반도체 칩을 완성하려면 여러 단계를 거쳐야 하며, 테스트를 통해 결함이 있는 칩을 가려내는 것이 중요합니다. 반도체 제조 공정에서는 많은 테스트가 수행됩니다.

- 웨이퍼 테스트 또는 프로브 테스트라고도 알려진 EDS(Electrical Die Sorting)는 FAB 단계에서 웨이퍼 처리가 완료되면 수행됩니다.
- 최종 테스트는 칩이 패키징된 후 수행됩니다.

오늘은 반도체 칩의 품질을 보장하는 일련의 테스트 중 첫 번째인 EDS에 대해 알아 보겠습니다.
EDS는 반도체 수율 향상과 관련이 있다.

EDS는 FAB 단계(웨이퍼에 회로를 그리는 단계)와 패키징 단계(칩이 최종 제품의 모양을 갖는 단계) 사이에서 발생합니다. 이름에서 알 수 있듯이 각 칩에 대해 전기 테스트가 수행되어 필요한 품질 수준을 충족하는지 확인합니다. EDS의 목적은 다음과 같습니다.

- 결함이 있는 반도체 칩을 웨이퍼 수준에서 선별하여 후속 패키징 및 테스트 단계를 개선하고 비용을 절감합니다.

- 결함이 있는 칩을 수리하여 수율을 높이고 비용을 절감합니다.

- 설계 또는 FAB에서 발견된 문제를 수정합니다.

먼저 전기적 특성을 테스트하여 각 칩이 요구되는 품질 수준을 충족하는지 확인합니다. 결함이 있지만 수리 가능한 칩은 수리되고, 결함이 있는 수리 불가능한 칩에는 "잉크"가 표시됩니다. 불량 칩을 후속 공정에서 제거해 공정 효율성을 높인다.

EDS는 반도체 수율 향상에 매우 중요합니다. 수율은 단일 웨이퍼의 최대 칩 수(GDPW, 웨이퍼당 총 다이) 대비 품질 요구 사항을 충족하는 우수한 다이의 비율이며 반도체 생산 효율성을 직접적으로 나타내는 지표입니다.

EDS 공정은 웨이퍼와 프로브 카드를 접촉시켜 수행됩니다. 프로브 카드에 있는 수많은 작은 핀이 웨이퍼와 접촉하여 결함이 있는 칩을 걸러낼 수 있는 전기 신호를 보냅니다.

EDS 프로세스에는 네 가지 주요 단계가 있지만, 많은 소규모 프로세스가 EDS를 구성합니다.

1단계 - 전기 테스트 및 웨이퍼 번인(ET 및 WBI)

전기 테스트는 반도체 집적 회로의 작동에 필요한 다양한 부품(트랜지스터, 저항기, 커패시터, 다이오드)의 DC 전압 및 전류 특성을 측정하는 것을 포함합니다.

전기적 테스트 다음에는 웨이퍼 번인(burn-in) 테스트가 진행됩니다. 웨이퍼는 특정 온도로 가열된 다음 AC 및 DC 전압을 모두 가하여 결함이나 잠재적인 문제를 감지합니다. 이 단계는 제품의 신뢰성을 크게 향상시킵니다.

2단계 - 핫/콜드 테스트

Hot/Cold 테스트에서는 전기 신호를 사용하여 웨이퍼의 개별 결함 칩을 감지합니다. 수리 가능한 결함 칩은 후속 단계에서 수리 대상으로 표시됩니다. 칩이 다양한 온도에서 완벽하게 작동하는지 확인하기 위해 실온보다 높거나 낮은 온도에서 테스트됩니다.

3단계 - 수리/최종 테스트

수리 단계는 아마도 EDS 프로세스에서 가장 중요한 단계일 것입니다.

수리 단계에서는 핫/콜드 테스트 단계에서 수리 가능하다고 판단된 칩을 수리합니다. 수리 후에는 수리가 올바르게 수행되었는지 확인하기 위해 최종 테스트가 수행됩니다. 이 단계의 합격/불합격 결과가 최종 결과입니다.

4단계 - 잉크 마킹

잉크 마킹 단계에서는 불량 칩을 특수 잉크로 마킹하여 식별이 가능합니다. 잉크 마킹을 받는 칩에는 Hot/Cold 테스트에 불합격한 칩, 부적절하게 수리되어 최종 테스트에 실패한 칩, 웨이퍼에서 제대로 완성되지 않은 칩(더미 다이) 등이 있습니다. 과거에는 불량 칩에 라벨을 붙이기 위해 실제 잉크 마크를 사용했지만, 요즘은 불량 칩을 식별하기 위해 데이터만 기록한다. 잉크 마킹을 통해 식별된 불량 칩은 더 이상 포장 처리되지 않으므로 포장 및 테스트 과정에서 자재, 장비, 시간 및 노동력이 절약됩니다.

잉크 마킹 후 웨이퍼를 베이킹하고 품질관리(QC) 검사를 거쳐 패키징 공정으로 진행된다.

이제 우리는 완벽한 반도체 칩의 탄생을 몇 단계 앞두고 있습니다. 다음 기사에서는 반도체 칩을 장치에 설치하기에 적합한 형태로 패키징하는 과정을 살펴보겠습니다.