직무소개_P&T담당_시리즈 도비라

반도체 패키지(Package) 공정은 반도체 특성을 구현한 웨이퍼(Wafer)나 칩(Chip)을 제품화하는 단계다. 제조 공정을 거친 웨이퍼나 칩에는 수많은 미세 회로가 집적돼 있으나 그 자체로는 작동하지 않는다. 패키지 공정을 통해 제 성능을 발휘할 수 있도록 외부와의 전기적 연결 통로를 만들고, 열을 효율적으로 배출시키는 구조를 구축한 뒤, 외부 환경으로부터 보호하는 물질을 입혀야 우리가 알고 있는 모습의 반도체가 완성된다.

여기서 더 나아가 현존 최고 속도를 자랑하는 초고속 메모리 HBM(High Bandwidth Memory)에서 칩과 칩 사이를 관통하는 전극을 연결해 데이터를 빠르게 송수신할 수 있게 해주는 TSV(Through Silicon Via, 실리콘관통전극) 기술과 더불어, 초미세 공정과 고성능·고용량 특성을 구현하는 데 필요한 기술들이 패키지 공정에서 다뤄지고 있다.

직무소개P&M기술담당 프로필 도비라

SK하이닉스에서 이 공정을 담당하는 조직은 P&T(Package, 이하 PKG & Test)담당 산하 P&M(PKG & Module)기술담당. 뉴스룸은 PKG DP(Die Preparation)기술팀, PKG DA(Die Attach)기술팀, PKG Bonding기술팀, PKG MM(Molding & Marking)기술팀, PKG SS(Solder ball mount & Singulation)기술팀 구성원들을 만나 직무 전반과 인재상에 관해 들어봤다.

반도체 칩을 안정적으로 동작하게 만드는 패키지(Package) 공정

최근 AI, 클라우드 등 빅데이터를 필요로 하는 기술 영역이 확대되면서 많은 양의 데이터를 빠르게 처리하는 고성능 반도체 제품에 대한 수요가 늘고 있다. 이를 구현하려면 패키지 공정에서 반도체 칩과 외부로 연결되는 전기적인 통로를 최대한 짧게, 그리고 많이 구현하는 것이 중요하다. 또한 많은 칩을 하나의 패키지 안에 쌓는 적층 기술을 확보하는 것 역시 필요하다. 최근 주요 반도체 기업들이 패키지 공정 기술력을 확보하는데 사활을 걸고 있는 이유다.

패키지 공정 프로세스

패키지 공정은 총 9단계로 구분되며, 라미네이션(Lamination) → 백그라인드(Back Grind) → 웨이퍼 소우(Wafer Saw) → 다이 어태치(Die Attach) → 본딩(Bonding) → 몰딩(Molding) → 마킹(Marking) → 솔더볼 마운트(Solder Ball Mount) → 싱귤레이션(Singulation) 순서로 진행된다.

첫 단계인 라미네이션 공정에서는 회로가 새겨진 웨이퍼 위에 테이프를 붙이는 작업이 이뤄진다. 이 테이프는 패키지 공정 과정에서 웨이퍼의 물리적, 화학적인 손상을 막는 보호막 역할을 한다.

‘백그라인드 공정에서는 웨이퍼 뒤쪽 표면을 깎아내는 작업이 진행된다. 이를 통해 웨이퍼를 제품 특성에 맞춰 필요한 만큼 얇게 만들 수 있다. 최근에는 반도체 소형화 추세에 맞게 제품 높이를 최대한 낮추는 데 기여하는 공정이다.

이어 웨이퍼 소우 공정에서는 웨이퍼를 낱개의 다이(Die, 웨이퍼 상에서 잘라낸 하나의 칩)로 잘라 나누는 작업이 이뤄진다.

다이 어태치 공정에서는 낱개의 다이를 기판(Substrate) 위에 부착하는 작업이 진행된다. 이 공정에서 얼마나 많은 칩(다이)을 어떻게 적층하는지에 따라 제품 용량, 기능, 패키지 구조가 결정된다.

본딩 공정에서는 반도체 칩이 외부와의 전기적인 신호를 주고받을 수 있는 구조가 완성된다. 이 공정은 와이어 본딩(Wire Bonding) 공정과 플립칩 본딩(Flip Chip Bonding, FCB) 공정으로 구분된다. 와이어 본딩 공정은 칩과 기판을 가느다란 금속선으로 연결하는 작업을 의미하고, 플립칩 본딩 공정은 칩 바닥에 범프(Bump)를 부착한 후 고온의 열로 기판의 전극에 접합(Soldering)해 전기적으로 연결하는 작업을 의미한다.

