미드엔드파운드리의개발 Silex Microsystems 백서 글쓴이 : 토마스바우어 (Tomas Bauer), 세일즈비즈니스개발부사장 2011 년 11 월 반도체디자인, 제조, 패키징에서의발전이지난 40 년동안현대전자산업의혁신대부분을결정해왔다. 회로밀도와프로세싱능력이 18 개월마다두배가된다는무어의법칙은업계의일화에서이제는이업종의발전을유도하는핵심원동력으로까지발전하게되었다. 이산업은이제정교하고복잡한전체공급망으로해마다생산되는수십억개 IC 생산을지원하고있으며, 계속해서더욱복잡해지며규모를키우고있다. Silex Microsystems 은고급 MEMS (microelectromechanical systems) 장치를제조해야할시장의필요성을충족하기위하여 2000 년에설립되었다. MEMS 장치는, 아이디어를확실한대량생산체계로바꾸는데독특한제조상의어려움을가지고있다. 고객의엄격한품질및신뢰성요건을충족하며기존 IC 들과결합시키는경우에도 MEMS 장치를패키징하는작업은까다롭다. 이것은 MEMS 장치, CMOS 웨이퍼의 MEMS 프로세싱, CMOS-MEMS 웨이퍼레벨패키징을내놓은 Silex 에게지난 10 년동안패키징및제조에서새로운혁신의엔진이 되었다. Silex 에서제조된고급 MEMS IC 세계와 MEMS 세계는, 별도의독립적인생산으로운영되다가패키지레벨이나모듈레벨에서만결합되는식으로지난수년동안공존해왔다. 그러나무어의법칙을쫓아가야하는어려움이점점커지고, 작아지는풋프린트에더큰프로세싱능력과기능을담아야하는압력때문에업계는새로운솔루션을찾으려하고있다. SILEX MICROSYSTEMS SETTING NEW STANDARDS IN MEMS Stockholm: +46-(0)8-580-249-00 Boston: +1-617-834-7197 San Francisco: +1-415-283-3399 www.silexmicrosystems.com info@silexmicrosystems.com
3D 패키징이가장촉망되는후보로등장하고있다. 다양한기술들을다루고있는 3D IC 는복수의칩들을하나의패키지안에통합시키는적층형다이솔루션으로적층형와이어본드와플립칩, 실리콘인터포저를사용하거나이들솔루션들을조합하여사용하고있다. 업계에서는 3D 패키징에대해말할때모바일 SoC 와메모리를주로말하지만, 현실은센서에전력을제공하는 RF 의수많은기능들이이미이와동일한솔루션들을구현하며유닛면적당기능문제를해결하고있다. 그러나이들기술에서실행을하려면웨이퍼단계에서프로세싱을할수있는새로운기능들, 특히 TSV 제조와인터포저를위한 RDL 금속화, 또는적층형 ASIC 가필요하다. 이러한솔루션들에대한추구는, MEMS 고객들에게이와동일한솔루션을제공해온우리의광범위한기술과경험을활용하기위해 Silex 같은 MEMS 파운드리에의지하게되었다. 완전히프론트엔드인것도, 그렇다고백엔드인것만도아닌새로운 미드엔드파운드리 란카테고리가시장에등장하고있는데, 이카테고리는 Silex 가이미서비스를제공하고있는카테고리이다. Silex MEMS 파운드리 설계전문하우스 (Fable ss Design House) 웨이퍼공급자 Silex 미드엔드 파운드리 패키지및테스트 최종고객 CMOS 파운드리 Copyright 2011 Silex Microsystems. All rights reserved. 2
Sil-Via: 5 년이상확립된 TSV 플랫폼 Via 를통한올-실리콘풀웨이퍼두께의산업표준인우리의 Sil-Via 솔루션은 2003 년에휴대전화를위한고급 MEMS 마이크로폰을지원하기위해개발이시작되었다. 2006 년에시장에풀린이후, Sil-Via 기술은 100 개이상의제품과 50, 000 개이상의웨이퍼에서사용되고있다. Sil-Via 는저항이낮은기판과고급 MEMS DRIE 프로세싱을이용하여실리콘기판을통해올 - 실리콘 휴대전화용마이크로폰 필라 (pillar) 나비아 (via) 를만들어낸다. 그런다음, 이들비아에는산화물이 채워지면서테라옴 (TeraOhm) 수준의무결성으로완전히절연된비아가 만들어진다. Sil-Via DRIE 프로세스 임베디드동공이밀폐웨이퍼와결합되면, MEMS 구조를위한완벽한패키징솔루션이실현되면서 기능성과신뢰성은극대화되고컴포넌트풋프린트는최소화된다. 밀폐웨이퍼캡으로 MEMS 에 Sil-Via 쓰루 - 실리콘비아통합 지금까지, Silex 는마이크로폰, 가속도계, 유량센서, 자이로, IC 인터포저, 랩온칩 (Lab-on-Chips), 마이크로미러, 옵티컬벤치, 압력센서, 프린트헤드, 공명기, 마이크로배터리등, 십여개이상의 Copyright 2011 Silex Microsystems. All rights reserved. 3
