[Ep. 7] 테스트 공정(Test)

 [Ep. 6] 금속 배선 공정(Metallization)에서는 금속 배선에 적합한 소재인 알루미늄(Al)과 구리(Cu)에 대해 알아보았고, 최근에는 구리를 배선으로 선택하면서 등장하는 공정인 Damascene에 관해서도 간략하게 소개하였습니다. 이전 글들은 웨이퍼에 반도체를 만드는 전공정이었고, 이제부터는 반도체 완제품을 만드는 과정인 후공정을 진행할 것입니다. 전공정에서는 웨이퍼 단위로 공정을 진행했다면, 후공정에서는 개별 Si Chip 단위로 공정을 진행하게 됩니다. 

[Ep. 6] 금속 배선 공정(Metallization)

7. 테스트 공정(Test)

  테스트 공정은 후공정에서 제일 먼저 진행되며, 공정이 완료된 웨이퍼 상태에서 첫 테스트를 진행하고, 패키지가 끝난 완제품 반도체 칩 상태에서 한 번 더 테스트를 진행한다고 합니다. 테스트 공정을 잘 진행해야지 불량칩을 테스트 공정 단계에서 걸러낼 수 있고, 패키지 공정으로 넘어가기 전 불량칩을 패키지 하는 데 불필요한 비용을 줄일 수 있습니다. 또, 테스트 공정은 불량률을 줄이는데도 기여합니다. 불량칩이 발생하였을 경우, 어디서, 왜, 문제가 발생하였는지 점검하고, 수리가 가능하다면 수리까지 진행하여 후공정을 진행할 수 있기 때문입니다. 

 

1) 전공정 후 테스트

 웨이퍼 상태에서 진행하는 테스트는 크게 네 단계로 이루어진다고 합니다.

 

① 전기적 특성 및 웨이퍼 번인(Burn-In) 테스트

 웨이퍼에 만들어진 회로 또는 테스트용 소자(저항, 커패시터, 트랜지스터 등)에 전기 신호를 입력해 그 특성을 확인합니다. 번인(Burn-In) 테스트를 통해서 반도체 소자가 제작된 웨이퍼를 높은 온도에 노출시키고 높은 전압을 인가하며 실제 사용 시 발생할 수 있는 오류를 미리 찾아냅니다.

 

② 고온/저온 테스트

 한계 온도에서 정상적으로 동작하는지 검사합니다. 이 과정에서 앞서 선별된 불량품들 중 수리를 통해 양품이 될 수 있는 것들을 다시 선별하는 과정 또한 진행합니다.

 

③ 수선 및 최종 테스트

 수선 가능한 불량품을 레이저나 전기 신호를 이용해 수리합니다. 그리고 다시 한 번 실리콘 칩의 불량 여부를 최종 테스트합니다.

 

④ 잉킹(Inking)

 최종 테스트를 통과하지 못한 불량품을 확인할 수 있도록 잉크를 찍어 표시하던 과정에서 붙은 이름이라고 합니다. 현재는 실제로 잉크를 찍진 않고 불량품의 위치를 데이터로 기록하여 저장한다고 합니다. 그리고 최종 불량으로 판정된 실리콘 칩들이 후공정으로 넘어가지 않도록 관리합니다.

 

2) 패키지 후 테스트

 아직 패키지 공정에 관해 다루지 않았지만, 간략히 설명하자면 패키지 공정은 웨이퍼 위에 만들어진 반도체들을 실리콘 칩 단위로 쪼개서 완제품 형태로 포장하는 공정입니다. 패키지 공정 이후 테스트까지 통과하게 된 반도체 완제품이 소비자에게 판매되는 것입니다. 패키지 후 진행되는 테스트는 크게 세 단계로 이루어진다고 합니다.

 

① 전기적 특성 및 웨이퍼 번인(Burn-In) 테스트(웨이퍼 상태로 진행하는 과정과 크게 다르지 않음)

② 메인 테스트(Main Test)

 상온, 저온의 환경, 사용자가 요구하는 환경 조건에서 각각 전기적 특성을 검사합니다. 특히, 이 과정에서는 제작한 반도체 칩이 JEDEC의 국제 반도체 표준을 만족하는지 엄격하게 검사합니다.

③ 최종 테스트

 마지막으로 고온의 환경에 노출시킨 상태에서 반도체 칩의 전기적 특성과 기능을 검사합니다. 그리고 테스트를 통과한 제품 표면에 반도체의 생산 정보를 담은 일련의 코드를 레이저로 인쇄합니다. 

 

 프롤로그를 거쳐 테스트 공정까지 모두 학습하신 어려분 수고 많으셨습니다. 이제 마지막 공정인 패키지 공정(Package)이 남았으니 마지막까지 힘내보도록 합시다.

 

[Ep. 8] 패키지 공정(Package)

 

[교재]

 

해당 글은 왼쪽 책을 교재로 하여 제작된 글입니다.

반도체 산업에 관해 더 자세한 내용을 살펴보고 싶으신 분은

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저자: 박진성
출판: 티더블유아이지
2023.02.06