몰드 공정에서는 칩과 기판을 외부 충격으로부터 보호하기 위해 외곽을 감싸는 작업이 이뤄진다. 칩과 기판을 금형(Chase)에 넣고 에폭시 수지(Epoxy Mold Compound, 이하 EMC)를 이용해 외곽을 감싸는 방식이다.

이 과정을 거쳐 패키지의 외형을 갖추게 되면 마킹 공정이 진행되는데, 이 공정은 표면 위에 반도체 종류, 제조사 등 제품에 대한 정보와 고객이 원하는 특정 표식을 새기는 작업을 의미한다.

솔더볼 마운트 공정에서는 기판 뒷면에 솔더볼(Solder Ball)을 안착한 뒤 가열시켜 접합하는 작업이 이뤄진다. 이 볼은 반도체를 전자기기 내부의 인쇄회로기판(Print Circuit Board, PCB)에 연결하는 역할을 수행한다.

마지막 싱귤레이션 공정에서 반도체 기판이 낱개의 칩으로 분리되면 비로소 하나의 반도체 제품이 완성된다.

패키지 기술력을 끌어올려 고품질의 제품을 만들다” P&M기술담당의 핵심 가치

P&M기술담당 팀 인포

P&T담당 산하의 P&M기술담당 내 15개 팀이 패키지 공정에 관한 업무를 수행하고 있다. 각 조직들은 패키지 공정을 고도화하고 최신 기술을 확보하기 위해 노력하고 있다.

백그라인드 공정에서는 웨이퍼를 얇게 만들면서도 안정적으로 다이를 생산하는 기술을, 웨이퍼 소우 공정에서는 웨이퍼를 보다 정교하게 절단하기 위해 레이저를 활용하는스텔스 소우(Stealth Saw) 공법을 확보하는 데 힘쓰고 있다.

본딩 공정에서는 와이어 본딩 진행 시 금속선이 칩의 접합 면 외에 다른 부분이 닿지 않게 적절한 고리 모양(Loop Shape)을 형성하는 기술, 그리고 최신 패키지 기술인 TSV 기술을 고도화하기 위해 노력하고 있다.

또한 몰딩 공정에서는 칩의 발열을 제어하기 위해 방열 EMC, Exposed Mold PKG 등의 다양한 솔루션도 개발 중이며, 솔더볼 마운트 공정에서는 반도체 제품의 소형화, 경량화 추세에 맞춰 볼 크기를 줄이고, 볼과 볼 사이의 간격을 좁혀 정확한 위치에 부착하는 기술도 확보하고 있다.

P&M기술담당의 핵심 목표는 패키지와 관련된 공정 및 장비를 관리해 목표 생산량 및 수율을 달성하고, 고품질의 제품을 만들어 내는 것. 이를 위해 최적의 공정 조건을 위한 각종 변수(Parameter)를 관리하고 원·부자재 평가를 진행해 양산 기술력을 확보하고 있으며, 생산량 향상을 위해 장비를 개선하는 작업도 수행하고 있다. 또한 공정 및 원·부자재 불량을 개선해 수율과 제품의 품질을 높이는 것 역시 P&M기술담당의 주요 업무 중 하나다.

[Q&A] P&M기술담당 실무자에게 듣는 직무 Tip

뉴스룸은 SK하이닉스의 P&M기술담당 실무자들을 만나 업무에 필요한 역량과 자질에 대해서도 들어봤다.

PKG DP기술팀 손세준 TLPKG DP기술팀 손세준 TL

Q. 현재 어떤 업무를 맡고 있나?

PKG DP기술팀에서 라미네이션, 백그라인드, 웨이퍼 소우 공정 엔지니어로서 제품의 양산성을 확보하는 업무를 맡고 있다. 이를 위해 팀에서 진행되는 각 공정들을 모니터링하며, 이를 통해 얻어진 정보들을 바탕으로 소재 다변화를 하고 있다.

Q. 업무에 필요한 역량은 무엇인가?

커뮤니케이션 능력이 중요하다. PKG DP기술팀은 패키지 공정의 시작 단계를 맡고 있어, 이전 단계의 개발팀은 물론 그 이후의 패키지 공정 팀과도 끊임없이 협업해야 하기 때문이다.

