EDS

기출문제 풀이

기출문제 ❶

Electrical Die Sorting(EDS)에 대해 설명하시오.

STEP1 접근 전략

• 설명형으로 난이도는 중 수준이며 테스트 공정에서 가장 중요하고 자주 출제되는 문제이다.

• 테스트 공정의 목적과 공정 단계를 설명한다.

• 기업에 따라 테스트 공정의 단계를 4단계 또는 5단계로 나누기도 하므로, 면접 전에 미리 기업 홈페이지에서 내용을 확인한다.

STEP2 답안 구조화 TIP

• 테스트 공정: 웨이퍼 테스트, 패키지 테스트

• 테스트 항목: 온도별, 속도별, 동작별 테스트

• EDS 4단계 공정

  ① ET & WBI(Electrical Test & Wafer Burn-in)

  ② Hot/Cold test

  ③ Repair/Final test

  ④ Inking

STEP3 모범답안

EDS는 FAB 공정을 거쳐 완성된 Wafer에 패키지 공정이 진행되기 전, 전기적 특성 검사를 통해 웨이퍼 상태인 각각의 칩들이 동작 속도나 기능 등의 원하는 품질 수준에 도달하는지를 검사하는 공정입니다. EDS의 가장 중요한 목적은 불량 제품이 고객에게 나가게 되면 신뢰성에 문제가 생기게 되므로 양품과 불량품이 될 가능 여부를 미리 판단하여 수선(Repair)이 가능한 칩은 다시 양품으로 만들고, 불가능한 칩은 특정한 표시(Inking)를 하여 불량으로 판정하는 것입니다. 이로써 불량으로 판정된 칩은 이후 공정에서 제외되어 효율을 높일 뿐만 아니라 제품의 특성과 신뢰성을 확보할 수 있습니다. 뿐만 아니라, 반도체 공정에서 EDS 공정은 반도체의 수율을 높이기 위해 반드시 필요한 공정입니다. 테스트를 통해 웨이퍼 제조 공정 상의 문제점이나 설계 상의 문제점을 조기에 발견하여 공정 및 설계팀에 피드백을 줄 수 있기 때문입니다.

EDS 공정은 크게 1 ET & WBI(Electrical Test & Wafer Burn-in), 2 Hot/Cold test, 3 Repair/Final test, 4 Inking의 4단계로 이루어집니다.

먼저 1단계의 ET(Electrical Test)는 만들어진 IC의 동작에 필요한 트랜지스터, 저항, 커패시터, 다이오드 등과 같은 개별 소자들에 대해 전기적 직류 전압, 전류 특성의 여러 검사 항목을 테스트하여 정상적 동작 여부를 판별하는 과정입니다. 이어지는 WBI(Wafer Burn-in)는 제품 스펙 상 최저 온도보다 -10% 이하의 온도, 혹은 최대 온도의 10% 정도 이상인 온도를 웨이퍼에 가하고, 상온 테스트에서는 보통 25도의 열을 가한 다음 AC(교류)/DC(직류) 전압을 가해 제품의 결함, 약한 부분 등 잠재적인 불량 요인을 찾아내어 제품의 신뢰성을 효과적으로 향상시키는 공정입니다.

2단계의 Hot/Cold test에서는 최저 -40도 이하 및 최대 80~90도를 인가하고 전기적 신호를 통해 웨이퍼 상에 있는 각각의 칩 중 불량품이 있는지를 판정합니다. 수선(Repair) 가능한 칩은 Repair 공정에서 처리하도록 정보를 저장하게 됩니다. 고온 테스트에서는 Core 및 DC test, 저온 테스트에서는 속도 및 AC test가 이루어지며, 상온에서는 주로 기능 테스트를 합니다.

3단계의 Repair 공정은 Hot/Cold test에서 수선(Repair) 가능으로 판정된 칩들을 모아 레이저 빔 등을 이용해 수선하고, 수선이 끝나면 Final test를 통해 수선이 제대로 이루어졌는지 재차 검증하여 양품과 불량품을 최종 판단합니다.

4단계의 Inking 공정은 불량 칩에 특수 잉크를 찍어 불량을 식별할 수 있도록 만드는 공정입니다. 이렇게 처리된 불량 칩은 패키지 공정의 Die attach 공정에서 제외되어 조립 작업이 진행되지 않기 때문에 조립 및 검사 공정에서 사용되는 자원을 절감할 수 있습니다.

