[[반도체|반도체 제조 공정
Semiconductor Fabrication
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1. 개요
반도체 공정에서 백엔드 공정(Back-end Process, 후공정, 後工程)은 프론트엔드 공정 에서 완성된(하지만 아직 Wafer 위에 있는 상태인) Device 를 Chip 단위로 잘라 Packaging 하고 테스트하는 공정을 의미한다.
세부적으로는 Dicing (또는 Wafer sawing), Testing, Packaging 으로 나누어 지지만 해당 단계의 주요 골자는 Packaging 에 몰려있다.
해당 부분을 Post-Fab 으로도 부르며, 비슷한 이름인 Back-end of Line(BEOL) 은 프론트엔드 공정의 일부로 백엔드 공정과는 또 다르다. 설계 이후 부분이다보니 헷갈리기 쉬운 부분이다. 차이점을 보자면 BEOL 은 클린룸에서 진행되지만, 백엔드는 클린룸 밖에서 진행이 가능하여 다른 회사에 외주로도 진행할 수 있다.
2. 현황
해외에서는 백엔드만 전문으로 하는 대기업도 존재하고 있으나, 국내에서는 소수의 업체가 백엔드를 담당한다. 산업 구조상 백엔드 기업은 양산 및 유통에 기여하게 되는데, 국내 대기업은 기술 유출 방지를 위해 자체 진행을 하는 경우가 많다보니 규모가 커지기 힘든 점이 크다. 국내에는 시그네틱스 한국지사, 에이팩트 같은 기업이 있다.동일한 이유로 테스트를 전문으로 하는 테스트하우스의 규모도 작은 편이다.
3. 직업
국내에서는 관련 직군이 잘 알려져 있지 않다. 해당 직무를 직접을 명시하여 찾지 않는 이상은 정보를 얻기 힘들다.대한민국 굴지의 세계적 대기업인 삼성전자, SK 하이닉스의 백엔드 엔지니어로 입사할 수 있다. 그 외 OSAT 업체의 백엔드 엔지니어 또는 백엔드 장비 업체의 엔지니어로 입사할 수 있다.
4. 단계
반도체라고 하면 프론트엔드와 관련한 지식만 아는 경우가 많은데, 때문에 백엔드 각 공정 단계를 간단하게 보는 경향이 있다. 그러나 대량 생산이 진행된다는 점을 고려하면 이 과정은 사실 굉장히 복잡하다.정확히는 양산이 아닌, 시제품의 생산 단계가 굉장히 빡빡하다. 각 단계별로 측정이 진행되며, 결과가 국제 규격이나 성능 시험을 통과하는지 여부도 확인해야 한다. 사실 이 과정에서 앞단에 관련 결과를 통보하는 역할도 하다보니 안 좋은 소리를 가장 많이 듣는 부분이기도 하다.
4.1. Wafer Sawing
프론트엔드에서 공정이 완료된 웨이퍼를 자르는 작업이다. 웨이퍼 하나에 수천 ~ 수만 개의 반도체 소자가 존재하므로 자르는 것에 정교함을 요구한다.웨이퍼에서 잘라진 조각을 die라고 부른다.
4.2. Die 접착
앞서 자른 다이를 리드 프레임이라는 구리 판 위에 접착시키는 과정이다. 실버 에폭시 등의 접착제를 사용하여 일정 시간이 지나 굳으면 작업이 완료된다.4.3. Wire Bonding
전기 전도도가 높은 전선으로 반도체 소자를 리드 프레임에 연결하는 작업이다. 소자의 크기가 워낙 작다보니 리드 프레임과 연결을 해주지 않으면 입력/출력과 연결이 불가능하기 때문에 진행하게 된다.이때 사용되는 선의 굵기는 굉장히 얇아서 조금만 충격을 받아도 끊어진다. 보통 금을 이용하면 0.0254 mm (25.4 μm/1 mil) 정도가 된다고 한다.
최근의 반도체 소자는 external pin의 수가 몇백 개씩 되다 보니 pin-out에 맞는 연결에 시간이 조금 걸리게 된다. 하나하나로 따지면 별로 길지 않지만, 몇백만 개 수준이 되면 증가 시간이 상당하다.
4.4. 몰딩
와이어 본딩 결과물을 보호하기 위해 플라스틱의 일종인 EMC (Epoxy Molding Compound)를 이용하여 전체를 감싸는 작업이다.삼성 SDI - EMC대학 등에서 트랜지스터 소자로 실험을 진행할 때 흔히 보이는 소자들의 검은색 플라스틱 부분이 이에 해당한다.
4.5. 도금
솔더링(납땜)이 잘 될 수 있도록 tin plating을 하는 과정이다.4.6. 트림 & 폼
Singulation과 trim & form 공정을 통해 리드프레임의 필요 없는 부분을 잘라낸 뒤 구부려주는 과정이다.4.7. 완성
PCB 혹은 FPGA에 부착되는 반도체 소자의 형태가 완성된다.4.8. 품질 테스트
완성된 반도체에 대한 다양한 표준성 검사가 진행되는 단계다. 이를 전문적으로 하는 기업을 테스트 하우스(test house)라고 부른다.예를 들면 정전기 방전 내성 test, latch-up test, 온도 내성 rest, RF 고주파 대역에서의 수명 테스트, 물리 내구성 시험 등 다양한 종류가 있다.
이러한 시험 등은 국내/국제 표준 검사서 규격에 따라 진행되며, 보통 여러 회차의 결과 중 몇 회 통과 등의 방식으로 결과가 통보된다.