반도체 TEST공정

TEST 공정

#시작하며

반도체 후공정에서 이뤄지는 TEST란, 전기적 특성 검사를 통해 칩의 불량이 다음 공정으로 넘어가지 않도록 방지함으로써 손실을 최소화하는 과정이다. 현재 신뢰성 불량을 사전 차단하고, 수율을 향상시켜 원가 절감에 기여하며, 제품의 연구-개발에 도움을 주는 등, 그 역할이 점차 확대되고 있다.

수많은 제조공정을 거친 반도체 칩은, 마지막 절차인 TEST를 통해 불량품을 선별하게 된다. 반도체의 양품, 불량품 선별을 위해 반도체 제조과정에서는 다양한 TEST가 이루어지는데, 웨이퍼 단계에서 이루어지는 EDS(Elrctrical Die Sorting), 조립공정을 거친 패키지 상태에서 이루어지는 패키징공정(Packaging), 제품 출하 전 소비자의 관점에서 실시되는 품질테스트 등이 있다.

 

그 중에서, 먼저 첫번째 관문인 EDS공정은 웨이퍼 위에 전자회로를 그리는 FAB 공정(제조/생산)과 최종적인 제품의 형태를 갖추는 패키지 공정 사이에 진행된다. 즉 전기적 특성검사를 통해 개별 칩들이 원하는 품질 수준에 도달했는지 확인하는 공정이다.

 

 

#TEST 공정

• TEST 공정 Flow

 

출처. SK hynix NEWROOM

수많은 공정을 거쳐 제작된 반도체는, 각 공정이 제대로 수행됐는지에 대한 검증을 위해 크게 Wafer Test, Package Test, Module Test의 테스트를 진행한다. 초창기 Package Test에서만 실시하던 Burn-in 공정의 경우, Wafer TEST공정의 중요성이 높아짐에 따라, 다수 항목이 Wafer Burn-in으로 옮겨졌다. 또한 TEST와 Burn-in을 결합한 TDBI(TEST During Burn-in) 개념으로 정식 테스트를 Burn-in 전후에 실시하는 복합형도 많이 사용하여 공정 시간과 비용을 절약하고 있다. Module TEST에서는 PCB(Printed Circuit Board)와 칩의 연관 간계 점검을 위해 상온에서 DC/Function 테스트를 진행한 뒤, 실제 고객 환경에서 칩을 동작해보는 실장 테스트를 진행한다.

 

반도체 테스트는 불량칩을 골라내고 앞서 진행한 공정을 점검/개선하는 것이다. 해당 과정에서 다음 공정으로 불량 칩이 넘어가지 못하게 하는 선별률(Screenbility)는 중요한 이슈이다.

 

* Wafer TEST - 불량 칩이 Packaging되는 것을 방지하여 수익성 향상

* Packaing TEST - 불량 제품이 출하되는 것을 막아 고품질 반도체 납품, 칩 오류 개선을 통한 신뢰성 확보

 

• 반도체 TEST 공정 분류

반도체 TEST 종류

반도체 TEST는 공정 Step 관점에서 위 그림과 같이 Wafer TEST, Package TEST, Module TEST로 구분할 수 있다.

 

* Wafer TEST

- 웨이퍼 상태에서 칩의 정상여부 검사

- 웨이퍼 검사장비에서 수행

 

* Package TEST

- 반도체 전/후 공정을 마친 후, 최종단계에서 Package의 정상적인 작동 유무를 평가

- Burn-in TEST 장비 사용

 

* Module TEST

- PCB에 반도체 소자가 여러개 장착되어 있는 Module사이에서 제대로 작동하는지를 검사

- Module 검사장비로 분류

 

 

#Wafer(EDS) TEST 공정

Wafer TEST 공정은, FAB과 Package공정의 중간, 즉 칩의 정상 여부를 검사하는 Probe Test 공정에 위치한다. 

 

• Wafer(EDS) TEST 공정과 수율

수율이 높은 것은, Wafer 한 장에서 나올 수 있는 정상적인 칩의 수가 많다는 뜻으로서, 설계된 최대 칩 수와 실제 생산된 정상적인 칩 수의 비율로서 정의된다. 수율이 높을수록 생산성이 높기 때문에, 반도체 생산라인에서는 수율을 향상시키는 일이 가장 중요하다.

 

• 수율향상 조건

출처. 한국기술교육대학교

Clean Room의 청정도 - 파티클, 온도, 습도의 조건을 잘 유지하는 것이 중요하다.

공정장비의 정확도 - 패턴을 형성하는 공정장비의 정확도

공정조건 - Clean Roon과 공정장비의 정확도가 만족된 경우에는, 공정 조건을 어떻게 설정할 것인지가 중요하다.

 

• 세부 공정

* ET TEST(Electrical Test) ⇒ 작동 여부 판별 기능

- 반도체 제조 공정 중 중요한 단위 공정

- 반도체 집적회로(IC) 동작에 필요한 개별 소자들에 대한 직류전압, 전류 등 전기적 특성의 파라미터 테스트

 

* Wafer Burn-in ⇒ 제품의 신뢰성 향상

- 제품 초기에 발생하는 높은 불량률 제거를 목적으로 한다.

- 웨이퍼에 일정 온도의 열을 가한 후, AC/DC 전압을 가해 제품의 취약, 결함 부분과 같은 잠재적인 불량요인을 발견.

 

* Pre Laser(Hot & Cold) 

- 전기적 신호를 통해 웨이퍼 상의 칩들의 정상여부 판별

- Repair 가능한 칩은 수선공정에서 처리

- 특정 온도에서 발생하는 불량을 위해 상온보다 높거나 낮은 온도에서 진행

 

* Laser Repair & Post Laser

- 전 공정(Pre Laser)에서 불량이 발생하였지만 Repair가 가능한 칩을 모아 Laser Beam을 통해 수선하는 공정

- Wafer TEST 가운데 중요한 공정이다.

- 수선이 끝난 후 Post Laser 공정을 통해 수선 여부를 재차 검증

 

 

#마치며

오늘은 반도체 후공정인 TEST 공정에 대해 공부하였다. 후공정의 기술력은, 생산업체간의 경쟁력과 직결되는 문제로 부상함에 따라 그에대한 중요성은 계속해서 증가하고 있다. 다음 포스팅에서는, 패키징 공정에 대해 알아볼 것이다.