[반도체 특강] 싱귤꽁 머니 카지노션(Singulation), 한 장의 웨이퍼가 여러 개의 반도체 칩으로 나뉘는 순간

꽁 머니 카지노는반도체칩이되기까지세번의변화과정을거칩니다.덩어리상태의잉곳(Ingot)을슬라이스해꽁 머니 카지노로만드는것이첫번째변화이고,전공정을통해꽁 머니 카지노전면에트랜지스터가새겨지는것이두번째변화이지요.마지막으로패키징공정에서꽁 머니 카지노가개별반도체칩으로나뉘어짐으로써비로소반도체칩이됩니다.후공정에해당하는패키지제조공정에서는꽁 머니 카지노를육면체모양의개별칩으로나누는다이싱(Dicing)작업을진행합니다.이러한꽁 머니 카지노의개별칩화를싱귤꽁 머니 카지노션(Singulation)이라고하며,웨이퍼판을하나하나의직육면체로만들기위해톱질(Sawing)하는것을다이소잉(DieSawing)이라고합니다.최근에는반도체의집적도가높아짐에따라웨이퍼의두께가얇아지면서싱귤꽁 머니 카지노션작업도점점더어려워지고있습니다.

1. 꽁 머니 카지노 다이싱(Dicing)의 발전

<그림1 개별칩으로 분리(Singulation)하는 꽁 머니 카지노 다이싱 방식의 변천

전공정과 후공정은 서로 다양하게 영향을 주고받으면서 발전합니다. 후공정의 발전은 전공정에서 꽁 머니 카지노 상의 다이(Die, 육면체 형태로 분리된 칩) 구조나 위치, 또는 다이 상에서 패드(전기 연결 통로)의 구조나 위치를 결정하는 요인이 됩니다. 반대로 전공정의 발전은 후공정에서 꽁 머니 카지노를 백그라인딩(Back Grinding)하거나 다이소잉하는 절차 및 방식에 변화를 주지요. 이에 따라 왜소해지는 패키지의 외형은 후공정에도 커다란 영향을 끼칩니다. 패키지 외형의 변화에 따라 다이싱을 몇 번 할 것인지, 어떤 절차를 거쳐 어떤 종류의다이싱을 할 것인지도 결정짓게 됩니다. ▶[반도체 특강] 경박단소(輕薄短小), 반도체 슬롯사이트의편 참고이번 시간에는 칩 싱귤꽁 머니 카지노션이 발전되는 양상에 따라 5단계의 다이싱 방식을 소개하겠습니다.

2. 스크라이브 다이싱(Scribe Dicing)

<그림2 초창기 스크라이브 다이싱 방식: 스크라이빙 후 물리적 분리(Breaking) @ 직경이 6인치 이하 꽁 머니 카지노

초창기에는 웨이퍼에서 트랜지스터가 새겨진 다이(Die, 육면체의 반도체 칩)를 분리해내는 방법으로서 외부 힘을 가하는 방식인 브꽁 머니 카지노킹(Breaking)만을 실시했습니다. 그러나 이런 방식은 웨이퍼로부터 분리되는 다이에 칩핑(Chipping, 모서리가 작게 깨짐)이나 크랙(Crack, 금이 감) 등의 손상을 일으켰습니다. 그뿐만 아니라 금속층의 버(Burr, 절삭 후 생기는 그루터기)가 충분히 제거되지 않아 절단면이 거칠어진다는 문제점이 있었지요.

이를 방지하기 위해 브꽁 머니 카지노킹하기 전에 반 정도 깊이로 웨이퍼 표면을 블꽁 머니 카지노딩하는 스크라이빙(Scribing) 방식을 적용합니다. 스크라이빙이란 블꽁 머니 카지노드 휠(Blade Wheel, 원형 칼날)을 이용하여 웨이퍼 전면을 톱질(Half Cutting)해 미리 홈을 내는 것을 의미합니다. 이처럼 다이와 다이 사이를 스크라이빙한 후 부러뜨려서(Breaking) 개별 칩으로 분리하는 방식은 주로 6인치 이하 초창기 웨이퍼에서 사용됐습니다.

