반도체공정 (Packaging)

소개

반도체공정 레포트입니다.
대학원 생활동안 1년간 준비해온 반도체공정에 관한 총정리입니다.
이 레포트는 총 6 시리즈로 준비되어 있으니, 필요한 부분을 골라서
레포트를 쓸때나 전공공부하실때 유용하게 사용하시기 바랍니다.
이 부분은 패키징에 관한 내용입니다.

목차

< Wafer testing >

1. In-Line parametric test
(1) Wafer test structures
(2) Interpreting parametric data
(3) Data trends
(4) Wafer level reliability
(5) In-line parametric test equipment
(6) Wafer positioning

2. Wafer sort
(1) Performing wafer sort
(2) Bincode number
(3) Wafer sort tests

3. Yield
(1) Larger wafer diameter
(2) Increased die size
(3) Increase in number of processing steps
(4) Shrinking feature sizes
(5) Crystal defects

4. Wafer sort yield models
(1) Poisson`s model
(2) Murphy`s model
(3) Seed`s model

< Traditional assembly >

1. Backgrind

2. Die separation

3. Die attach
(1) Chip bonding

4. Wire bonding
(1) Thermocompression bonding
(2) Ultrasonic bonding
(3) Thermosonic ball bonding
(4) Wirebond quality measures

< Traditional packaging >

1. Plastic packaging

2. Ceramic packaging
(1) Refractory ceramic
(2) Laminated ceramic

< Advanced assembly and packaging >

1. Flip chip

2. Ball grid array (BGA)

3. Chip on board (COB)

4. Tape automated bonding (TAB)

5. Multichip module (MCM)

6. Wafer level packaging

7. Packaging materials
(1) Solder materials
(2) Ceramic materials

8. Packaging의 기술적 흐름과 미래 기술 방향

9. Wafer level에서 packaging 된 상태에서 특성 변화와 reliability
(1) Effect of wafer level packaging on 5GHz digital signals
(2) Reliability requirements

본문내용

(2) Ultrasonic bonding

Ultrasonic bonding은 ultrasonic energy와 압력을 가지고 wire와 pad 사이에 wedge bond를 형성한다. 이 bond은 Al wire/Al pad 나 Au wire/Al pad 같은 금속과 비금속간의 bonding을 형성한다. Thermocompression bond와 비슷하게 capillary 샤ㅔ아래의 groove에서 wire를 feed 받아서 pad에 위치한 뒤 60kHz의 ultrasonic 주파수의 rapid mechanical vibration과 압력을 인가하여 metallurgical bond를 형성한다. 이 기술은 substrate을 가열하지는 않는다. Bond가 형성되고 나서 wire를 끊고 다른 leadframe으로 이동한다(see fig.4.3).

Figure 4.3 Ultrasonic wirebonding sequence

(3) Thermosonic ball bonding

Thermosonic ball bonding은 ultrasonic vibration, heat 그리고 압력을 결합하여 ball bond를 형성하는 기술이다. Substrate은 약 150℃ 온도를 유지한다. Thermosonic ball bond는 tungsten carbide나 ceramic material로 만들어진 capillary tip을 가지고 있다. 이 tip은 가운데 구멍을 통해서 vertical하게 순도 높은 Au wire를 공급한다. 구멍을 통해서 나온 wire는 가열되어 녹아서 tip 끝에 ball 형태로 맺히게 된다. Bonding하는 동안 ultrasonic energy와 압력이 인가되어 Au wire ball과 이 pad 사이에 metallurgical bond가 형성된다(see fig.4.4). Ball bonding이 완성된 후 wire는 끊어지고 다시 다음 die bonding pad로 옮겨져 bonding이 시작된다. 이 ball bond/wedge bonding sequence는 bonding pad와 inner lead pad 사이의 wire loop size를 조절하는데 용이하고 이것은 얇아지는 IC package에서 아주 중요하다.
는다.

참고자료

· (1) Introduction to microelectronic fabrication, Jaeger, Prentice Hall
· (2) Silicon Processing for the VLSI Era 2nd edition, S. Wolf, Lattice Press