반도체 공정 중 RDL이란? RDL 역할, RDL 다양한 재료, RDL 주의 사항

오늘 포스팅에서는 반도체 제조 공정 중 중요한 과정 중 하나인 RDL (Re-Distribution Layer, 전선 재 배치)및 RDL 제조 단계에 대해 자세히 알아보도록 하겠습니다.

 

반도체-공정-RDL

 

 

RDL이란?

RDL이란 Re-Distribution Layer(전선 재 배치)의 약자로 반도체 제조 공정의 중요한 단계 중 하나입니다. RDL은 칩에 전기적 연결을 위한 금속 와이어와 절연층을 형성하는 것이며 RDL 단계는 일반적으로 다음 같습니다.

패턴 형성: RDL의 첫 번째 단계는 패턴 형성입니다. 이 단계에서는 반도체 칩 표면에 금속선을 형성하기 위한 패턴이 정의됩니다. 일반적으로 미세한 광원과 마스크를 이용해 원하는 금속선 패턴을 반도체 칩 표면으로 전달하는 광패턴 공정이 사용됩니다.

금속 증착: 패턴이 형성되면 금속 증착 공정이 진행됩니다. 패턴 영역에 금속을 증착하여 금속선을 형성하며 일반적으로 알루미늄(Al)이나 구리(Cu)를 사용하며 물리적 기상 증착(PVD)이나 화학적 기상 증착(CVD) 등의 증착법이 일반적으로 사용됩니다. 

절연층 형성: 와이어는 와이어를 절연하고 보호하는 역할을 하는 절연층으로 감싸야합니다. 실리콘 산화물(SiO2) 등의 단열재가 일반적으로 사용되며, 단열층은 원심분리 코팅이나 화학기상증착 등의 과정을 거쳐 형성됩니다. 

버퍼 형성: RDL의 마지막 단계는 버퍼 형성입니다. 패드는 외부 구성요소와의 물리적 연결을 위한 인터페이스 역할을 합니다. 웨이퍼는 금속으로 구성되며, 가장 일반적으로 알루미늄(Al) 또는 구리(Cu)로 구성됩니다. 펠릿은 패턴 형성 및 증착된 금속선과의 연결을 보장하기 위해 적절한 위치와 크기로 형성되어야 합니다.

RDL 단계는 높은 수준의 정밀도와 품질 관리를 요구합니다. 각 단계의 프로세스 제어 및 품질 검사는 전체 RDL의 성능과 신뢰성에 직접적인 영향을 미치기 때문에 반도체 업체들이 RDL 공정을 개선하고 최적화하기 위해 지속적으로 연구개발을 진행하고 있습니다.

 

 

[ 함께 보면 좋은 글 ]

반도체 재료 분석 방법 FIB의 개념 및 적용 사례

 

 

 

RDL의 역할

RDL은 반도체 제조 공정에서 다음과 같은 몇 가지 역할을 수행합니다.

외부 컴포넌트와의 연결: RDL은 반도체 칩과 외부 컴포넌트(다른 칩, 솔더볼 등) 사이의 물리적인 연결을 제공합니다. 이를 통해 반도체 칩은 다른 구성 요소와 상호 작용하여 데이터나 신호를 교환할 수 있습니다.

 

전기적 연결: RDL은 반도체 칩의 전기적 연결을 위한 금속선을 형성합니다. 이러한 금속선은 칩 내의 다양한 구성 요소 간에 전기적 신호를 전달하고 통신할 수 있도록 합니다.

 

신호 전달 및 라우팅 : RDL은 반도체 칩 내의 다양한 기능 블록 간의 신호를 전달하고 라우팅하는 역할을 합니다. 이를 통해 칩 내의 다양한 기능이 원활하게 상호작용하고 데이터를 전송할 수 있습니다.

 

신호 능력 향상: RDL은 반도체 칩의 신호 능력을 향상시킵니다. 더 작고 더 밀도 높은 패키지에 반도체 칩을 탑재할 수 있어 공간 효율을 극대화합니다.

 

열관리: RDL은 열을 효과적으로 분산하고 칩의 온도를 관리하는 역할을 합니다. 이를 통해 반도체 칩이 안정적으로 작동하고 성능을 최적화할 수 있습니다.

 

이러한 역할을 통해 RDL은 반도체 칩의 성능, 신뢰성, 효율을 향상하는 중요한 역할을 합니다

 

 

 

RDL 단계에서의 다양한 재료들

금속: RDL에서 가장 일반적으로 사용되는 재료는 금속입니다. 주로 알루미늄(Al) 또는 구리(Cu)가 사용되며, 이러한 금속은 전기적 연결을 위한 금속선을 형성하는 데 사용됩니다.

 

절연 재료: RDL에서는 금속선을 절연하고 보호하기 위해 절연 재료가 사용됩니다. 주로 산화규소(SiO2)와 같은 절연 재료가 사용되며, 이 재료들은 절연층을 형성하는 데 사용됩니다.

 

다이렉트 메타라이징(DM) 재료: DM 기술을 사용하는 경우 DM 재료가 사용됩니다. DM은 금속선을 형성하기 위해 반도체 칩 표면에 직접 금속 화하는 기술입니다. 이 경우 DM 재료에는 플래티넘(Platinum)이나 팔라듐(Palladium) 등의 금속이 사용됩니다.

 

패드 재료: RDL의 패드 층은 외부 구성 요소와의 물리적 연결을 위한 재료로 구성됩니다. 주로 금속이 사용되며 알루미늄(Al)이나 구리(Cu)로 만든 패드가 일반적으로 사용됩니다.

 

이외에도 RDL 공정에서 다른 재료가 사용될 수 있으며, 사용되는 재료는 반도체 제조 기술과 요건에 따라 다를 수 있습니다.

 

 

 

RDL 프로세스의 주의사항

RDL에서 가장 중요한 부분은 안정적이고 신뢰할 수 있는 전기 연결을 형성하기 위해 모든 단계가 조화롭게 작동해야 한다는 것입니다. 그리고 일반적으로 RDL 과정에서 가장 중요한 부분은 다음과 같습니다.

금속선 패턴 형성: RDL에서 금속선 패턴을 형성하는 단계는 매우 중요합니다. 이 단계에서 정확한 금속 라인 패턴을 형성해야 하며 패턴의 정확성은 전기 연결의 품질과 신뢰성에 직접적인 영향을 미치므로 이 단계에서 패턴 형성 기술의 공정 제어와 품질에 필수적입니다. 

 

절연층 형성 : RDL에서 절연층은 와이어를 절연하고 보호하는 역할을 하므로 절연층의 품질과 두께는 절연 및 전기적 신뢰성에 필수적인 역할을 합니다. 충분한 절연 특성과 신뢰성을 가진 절연층을 형성해야 합니다.

 

이러한 단계들은 상호의존적이며, 한 단계의 결함이 전체 RDL의 품질과 성능에 영향을 미칠 수 있으므로 각 단계의 프로세스와 품질 관리가 필수적입니다.