유리기판 제조 공정, 쉽게 이해하기

 

최근 반도체 패키징 기술에서 유리기판이 큰 주목을 받고 있습니다. 기존 유기 소재(ABF 기판)로는 한계가 있는 고성능 반도체의 패키징을 유리기판이 해결할 수 있기 때문입니다. 특히, 고성능 AI 반도체나 차세대 서버용 반도체에서 유리기판의 활용도가 급격히 높아지고 있습니다. 그렇다면 유리기판은 어떻게 만들어질까요? 오늘은 유리기판 제조 공정을 단계별로 자세하게 알아보겠습니다.

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1️⃣ 유리 원판 준비

유리기판 제조는 먼저 고순도 유리 원판을 준비하는 것부터 시작합니다. 이 유리 원판은 특수한 유리 소재로, 열과 전기적 특성이 우수해야 합니다. 기존 PCB 기판에 사용되던 유기 재료와 달리 유리는 더 얇고, 더 강하며, 팽창률이 낮아 반도체의 미세 회로와 잘 맞습니다.

2️⃣ TGV 가공 (Through Glass Via)

유리 원판 위에 미세한 구멍을 뚫는 과정입니다. 이 구멍을 통해 상하층의 반도체 칩이나 배선이 연결됩니다. 이때 사용되는 기술이 바로 TGV 가공입니다. 주로 레이저로 미세 구멍을 가공하며, 고도의 정밀도가 요구되고 구멍의 크기는 수 마이크로미터 수준입니다. 구멍이 많고 촘촘해야 반도체의 신호 전달이 빠르고 효율적입니다. 최근에는 CO2 레이저, UV 레이저를 활용하여 대량 생산에 적합한 방식으로 발전하고 있습니다.

3️⃣ 식각 (Etching)

TGV 가공으로 구멍을 뚫은 후, 식각 공정을 통해 구멍 내부를 깔끔하게 다듬습니다. 식각은 화학 용액을 사용해 유리 내부의 불필요한 부분을 녹여내는 작업으로, 식각이 잘 되어야 전기적 연결을 위한 메탈 도포가 쉬워집니다. 이 과정이 미흡하면 불량률이 높아질 수 있습니다.

4️⃣ 메탈라이징 (Metallizing)

식각 후에는 메탈라이징이라는 금속 증착 공정을 진행합니다. 구멍 내부와 유리기판 표면에 금속을 얇게 입혀 전기가 흐를 수 있도록 만들어 줍니다. 구리(Cu), 니켈(Ni) 등 금속이 주로 사용되며, 도금 두께와 균일성이 매우 중요합니다. 메탈라이징 후에는 전기 회로 형성을 위한 준비가 완료됩니다.

5️⃣ 배선 및 마무리 공정

금속층이 형성된 유리기판에 포토리소그래피(Photolithography) 등 공정을 통해 미세 회로를 형성합니다. 이후 필요에 따라 추가 금속 도금, 절연층 형성, 평탄화 등의 마무리 공정을 거쳐 유리기판이 완성됩니다.

6️⃣ 품질 검사

마지막으로 검사 공정에서 기판의 미세 결함, 회로의 연결 상태, 도금 품질 등을 철저하게 확인합니다. 이 과정을 통과한 제품만이 반도체 패키지용으로 사용됩니다.

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📌 유리기판 공정이 중요한 이유

유리기판 공정은 단순히 유리를 가공하는 수준을 넘어서, 반도체의 신뢰성과 성능을 결정짓는 핵심 기술입니다. 특히, AI 반도체, HBM(고대역폭 메모리) 등 고성능 반도체 패키징에서 유리기판은 필수적입니다. 앞으로 반도체가 더 작고 더 빠르게 발전함에 따라 유리기판 수요는 더욱 확대될 것으로 보입니다.