개인적인 일로 블로그 포스팅에 소홀하였습니다.
새해를 맞이하여... 다시 공부하면서 포스팅을 천천히 해보려고 합니다.
2024년 첫 글은 반도체 후공정에 대한 기초를 다시 한번 복습하는 포스팅을 쓸 예정이며
취업을 앞두고 계신 학생분들에게 조금이나마 도움이 되면 좋겠습니다.
반도체 후공정
반도체 제품을 만들기 위해서는 먼저 원하는 기능을 할 수 있도록 칩 (chip) 을 설계해야 합니다.
그리고 설계된 칩을 웨이퍼 (wafer) 형태로 제작을 해야하죠.
웨이퍼에는 칩이 반복적으로 배열되어 있어서, 반도체 공정이 다 진행된 웨이퍼를 보면 격자 모양을 확인할 수 있는데
이 격저 하나가 바로 한개의 칩이 됩니다.
반도체 제조 공정을 보면 웨이퍼 공정, 패키지 공정, 테스트 순으로 진행되는데
이러한 순서 때문에 웨이퍼 공정을 반도체 공정의 Front end, 패키지와 테스트 공정을 Back End 공정이라고 합니다.
웨이퍼 공정 내에서도 Front end, Back end를 구분하는데 웨이퍼 제조 공정 내에서는 CMOS 공정을 Front end, 그리고 CMOS를 만든 후에 진행되는 금속 배선 형성 공정을 Back end 라고 합니다.
반도체 제조 과정과 업종의 연관
반도체 설계, 웨이퍼 제작, 패키지와 테스트, 조립 등 진행하는 공정에 따라서 반도체 업종을 분류할 수 있는데요.
바로 팹리스, 파운드리, OSAT, IDM 등으로 분류됩니다.
자세한 내용은 아래 포스팅에 자세하게 적어두었으니 참고가 되셨으면 좋겠습니다.
2023.06.11 - [반도체 이야기/반도체 이론] - 반도체 회사에도 종류가 있다? (IDM, 팹리스, 파운드리, OSAT)
반도체 회사에도 종류가 있다? (IDM, 팹리스, 파운드리, OSAT)
반도체 관련 전공을 하신 분들은 다들 익히 알고 계신 내용일 듯합니다. 이번 글에서는 비전공자분들을 위하여 반도체 회사의 종류에 대해서 글을 써보려고 합니다. 요즘 뉴스나 신문을 통해서
spark104.com
이번 글의 주제는 반도체 후공정에 관련된 내용이니 패키지와 테스트 공정에 대해서 자세히 알아보겠습니다.
테스트 공정의 목적
반도체 테스트 공정의 가장 중요한 목적은 바로 불량 제품의 출하 방지입니다.
불량 제품이 고객사로 납품되면 고객의 신뢰가 감소해 매출이 떨어지게 되어 손해 배상 등의 금전적 손실이 발생할 수 있습니다.
반도체 테스트는 제품의 다양한 특성에 맞춰 품질과 신뢰성을 확보할 수 있도록 다양한 항목을 테스트 해야하는데요.
이에 따라 테스트 시간과 장비, 인력이 늘어나면서 제조 비용까지 증가하기도 합니다.
그렇기 때문에 테스트 엔지니어들은 항상 테스트 시간과 항목을 줄이면서 그 신뢰도는 높게 유지하기 위한 노력을 많이 하고 있습니다.
테스트의 종류
테스트는 테스트할 대상의 형태에 따라 웨이퍼 테스트와 패키지 테스트로 구별할 수 있으며
테스트 항목에 대해서는 아래 표와 같이 온도별 테스트, 속도별 테스트, 동작별 테스트 이렇게 3가지로 구별할 수 있습니다.
1) 온도별 테스트
온도별 테스트는 테스트 대상에 인가되는 온도가 기준이 됩니다.
고온 테스트는 제품의 스펙 온도 범위 중 최대 온도보다 10% 이상의 온도를 인가하는데요. 반대로 저온테스트는 최저 온도의 10% 이하를 인가하고, 상온 테스트는 보통 25도씨 온도를 인가합니다.