Q. 어려운 점은 무엇인가? 또 이를 어떻게 극복했나?

공정에서 문제가 발생했을 때, 그리고 그 문제를 해결하기 위해 노력했지만 기대한 만큼의 결과가 나오지 않았을 때 힘들다. 그럴 때면 공정을 다시 한번 살펴보고, 기존 작업 이력을 열람해 비슷한 문제를 파악한다. 또한 노하우와 경험이 많은 선배들에게도 조언을 구하고 있다.

Q. 업무의 매력은 무엇이라고 생각하나?

PKG DP기술팀 구성원 또는 유관부서 구성원과 함께 어려운 난제를 해결했을 때다. 문제 해결을 통해 생산성 향상에 기여할 수 있다는 점이 이 업무의 매력이다.

Q. 팀의 전반적인 분위기는 어떤가?

자율적인 분위기가 우리 팀의 장점이다. 특히 유연근무제를 잘 활용해, 정해진 기준 내에서 탄력적으로 업무 시간을 결정할 수 있어 좋다.

Q. 이 업무에 필요한 신입사원의 자질은 무엇인가? 미래의 후배들에게 전하고 싶은 메시지가 있다면?

꼼꼼함, 패기, 커뮤니케이션 능력 등의 역량이 유기적으로 융화되면 좋을 것 같다. 혼자서 모든 업무를 할 수는 없다. 특히 커뮤니케이션 역량이 중요한 것 같다. 이런 역량들을 갖춘다면 앞으로 나아갈 방향성을 빠르게 결정할 수 있는 영민한 신입사원이 되리라 믿어 의심치 않는다.

PKG DA기술팀 신동운 TLPKG DA기술팀 신동운 TL

Q. 현재 어떤 업무를 맡고 있나?

PKG DA기술팀의 신입사원으로 다이 어태치 공정 엔지니어 업무를 수행하고 있다. 패키지 수율, 품질, 생산성 향상을 위해 웨이퍼 내 칩 간격에 따른 불량을 개선하는 업무를 수행하고 있으며, 현장의 불합리한 사항을 개선하고 이러한 프로세스를 표준화하는 업무도 맡고 있다.

Q. 업무에 필요한 역량은 무엇인가?

공정과 장비, 두 가지 분야에 능통한 엔지니어가 되기 위해서 노력하고 있다. 다이 어태치라는 공정을 이해하기에 앞서 장비의 특성을 이해하기 위해 P&M기술담당 내에서 이뤄지는 신입사원 교육 및 현장 교육을 받는 중이다. 또한 팀 업무와 관련된 표준 문서를 익히고, 전산 처리 등에 관한 역량을 쌓고 있다. 모르는 것이 있으면 멘토 및 팀원의 도움을 받아 필요한 지식을 습득하고 있다. 이제 막 일을 배우는 입장에서 자신이 맡게 될 업무뿐만 아니라 유관 영역 전반에 걸쳐 지속적으로 호기심을 갖는 것이 중요하다고 본다. 그래야 보다 폭넓고 깊이 있게 일을 바라볼 수 있고, 이를 통해 더 빨리 배워나갈 수 있다고 생각한다.

Q. 어려운 점은 무엇인가? 또 이를 어떻게 극복했나?

AI/DT(Digital Transformation), Agile 업무 등 다양한 업무 방식에 맞게 데이터 활용 툴을 다뤄야 하는데 이를 통해 원하는 데이터를 얻고 분석하는 것이 아직은 생소하고 어렵다. 많은 데이터를 추출해 분석하는 능력을 기르고 업무 역량을 향상하기 위해 사내에서 제공하는 강의를 틈틈이 듣고 있다.

Q. 업무의 매력은 무엇이라고 생각하나?

문제에 대한 원인을 분석해 이를 해결했을 때 보람을 느낀다. 문제를 해결하기 위해 전체 공정을 꼼꼼히 살펴보면서 문제가 발생하기까지의 과정을 이해하려 노력하다 보면 하루하루 발전하는 기분이 든다.

Q. 팀의 전반적인 분위기는 어떤가?

서로 존중하고 어려울 때 도와주는 분위기가 잘 형성돼 있다. 특히 P&M기술담당 내 구성원 소통 채널인 행복소통채널을 잘 활용하고 있는데, 이곳에서 구성원들과 리더 간의 의견 공유가 자유롭게 이뤄져 우리 조직이 좋은 방향으로 나아가는 것 같다.