3. 블꽁 머니 카지노드 다이싱(Blade Dicing 혹은 Blade Sawing)

<그림3-1 블꽁 머니 카지노드 다이싱(혹은 블꽁 머니 카지노드 소잉) 방식 @ 보편적인 고전방식

스크라이브 다이싱은 이후 블꽁 머니 카지노드를 2~3번 연속으로 이용하는 블꽁 머니 카지노드 다이싱(혹은 톱질한다는 의미로 소잉이라고도 함)방식으로 발전했습니다. 스크라이빙 후 Breaking할 때 칩핑(Chipping)이 생기는 단점을 보완해, 싱귤꽁 머니 카지노션 작업시 다이를 보호할 수 있도록 하는 방식입니다. 이를 스텝 다이싱(Step Dicing)이라고도 할 수 있는데, 첫 번째 블꽁 머니 카지노딩을 한 이후에 브꽁 머니 카지노킹하는 대신, 두 번째 스텝으로 다시 블꽁 머니 카지노딩을 실시하지요.

<그림3-2 블꽁 머니 카지노드 다이싱(소잉)시의 필름 탈부착

또한 블꽁 머니 카지노딩 진행 시에 웨이퍼나 다이가 외부 데미지로 손상되지 않도록 사전에 웨이퍼에 접착 테이프를 부착해 더욱 안전하게 싱귤꽁 머니 카지노션을 진행합니다. 웨이퍼의 전면에 테이프를 부착하는 백그라인딩(Back Grinding)과 반대로, 블꽁 머니 카지노드 다이싱에서는 웨이퍼의 후면에 다이싱 테이프를 붙입니다. ▶[반도체 특강] 백그라인딩(Back Grinding), 프라그마틱 슬롯사이트의 두께를 결정이 후면 테이프는 다이 본딩(Die Bonding, 분리된 칩을 PCB나 리드 프레임에 붙이는(Mounting) 것)을 진행하면 저절로 테이프를 떼어내는 효과가 있답니다. 블꽁 머니 카지노딩을 할 때는 마찰이 심하므로 비(非)이온 정제수(DI Water)를 사방에서 계속 뿌려주어야 합니다. 또한 블꽁 머니 카지노드 휠에는 다이아몬드 알갱이를 단단히 붙여서 고체 실리콘을 더욱 잘 파내도록 합니다. 이때, 파낸 도랑의 폭인 커프(Kerf: 블꽁 머니 카지노드의 두께)가 스크라이브 라인(Scribe Line)의 폭을 넘어 비뚤배뚤하게 되어서는 안됩니다.

블꽁 머니 카지노드 소잉은 최근까지 가장 많이, 그리고 가장 오랜 기간 사용된 고전 방식으로 빠른 시간 내에 많은 양의 웨이퍼를 잘라낼 수 있다는 장점이 있습니다. 다만 웨이퍼를 파내는 피딩 속도(Feeding Speed)를 지나치게 올리면 외부 데미지로 모서리가 깨지는 칩핑(Chipping)이 심해지므로 블꽁 머니 카지노드 휠의 회전수는 분당 3만 회 정도로 조절해야 합니다. 이처럼 반도체 공정 기술은 오랜 기간 시행착오를 거쳐서 쌓인 노하우로 이루어지는 경우가 많습니다(다음 다이 본딩 편에서는 다이싱과 연관된 다이 접착 필름(DAF, Die Attach Film)을 다룹니다).

4. DBG(Dicing Before Grinding): 다이싱 순서 변경 방식

<그림4 기존 블꽁 머니 카지노딩 다이싱 방식의 문제점을 보완한 DBG(Dicing Before Grinding) 방식

웨이퍼의 직경이 12인치로 늘어나고 두께가 매우 얇아지자, 8인치 웨이퍼에서는 블꽁 머니 카지노드 다이싱을 해도 크게 문제가 되지 않았던 칩핑이나 크랙 현상이 문제가 되기 시작합니다. 그에 따라 웨이퍼에 가해지는 물리적인 데미지를 획기적으로 줄이기 위해 기존 다이싱의 표준 프로세스 대신 DBG(Dicing Before Grinding) 방식의 프로세스를 도입합니다. 이는 블꽁 머니 카지노드 다이싱에서 진행했던 블꽁 머니 카지노딩을 2~3번 연속적으로 하지 않고, 1차 블꽁 머니 카지노딩을 실시한 후에 백그라인딩(Back Grinding)으로 웨이퍼 두께를 얇게 조절하면서 칩이 분리될 때까지 연삭(Grinding)을 계속해나가는 방식입니다. 이는 기존 블꽁 머니 카지노딩 다이싱 방식보다 진보된 것으로, 두 번째 블꽁 머니 카지노딩 시의 데미지를 줄이는 효과가 있어 웨이퍼 레벨 패키징에서 보편화돼 있습니다.

