광 반도체 제조: 공정 및 품질 관리

반도체 현대 전자 및 통신 기술에 필수적인 부품이며, 그 제조 공정은 복잡하고 정밀합니다. 본 논문에서는 광 반도체 제조 공정을 자세히 설명하고, 각 단계의 중요성과 제품 품질을 보장하기 위해 시행되는 엄격한 품질 관리 조치를 강조합니다.

광학 반도체의 제조 공정

웨이퍼: 광학 반도체의 기초

광 반도체 제조는 갈륨비소, 인듐인화물, 인화갈륨, 사파이어, 탄화규소와 같은 기판 위에 박막(에피택셜층)을 형성하여 소자의 기능을 형성하는 것으로 시작됩니다. 두께 0.25mm에서 1.0mm, 직경 2인치(50mm)에서 4인치(100mm) 사이의 이러한 기판은 일반적으로 두께 0.05mm에서 0.2mm 사이의 에피택셜층의 기반이 됩니다. 이러한 원반 모양의 기판을 웨이퍼라고 합니다.

제조 공정 개요 (전 공정, 후 공정 및 검사에)

광 반도체 소자의 제조는 웨이퍼를 준비하고 여러 단계를 거쳐 순차적으로 처리하는 방식으로 진행됩니다. 일반적으로 제조 공정은 전공정과 후공정의 두 가지 주요 단계로 나뉩니다.

전 공정에서는 웨이퍼가 여전히 한 장으로 처리되고, 후 공정에서는 웨이퍼가 개별 칩으로 분할된다. 최종적으로 선별된 모든 칩이 패키지에 내장되어 완성품이 됩니다.

제조 공정의 각 단계에는 품질 관리를 위한 검사가 포함됩니다. 절차 매뉴얼을 준수하고, 샘플링 검사와 전수 검사를 통해 공정 및 품질을 관리합니다. 이를 통해 제품 품질을 보장하고 고객에게 신뢰할 수 있는 광 반도체 소자를 제공할 수 있습니다.

전공정이란?

프런트엔드 공정은 실리콘 또는 화합물 반도체 웨이퍼에 직접 발광 또는 광 검출 소자를 형성하는 일련의 단계로 구성됩니다. 이 공정의 주요 단계는 다음과 같습니다.

소자의 기능 설계 및 패턴 설계
여기에서는 고객의 요구를 충족시키기 위해 요소의 기능과 구조가 설계됩니다. 소자의 패턴을 설계하고, 그 패턴을 유리 기판 위에 전사하여 포토마스크를 제작합니다.

①성막
이 공정에서는 산화막이나 질화막 등의 절연성 박막이 웨이퍼 위에 형성된다.

②사진 식각
포토레지스트 도포, 포토마스크에 의한 패턴의 전사, 노광, 현상 등의 일련의 공정이 행해집니다.

③ 에칭
이 공정은 포토레지스트가 도포된 웨이퍼를 자외선에 노출시킨 후, 마스크가 적용되거나 적용되지 않은 영역에서 절연 박막이나 반도체 물질을 제거하는 과정을 포함합니다.

④ 불순물 확산
이 단계에서는 초순수 반도체 웨이퍼에 특정 불순물을 첨가하여 전기적 특성을 변화시킵니다. 이로 인해 P/N 접합이 형성됩니다.

이러한 공정은 공정 흐름도에 따라 반복하여 이루어지며, 결국 소자가 형성된다.

전극 형성
이 단계에서는 오믹 전극이 형성됩니다. 반도체 극성을 가지며, 양극은 (+) 전극이고 음극은 (-) 전극입니다. 전극 형성 패턴은 포토마스크를 사용하여 전사됩니다.

웨이퍼 검사
제조 공정이 끝나면 웨이퍼의 전기적 성능이 시험 장비(프로버)에서 검사됩니다. 이 공정은 프로브 테스트 또는 웨이퍼 정렬이라고도 합니다. 웨이퍼상에서 연결되어 있는 개별 소자의 모두에 대해, 기능의 불완전성이 조사되어 요구된 사양이 채워지고 있는 경우에, 양품으로 판별됩니다.

후공정이란?

"후공정"은 웨이퍼 마운팅, 다이 본딩, 와이어 본딩, 패키징의 4가지 주요 공정으로 구성된다.

물 장착
이 단계에서는 웨이퍼를 접착성 플라스틱 테이프에 부착한 후 개별 조각으로 자릅니다. 테이프에 부착된 웨이퍼는 링에 부착됩니다.

다이싱
이 공정에서는 수천 개의 소자를 가진 웨이퍼를 작은 조각으로 절단한다. 이 조각을 다이라고합니다.

다이 본딩
다이 본딩에서는 다이를 패키지 또는 지지체에 올려 Ag 페이스트 등으로 고정합니다. 이 과정을 다이 부착이라고도 합니다.

와이어 본딩
이 단계에서는 다이와 외부 패키지 또는 지지체를 연결합니다. 열, 압력 및 초음파 에너지의 조합을 사용하여 각 측면에 와이어를 용접합니다.

육안 검사
다이의 배치, 에폭시 페이스트의 상태, 배선의 상태 등을 육안으로 검사합니다.

포장
이 공정에서는 다이를 실리콘이나 에폭시와 같은 플라스틱으로 밀봉하여 물리적 손상이나 화학적 부식을 방지합니다. "봉지"라는 단어는 패키징과 같은 의미로 사용될 수 있습니다.

완제품 테스트
백엔드 공정을 완료한 광 반도체 소자는 다양한 전기적 테스트를 거쳐 정상적으로 작동하는지 확인합니다. 성능 테스트를 통과하는 소자의 비율을 수율이라고 합니다.

이러한 연속적인 단계를 거쳐 광 반도체 소자의 제조가 완료됩니다. 각 단계는 정밀하고 세심한 작업을 요구하며, 이를 통해 고품질 광 반도체 소자가 생산됩니다.

Dexerials의 광 반도체 제조 시스템

덱세리얼즈 주식회사의 자회사인 Dexerials 광반도체 Solutions Corporation은 고품질 광 반도체를 제조합니다. 당사는 철저한 제품 품질 관리를 통해 광 반도체 소자의 품질과 성능을 보장합니다.

전공정은, 개발 단계부터 홋카이도 에니와시의 에니와 사업소에서 행해지고 있습니다. 이 체제를 통해 제품의 품질과 성능을 확보하면서 생산의 효율화를 실현하고 있습니다.

후공정도 에니와 사업소에서 계속해서 행해지고 있습니다만, 그 일부는 홋카이도 공치군 가미사가와초의 가미사가와 사업소로 이관됩니다. 가미사가와 사업소는 양산 전문 공장이며, 여기에서는 코스트 다운과 양산화가 추구되고 있습니다. 이를 통해 고객에게 비용 효율적인 제품을 제공합니다.

Dexerials 광반도체 Solutions Corporation을 핵심으로 하는 Dexerials Group Inc는 이러한 노력을 통해 광 반도체 소자의 선도적 제조업체로서의 지위를 계속 발전시키고 유지할 것입니다.