Q. 이 업무에 필요한 신입사원의 자질은 무엇인가? 미래의 후배들에게 전하고 싶은 메시지가 있다면?

반도체 패키지 공정에 관한 지식이 있으면 좋다. 관련 전공이 아닌 이상 자세한 내용을 배우기 쉽지 않겠지만, SK하이닉스에서 출간한 반도체 서적이나 뉴스룸을 통해 관련 지식을 미리 배워온다면 업무를 배울 때 훨씬 수월할 것이다.

PKG Bonding기술팀 곽현준 TL(최종)
PKG Bonding기술팀 곽현준 TL

Q. 현재 어떤 업무를 맡고 있나?

PKG Bonding기술팀에서 플립칩 본딩 공정의 엔지니어로 일하고 있다. 공정 분석과 평가를 통해 공정 효율성을 높이고, 품질과 생산성을 끌어올리기 위해 다양한 솔루션을 제시하고 있다.

Q. 업무에 필요한 역량은 무엇인가?

공정 엔지니어도 장비에 관한 지식이 있어야 공정을 정확하게 이해할 수 있다. PKG Bonding기술팀은 엔지니어마다 담당하고 있는 장비가 있으며, 장비 조작은 물론 개선 업무까지 하고 있다. 장비에서 도출되는 수많은 데이터를 바탕으로 불량을 예방하고, 원인을 찾아 개선하는 데이터 분석 능력이 중요하다.

Q. 어려운 점은 무엇인가? 또 이를 어떻게 극복했나?

플립칩 본딩 공정에서는 칩 하단에 붙여 기판과 연결하는 범프의 모양이 올바르게 형성됐는지 판단해야 한다. 판단 기준을 어떻게 설정하는지가 품질과 생산성에 영향을 끼치기 때문에 기준을 설정하는 과정이 까다롭다. 명확한 기준 설정을 위해 딥러닝(Deep Learning)을 통해 검사 방식 연구를 진행 중이다.

Q. 업무의 매력은 무엇이라고 생각하나?

불량 원인을 분석하고 이에 맞는 대책을 수립했는데, 개선되는 것이 눈에 보일 때 보람을 느낀다. 문제를 해결하면서 반도체 전문가로 점점 성장하는 것 같아 매우 뿌듯하다.

Q. 팀의 전반적인 분위기는 어떤가?

개개인의 의견을 존중하는 열린 분위기가 조성돼 있다. 다양한 의견을 수렴하고 이를 적극 반영해, 구성원의 업무 만족도가 높은 편이다. 이러한 분위기 덕분에 구성원 간의 관계가 좋고, 업무 효율도 높은 것 같다.

Q. 이 업무에 필요한 신입사원의 자질은 무엇인가? 미래의 후배들에게 전하고 싶은 메시지가 있다면?

모든 문제의 해결은 작은 아이디어에서 시작된다. 엔지니어로서 어떤 현상에 대해 논리적인 사고를 갖고, 자신의 의견을 제시할 수 있는 습관을 들이는 것이 중요하다. 이러한 태도를 갖춘 미래의 후배들과 함께 일할 수 있는 날을 기다리고 있겠다.

PKG MM기술팀 유재강 TLPKG MM기술팀 유재강 TL

Q. 현재 어떤 업무를 맡고 있나?

PKG MM기술팀에서 몰드 공정 엔지니어로서 업무를 수행하고 있다. 신제품 양산을 위해 몰드 공정을 최적화하고, 수율 및 품질 개선을 위한 공정 조건을 표준화하고 있다. 또한 양산 효율을 개선하기 위한 공정 변수를 분석하고, 불량에 대한 원인을 개선하고 있다.

Q. 업무에 필요한 역량은 무엇인가?

공정 엔지니어에게는 데이터 분석 능력, 문제 원인에 대한 이해력, 추진력, 해결능력 등 여러 자질이 필요하다. 하지만 이보다 더 중요한 자질은 맡겨진 업무에 대한 주인의식을 갖는 것이다. 주인의식을 갖춰야 자신의 업을 소중히 생각하며 스스로 발전할 수 있기 때문이다.

Q. 어려운 점은 무엇인가? 또 이를 어떻게 극복했나?

몰드 공정에서는 소재가 중요하다. 소재로 쓰이는 주요 원·부자재가 여러가지 외부 요인에 의해 수급 문제가 생기는 경우가 있다. 이에 최근에는 각 공정의 주요 원·부자재 공급선을 다변화하기 위해 노력하고 있다.

