키징 기술은 모든 전자제품의 하드웨어 구조물로 정의하며 하드웨어 구조물은 반도체와 같은 능동소자와 저항과 캐패시터와 같은 수동소자로 구성됩니다.

전자 패키징 기술은 매우 폭넓은 기술로 편의상 다음과 같은 체계로 구분됩니다.

웨이퍼에서 칩들 잘라내는 것을 0차 레벨 패키지, 칩을 단품화하는 것을  1차 레벨 패키지, 단품을 모듈 또는 카드에 실장 하는 것을 2차 레벨 패키지, 단품과 모듈이 실장 된 카드를 시스템보드에 장착하는 것을 3차 레벨 패키지로 표현하면서 반도체 패키지의 체계를 광의적으로 정의하기도 합니다.

하지만 일반적으로 반도체 패키지는 이 전체 중에서 "웨이퍼에서 칩으로 잘라내고, 공정을 통해서 만들어진 것"을 의미합니다.

그리고 외부와 전기적 기계적 접속을 위해 솔더볼이나(FBGA 타입) 리드가 핀이 되어 있는 모양이(TSOP 타입) 요즘 가장 일반적인 반도체 패키지 형태입니다.

FBGA 타입 패키지 from.naver

TSOP 타입 패키지 from.naver

▶반도체 패키지 신뢰성 은 무엇인가요?

반도체의 품질은 제품의 규정된 요구 기준과 특성에 대해서 원하는 기준의 수준이나 그 이상을 만족시키는 것을 의미합니다.

반도체의 신뢰성은 제품이 규정된 요구기준과 특성에 대해서 주어진  기간 동안  그 기능을 수행할 수 있는지를 나타내는 척도입니다.

즉, 신뢰성은 제품 기능의 시간적 안정성을 나타내는 개념으로, 제품이 갖추어야 할  품질을 일정 기간  유지하고 고장에 이르는 일이 없이 고객 만족도를 확보하는 성질입니다. 

표 1-2 품질과 신뢰성의 차이점

구분	품질	신뢰성
시간개념	포함되지 않음	포함됨
관련 의미	제품특성	제품수명
대상분야	공정품질(현재)	시장품질(미래)
적용모델링	정규분포	지수,와이블,대수 정규분포
평가척도	불량률	수명,고장률,신뢰도
구분기준	양품/불량품	정상/고장

참조:반도체의 부가가치를 올리는 패키지와 테스트

저자:서민석

출판사:한올