핵심 이론 정리

1. 테스트의 개념

반도체 장비 산업은 반도체 칩 제조 산업에 있어 중요한 부분을 차지하고 있으며, 반도체 칩 제조업체들은 매출액의 약 20% 정도를 반도체 장비 구입에 쓰고 있다. 예전 반도체 장비 산업은 반도체 칩 산업에 있어서 별로 중요하지 않은 부문으로 인식되었지만, 현재는 반도체 산업이 발전함에 따라 장비 산업의 중요성이 점점 높아지고 있다. 이에, 예전 칩 제조업체가 주도하였던 많은 기술 개발들을 점차적으로 장비 업체가 주도해 가고 있는 추세이다.

반도체 장비 중에서도 반도체가 제품에 장착되기 전에 본래의 기능을 제대로 수행할 것인지에 대한 사전 평가를 하는 장비는 매우 중요하다. 이렇게 반도체 제조 공정에서 FAB 공정이 완료된 후, 웨이퍼와 패키지 상태에서 반도체 칩이 제 기능을 올바로 수행할 수 있는지를 확인하고 불량 유무를 결정하는 장비를 일반적으로 검사 장비 또는 테스트 장비라고 한다. 이 장비 덕분에 반도체의 기능과 신뢰성을 조기에 평가하여 불량 발생으로 인한 손실을 최소화할 수 있다.

2. 반도체 특성 테스트

(1) 특성 테스트

반도체 특성 테스트는 제조(Fabrication) 및 조립 과정에서 발생하는 불량, 즉 도통(Open), 쇼트(Short), 누설(Leakage) 등을 선별하는 공정이다. 이에 대한 주요 검사 항목으로는 번인(Burn-in)에 영향을 줄 수 있는 치명적인 DC 항목 테스트, 도통/쇼트(Open/Short) 테스트, 누설(Leakage) 테스트, 그리고 기본적인 기능(Function) 테스트가 있다. DC test에 대한 최근의 기술동향으로 보면 적용 범위 확대를 위해 MBT(Monitoring Burn-in Test) Contact, 스크린 기술 개발 등이 선행되고 있다. 또한 시험 장비의 성능 향상을 위해 동측수 확장의 방법으로 생산성을 향상할 수 있도록 노력하고 있으며, 시험장비의 네트워킹을 통해 각 설비별 PGM 관리 네트워크 및 Auto download 시스템을 갖추고 있다.

① MBT(Monitoring Burn-in Test)

MBT는 높은 신뢰성과 제품의 균일한 품질을 위해, 제품 초기에 수명 불량을 선별하는 공정이다. 주로 제품의 초기 신뢰성 확보를 위해서, 온도 제어가 이루어지는 챔버에 다수의 반도체 소자가 장착된 슬롯을 넣어 전기적 스트레스를 장시간 인가하는 방식으로 검사가 진행된다.

MBT 기술은 최근, 효율을 향상시키기 위해 Board당 많은 개수의 제품을 로딩할 수 있도록 Board당 로딩되는 Device 수량을 확대하고 있다. 그리고 번인(Burn-in) 검사 시간을 최적화시켜 짧은 시간에 동일한 스트레스의 인가가 가능한 방식을 사용하고 있으며, 공정 안정화에 기인한 시험 시간에 대해서도 연구 중에 있다.

② Hot/Cold test

생산된 반도체 제품에 대해 온도에 따른 특성 불량을 제거하거나, MBT(Monitoring Burn-in Test)에서 열화된 불량에 대해 선별하는 것을 말한다. 주로 동작 온도에 따라 나쁜 특성을 보이는 항목들에 대해 집중적으로 시험하는 방식으로 검사가 진행된다. 이 항목들에는 AC, DC, 빠른 동작 속도(High speed), 리프레시(Refresh) 등이 있다. 그리고 이 검사의 주요 관리 항목으로는 제품의 기능(Function)에 따른 양/불량(Good/Fail)의 판정과 속도(Speed), 소비 전력(Power)의 구분에 따른 BIN 분류 등이 있다. 한편, 이러한 온도 검사는 불량을 선별하는 역할도 있지만, 반도체 중에서도 특수하게 사용하는 즉, 군용이나 산업용 등의 군용 스펙(Military spec)을 맞추어야 하는 경우도 있으므로, 이 경우를 위해 온도 특성이 우수한 부품을 선별하기도 한다. 최근에는 테스트 수량을 증대하기 위해 한 번(One shot)에 테스트 가능한 수량을 최대로 확보하고, 잦은 빈도(High frequency)의 제품 출시에 따른 기술력을 확보하는 것이 중요하다.