프로젝트에서 Sil-Via TSV 를구현해왔다. 이업적덕분에 Sil-Via 의비아는 MEMS 어플리케이션을 위한양산형 TSV 의산업벤치마크가되었다. Sil-Via 기술로가능해진실리콘인터포저솔루션 MEMS 를 IC 에통합할때또는서로다른 IC 들을하나의패키지에수직으로통합하려고할때, 지형학적인문제가종종발생한다. 본드패드와 TSV 가액티브영역이나물리적인크기제약때문에제대로정렬되지않는경우가꽤많고, 실제패드연결상단부위에서파워와시그널의버싱 (bussing) 이필요할수있다. 실리콘인터포저는구조적인장점과 RDL (redistribution layer) 탄력성, 양면범프, 루트능력등으로이러한문제를해결하고있다. Sil-Via TSV 를구현하고있는실리콘인토포저로가능해진고밀도 3D IO 루팅 Silex 의 Sil-Via 기술은 2.5D 와 3D 용의매우탄력적인실리콘인터포저솔루션을가능하게해준다. 300mm ~ 600mm 의웨이퍼두께를제조할수있고, 50 µm 까지낮춘 Sil-Via 피치는 I/O 인텐시브 ASIC 에대한고밀도지원을의미한다. 기판물질로만들어진 Sil-Via 의싱글크리스털구조는, 다른물질을사용하는다른비아들의큰고민인팽창온도계수에있어, 주변기판에완벽하게일치되는비아를만들어냈다. 비아를기판에단리시키면 1 테라옴을초과하게되어아주확실하게낮은저항의, 제로누출 TSV 비아에도움이된다. Copyright 2011 Silex Microsystems. All rights reserved. 4
Silex 의그외 3D 통합솔루션들 기본회로와의연결을유지하고밀폐무결성을확보하면서실리콘에실리콘에붙이는것이 CMOSto-MEMS 패키징에서중대한요건이다. 에칭동공을가진실리콘웨이퍼는, 그밑의 MEMS 구조를방해하거나훼손하는일없이웨이퍼레벨의패키징을제공하기위해고안된것이다. TSV 를통해연결성이제공되어야하며, 완료된 CMOS 웨이퍼가이패키징프로세스에서쓰여지기때문에, 웨이퍼본딩은 100% CMOS 호환이가능해야한다. 이러한문제를해결하기위해, Silex 는통합플랫폼에기초하여 Met-Cap 메탈비아를개발하였다. 부분적으로채워진풀웨이퍼두께메탈비아는 CMOS 와완전히호환되는 AuSi 공융웨이퍼본드와결합하여완벽한웨이퍼레벨의솔루션이된다. 웨이퍼의앞면부터뒷면까지전체비아저항은 20 mohm 미만이다. Met-Cap 웨이퍼와 TSV XiVia 부분충적풀웨이퍼두께메탈비아기술 진공밀폐동공 CMOS 또는 MEMS 웨이퍼 AuSi 공융 CMOS 호환본드 CMOS 에서 MEMS 는어떤 Moore 를할수있는가? MEMS 고유기능을통합이필요한고급 IC 들과조합하면, 새로운패키징기능을이용할수있는길이열리게된다. Functional Capping 이란이러한진화를설명할때쓰는말이다. 바이패스, RF, 시그널조절패시브를웨이퍼캡에통합할수있게되면한차원더높은기능과통합이동일한풋프린트내에서 Copyright 2011 Silex Microsystems. All rights reserved. 5
달성된다. 메탈이나실리콘비아와의결합능력, 임베디드 MEMS 장치를위한동공, 밀봉웨이퍼씰, 제로 - 크로스토크준비로가능해진액티브영역아일랜드등, 이모두가의미하는것은, 미래의통합 패키지솔루션은진정한의미의한칩시스템 (Systems on a Chip) 이라할수있다는것이다. 통합수직캐패시터 Zero-Crosstalk TM 기능 통합인덕티브코일과마그네틱코어 CAP 웨이퍼 본드패드 CMOS 웨이퍼 MEMS 또는 CMOS MEMS 구조를위한동공 저온밀폐본딩통합 저손실메탈비아와옵션형동축실딩 Silex 기술로가능해진한칩시스템 (System on a Chip) 패키지레벨통합 Silex 에대하여 Silex Microsystems 는세계에서가장큰집중투자 MEMS 생산기업으로, 전세계유수기업들이필요로하는고급 MEMS 및패키징을서비스하고있다. 6 와 8 웨이퍼둘다에대해전용라인을둔총 25,000 평방피트의생산능력을가진 Silex 는 100 여곳이상의고객들과 300 개이상의 MEMS 프로젝트를성공적으로완수한바있다. Silex 의 Sil-Via 는 5 년이상고급 TSV 솔루션을제공해오고있다. Silex 의핵심기술은세계적으로가장눈부신혁신들중일부를가능하게했다. 자세한정보는다음주소를참고한다 : www.silexmicrosystems.com. Copyright 2011 Silex Microsystems. All rights reserved. 6