[반도체 패키징] Wafer level Package 공정(1) - 개요

지난 포스팅까지 Chip Level Package에 대해서 자세하게 알아보았습니다. 

이번 포스팅부터는 Wafer Level Package에 대해 알아보고자 합니다. 

 

Wafe level Package 공정

Wafe level Package는 Wafer 상태에서 패키지 공정을 진행하는 것 입니다. 이후에 하나씩 자세히 살펴보겠지만, 큰 맥락에서 어떤 종류의 Wafer level Package 공정이 있는지 알고 넘어갑시다.

 먼저 처음부터 끝까지 Wafer 상태에서 진행되는 공정인 Fan in Wafer level Chip Scale Package(WLCSP)와 Fan Out Wafer level Chip Scale Package(WLCSP)가 있습니다. 그리고 공정의 일부분을 Wafer 상태에서 진행하는 Redistribution Layer Package, Filp Chip Package, Through Silicon Via(TSV) Package 또한 넓은 범위에서 Wafer level Package 라고 볼 수 있습니다. 

 이렇게 많은 종류의 Wafer level Package가 존재하지만 Package의 타입에 따라 약간의 패턴이나 전해 도금 금속의 종류만 달라질 뿐, 전체적인 과정은 비슷합니다. 따라서 이제부터 주요 공정들을 하나씩 살펴본 후, 각 Package별 세부 공정을 살펴보도록 하겠습니다.

 

일반적인 공정의 진행 순서

일반적으로 Wafer level package는 다음과 같은 공정을 거쳐 만들어집니다. 

 

(스퍼터링을 위한) 포토공정 - 스퍼터링 - (전해도금을 위한) 포토공정 - 전해 도금 - 에칭

 

이번 포스팅에서는 각 공정을 간단하게만 설명하고 다음 포스팅부터 하나씩 자세히 보도록 합시다.

포토공정

스퍼터링과 전해도금 공정 전에 특성 위치에만 공정이 진행 될 수 있도록 특정 부분만 노출시켜주는 공정입니다. 

 스퍼터링 직전의 경우, Wafer Test가 끝난 Wafer가 패키지 공정으로 들어오면 필요에 따라 먼저 절연층을 Wafer에 형성시킵니다. 이후 포토 공정을 통해서 Chip Pad를 다시 한번 노출시키게 됩니다.

 전해도금 직전의 경우, 전해 도금 층을 선택적으로 형성시키기 위해 포토 공정에서 Photo Resist(PR)이라는 물질을 도포하여 패턴을 만들어 줍니다. 그 후 선택적으로 노출된 부분을 전해 도금 공정을 통해 금속층을 형성 시켜줍니다.

스퍼터링

그 이후, PVD(Physical Vapor Deposition) 공정의 일종인 Sputtering 공정을 이용해 금속층을 Wafer에 형성시키는데요. 이 금속층은 후속으로 형성될 전해도금된 금속층 Wafer의 접착력 향상, 금속간 화합을 막아주는 확산방지막, 정해도금 공정을 위한 전자의 이동 통로 등 여러가지 역할을 하게 됩니다. 

 

전해 도금

 전해 도금은 전기를 이용해서 웨이퍼 위에 금속층을 형성시키는 공정입니다. 이후에 자세히 설명하겠지만 전기적인 연결을 위한 금속 배선이나  접합부를 형성하기 위한 범프 같이 두꺼운 금속층을 만들 때 사용하는 공정입니다. 

 

스트립 & 에칭

 전해도금이 완료되면 포토 공정에서 도포한 Photo Resist(PR)을 벗겨내고 남아 있는 얇은 금속층들을 에칭으로 제거합니다. 이러한 과정을 통해 전해도금된 금속층들이 원하는 패턴을 가지고 웨이퍼 위에 형성 됩니다. 

 

세부 공정

 위의 일반적인 순서로 Wafer level Package 공정이 진행되지만 각 패키지 유형에 따라 공정에 약간의 차이가 존재합니다. Fan in WLCSP, Fan Out WLCSP, RDL, Filp Chip, TSV 등 여러가지 세부 공정들이 존재하며 앞에 언급한 기본 공정에 대해 설명하고 세부 공정에 대해 다루도록 하겠습니다.