Q. 업무의 매력은 무엇이라고 생각하나?

공정 엔지니어의 미션은 반도체 제품이 안정적으로 생산되는 공정 조건을 최적화하는 것이다. 하지만 매년 기존 한계 이상의 목표를 달성해야 해, 기존과 다른 방식으로 접근해야 한다. 새로운 공정 조건을 적용하기도 하고, 설비를 개조하기도 한다. 이런 노력을 통해 목표에 다다를 때 보람을 느낀다.

Q. 팀의 전반적인 분위기는 어떤가?

업무에 집중할 수 있는 편안한 분위기다. 의사소통도 원활한 편이다. 의견을 자유롭게 나누고 부족한 점은 서로 보완해주며 성장하고 있다.

Q. 이 업무에 필요한 신입사원의 자질은 무엇인가? 미래의 후배들에게 전하고 싶은 메시지가 있다면?

패키지 공정 업무는 칩을 절삭하고 고분자 성분의 접착제를 이용해 기판에 붙이는 등 여러 공정을 거쳐야 해, 전자, 기계, 화학, 신소재 등의 여러 분야가 접목돼 있다. 특정 전공의 지식도 중요하지만, 반도체 기술과 관련된 다양한 분야에 관심을 갖고 배우려는 자세가 중요하다.

PKG SS기술팀 장인영 TLPKG SS기술팀 장인영 TL

Q. 현재 어떤 업무를 맡고 있나?

PKG SS기술팀에서 Main 공정인 솔더볼 마운트 및 싱귤레이션을 맡고 있다. Sub 공정으로는 패키지의 전기적 연결 상태의 불량 여부를 검사하는 프리로드(Pre Load), 그리고 외관검사(External Visual Inspection, EVI) 공정 및 장비 엔지니어링 업무를 맡고 있다. 주요 관리 제품의 불량률 감소를 위해 데이터를 분석하고 공정 절차를 개선하고 있다. 또한 생산 TAT(Turn-Around Time) 단축을 위한 공정/장비 분석을 통해 목표 생산량 달성에도 기여하고 있다. 이 밖에도 청주 SS기술팀에서는 PCB 표면에 각종 전자부품을 실장하고 경화시키는 SMT(Surface Mounting Technology) 공정도 수행한다.

Q. 업무에 필요한 역량은 무엇인가?

패키지 공정에는 수많은 조직이 참여하기 때문에 협업 능력이 필요하다. 또한 각 조직의 역할을 이해하고 그 안에서 자신의 업무 역할을 명확히 이해하는 판단력도 중요하다.

Q. 어려운 점은 무엇인가? 또 이를 어떻게 극복했나?

패키지 품질 유지와 생산량 증대라는 두 마리 토끼를 다 잡아야 하는 것이 어렵다. 또한 패키지에 부착되는 볼 사이즈가 작아지고 그 개수는 기하급수적으로 증가하고 있어 공정 난이도가 높아지고 있다. 난관에 봉착할 때면 장비 데이터를 분석해 공정/장비/원부자재 등 원인을 파악하고 그에 맞는 개선안을 도출해 단계적인 수율 향상을 진행하고 있다. 또한 전기적 검사 공정과 딥러닝(Deep Learning) 기반 외관검사 도입을 통해 패키지 불량 감지를 강화, 품질 리스크를 최소화하고 있다.

Q. 업무의 매력은 무엇이라고 생각하나?

품질을 개선하거나 생산량을 높였을 때 뿌듯하다. 장비 생산성이 목표치에 미달한 경우 장비를 동작 환경별로 분석하고, 공정 조건의 특이사항도 확인하면서 문제를 해결해 나간다. 또한 공정 불합리를 사전에 발견해 개선했을 때도 성취감을 느낀다.

Q. 팀의 전반적인 분위기는 어떤가?

수평적인 업무 환경이 조성돼 있다. 업무, 사내 문화 관련해서 누구나 자유롭게 의견을 낼 수 있다. 유연근무제를 잘 활용해, 일과 생활의 균형도 잘 유지되는 편이다.

Q. 이 업무에 필요한 신입사원의 자질은 무엇인가? 미래의 후배들에게 전하고 싶은 메시지가 있다면?

반도체 공정에 대한 지식도 중요하지만, 현장에서는 갖고 있는 지식만으로 업무를 해결하는 데 어려움이 있다. 따라서 상황을 유연하게 바라볼 수 있는 관점, 새로운 것을 배우려는 태도가 중요하다고 생각한다. 또한 꼼꼼함까지 갖춘다면 역량이 뛰어난 신입사원이 될 수 있을 거라고 생각한다. 자신감을 갖고 앞으로 나아가길 바란다.

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