5. 꽁 머니 카지노저 다이싱(Laser Dicing)

<그림5 일반 꽁 머니 카지노저(Conventional Laser) 다이싱(Grooving) 방식과 꽁 머니 카지노저 스텔스 다이싱(Stealth Dicing, SD) 방식의 비교

WLCSP(Wafer Level Chip Scale Package) 공정 등에 적용하는 다이싱으로는 꽁 머니 카지노저를 이용하는 방식이 있습니다. 이는 칩핑, 크랙 발생량이 적어 칩의 품질이 뛰어나지만, 웨이퍼 두께가 100μm 이상인 경우는 생산성이 낮기 때문에 그 이하 규격(얇은 두께)의 웨이퍼에서 많이 사용됩니다. 꽁 머니 카지노저 다이싱은 높은 에너지를 갖고 있는 꽁 머니 카지노저를 웨이퍼의 스크라이브 라인에 쬐어 실리콘을 파내는 방식으로 이루어집니다. 그런데 보통 웨이퍼 표면에 열이나 꽁 머니 카지노저의 물리적 접촉에 의한 데미지가 가해지는 일반 꽁 머니 카지노저 (Conventional Laser) 방식에서는 홈(Grooving)이 발생되면서 전면에 절삭된 실리콘 부스러기(Debris)가 달라붙게 됩니다. 따라서 이를 방지하기 위해 사전에 웨이퍼 표면을 코팅해야 합니다. 일반 꽁 머니 카지노저 방식은 웨이퍼 표면을 직접 절삭한다는 의미에서는 블꽁 머니 카지노드 다이싱과 개념적으로 유사하다고 할 수 있습니다.

꽁 머니 카지노저스텔스다이싱(SD,StealthDicing)은웨이퍼내부를꽁 머니 카지노저에너지로먼저절삭한후에겉에붙여둔테이프에외압을가함으로써표피를끊어지게해칩을분리하는방식입니다.후면에부착된테이프에압력을가하면확장된테이프에의해웨이퍼가순간적으로위로휘어지면서칩들이개별로싱귤꽁 머니 카지노션됩니다.이방식은꽁 머니 카지노저로표면을직접다이싱할때생기는부스러기가없고,잘리는라인폭인커프(Kerf)역시좁기때문에그만큼웨이퍼상에많은칩을넣을수있습니다.그뿐만아니라전반적인다이싱품질을결정짓는칩핑및크랙발생량도적어서향후대세적인기술이될것으로보입니다.

6. 플라즈마 다이싱(Plasma Dicing)

플라즈마 다이싱은 가장 최근에 발전되고 있는 다이싱으로 팹(Fab) 공정의 플라즈마 식각을 이용한 방식입니다. 액체가 아닌 준기체상태 물질을 사용하기 때문에 환경에 유리하고, 웨이퍼 전체에 일시에 적용하기 때문에 칩당 싱귤꽁 머니 카지노션 해내는 속도도 빠른 편이라고 할 수 있습니다. 원료로 화학반응 가스를 사용하고 복잡한 식각 공정을 거쳐야 하는 등 절차상 번거로움이 있지만, 크고 작은 외부 데미지를 동반하는 블꽁 머니 카지노드 다이싱이나 꽁 머니 카지노저 다이싱과 달리 외부 데미지가 전혀 없다는 장점이 있습니다. 이는 불량률을 저감시켜 칩 개수의 증가 효과로도 이어지지요.

최근에는꽁 머니 카지노두께가30μm까지감소하고있고,반도체박막으로구리(Cu)나저유전상수물질(Low-K)이다수사용되면서공정후그루터기(Burr)발생방지의차원에서도플라즈마다이싱방식이더욱선호될것으로보입니다.플라즈마다이싱의기술도더욱발전해가고있어서식각마스크를사용하지않고도식각공정을활용할수있는방식으로진화하고있습니다.

※본 칼럼은 반도체/ICT에 관한 인사이트를 제공하는 외부 전문가 칼럼으로, SK하이닉스의 공식 입장과는 다를 수 있습니다.