반도체 제품이 실제 사용될 때는 다양한 온도의 환경에서 사용되기 때문에, 다양한 온도에서의 동작 여부와 온도 마진을 검증이 필요합니다.
보통 메모리 반도체의 경우 고온 시험은 85~90도씨, 저온 시험은 -5~-40도씨를 인가합니다.
2) 속도별 테스트
속도별 테스트는 코어 테스트와 스피드 테스트로 구별합니다.
코어 테스트는 반도체 제품의 코어 동작, 즉 원래 목적하는 동작을 잘 수행하는지를 평가하는 테스트인데요. 메모리 반도체 제품의 경우에는 정보를 저장하는 것이 원래의 역할이므로 정보를 저장하는 셀 영역에서 저장이 잘 되는지를 평가, 검증할 수 잇는 항목을 테스트 합니다.
스피드 테스트는 동작 속도를 평가하는 것으로 원하는 속도로 제품이 동작할 수 있는지를 평가하게 됩니다. 최근 반도체 제품에서 고속 동작이 많아지면서 이 테스트의 중요성이 커지고 있습니다.
3) 동작별 테스트
동작별 테스트는 DC 테스트, AC 테스트, 기능 테스트 등 총 3개로 구별할 수 있는데요.
DC 테스트는 전류를 DC로 인가하여 테스트의 결과가 전류 또는 전압으로 나타날 수 있는 항목을 평가한느테스트 항목입니다.
AC 테스트는 전류를 AC로 인가하여 AC 동작 특성, 예를 들어 제품의 입출력 스위칭 시간 등의 동적 특성을평가할 수 있습니다.
기능 테스트는 제품의 각 기능을 동작시켜 정상 동작 여부를 확인하는 테스트 인데요. 예를 들어 메모리 반도체제품의 경우에는 메모리 셀의 정상 동작 여부와 메모리 주변 회로의 정상 동적 여부를 확인하게 됩니다.
웨이퍼 테스트
웨이퍼 테스트는 테스트 대상이 웨이퍼 입니다.
웨이퍼에는 수 많은 칩들이 많들어져있는데, 이 칩들의 특성과 품질을 웨이퍼 테스트를 통하여 확인하고 검증을해야하며
이를 위해서는 테스트 장비와 칩을 연결하여 칩에 전류와 신호를 인가할 수 있어야 합니다.
패키지가 완료된 제품들은 시스템에 연결하기 위해 솔더 볼 같은 핀 (pin) 들이 만들어져있으므로 테스트장비와 전기적 연결이 비교적 용이합니다. 하지만 웨이퍼 형태의 경우에는 좀 더 특별한 방법이 필요한데, 이 때필요한 것이 바로 프루브 (Probe) 카드 입니다.
프루브 카드는 아래 그림에서 볼 수 있듯이 웨이퍼의 패드와 물리적으로 접촉할 수 있도록 수많은 탐침이 카드위에 형성되어 있는데요.
탐침과 테스트 장비를 연결할 수 있는 배선이 카드 내에 만들어져 있습니다.
이 프루브 카드는 웨이퍼가 로딩되는 웨이퍼 이송 설비에서 웨이퍼와 접촉될 수 있도록 테스트 헤드 부분에장착되게 됩니다.
웨이퍼의 전면이 위를 보게 로딩되면 오른쪽의 프루브 카드가 뒤집어지는 형태가 되고
이때 탐침이 아래를 향하게 테스트 헤드에 장착되면 웨이퍼와 프루브 카드가 접촉할 수 있게 됩니다.
테스트 시스템은 실제 프루브 카드를 통해 전류와 신호를 인가하고 읽어서 테스트 결과를 읽어들일 수 있게 됩니다.
프루브 카드는 테스트 하고자 하는 칩의 패드 배열, 그리고 웨이퍼에서의 칩의 배열에 따라 그에 맞는 프루브 카드를 따로 제작하여 사용하는데요. 프루브 카드에서 탐침의 배열은 테스트하고자 하는 칩의 패드 배열과 같습니다.
웨이퍼 테스트는 보통 EPM, Wafer Burn-in, Test, Repair 등의 순으로 진행하는데요.
각 항목에 대한 설명은 다음 글에서 계속 작성하도록 하겠습니다.
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