반도체 후공정 - 테스트(Test)공정

Test 공정

반도체 후공정에서 이뤄지는 테스트(Test)란, 전기적 특성 검사를 통해 웨이퍼나 칩의 불량이 다음 공정으로 넘어가지 않도록 방지함으로써 손실을 최소화하는 공정입니다. 초창기의 테스트는 양산 제품에 대해 불량을 걸러내는 필터링 위주로 진행했으나, 최근에는 테스트 결과의 누적된 사례를 기반으로 신뢰성 불량을 사전 차단하고, 수율을 향상해 원가 절감에 기여하는 역할까지 포괄하고 있다.

■ 반도체 테스트 공정 FLOW

반도체 테스트 공정 흐름도(사진-SK 하이닉스)

수많은 공정을 거쳐 제작된 반도체는 각 공정이 제대로 수행했는지 검증하기 위해 상온(섭씨 25도)에서 테스트를 진행합니다. 테스트는 크게 Wafer Test, Package Test, Module Test로 이뤄집니다.

고온과 저온에서 실시하는 신뢰성의 일종인 Burn-in/Temp Ctclimg 공정의 경우, 초창기에는 Package Test 공정에만 실시했지만 점차 Wafer Test 공정의 중요성이 높아져 Package Burn-in 항목이 다수 WBI(Wafer Burn-in)으로 옮겨졌습니다. 테스트와 Burn-in을 결합한 TDBI(Test During Burn-in) 개념으로 Burn-in을 진행함에 따라, 정식 테스트를 Burn-in 전후에 실시하는 복합형도 많이 활용되는 추세입니다. 이렇게 되면 공정 시간과 비용이 절약될 수 있습니다.

테스트 공정은 IDM/Foundry가 직접 수행하기도 하고, 일정 부분을 위탁업체(OSAT; OutsourcedSemiconductor Assembly and Test)에 외주를 주기도 합니다. 테스트 공정의 주체가 누구든지 동일한 검사 장비와 검사용 부품을 사용해 테스트하게 됩니다.

■ 반도체 테스트의 목적

반도체 테스트의 목적은 불량칩을 골라내고, 전공정들을 점검해 개선하는 것을 목적으로 합니다. 이 과정에서 다음 공정으로 불량칩이 넘어가 지 못하게 하는 선별률은 항상 중요한 이슈입니다.

• 원가점감 및 수익 향상
• New Tech 확보와 수율 향상
• 초기, 중기 불량 선별 목적
• 반도체 기술 및 제품의 연구, 개발 개선

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■ 반도체 테스트 종류(공정 측면)

반도체 테스트는 공정은 Wafer Test, Package Test, Module Test로 구분할 수 있으며, 기능별로 구분할 경우 DC(Direct Current)/AC(Alternating Current)/Function/실장/신뢰성 테스트 등으로 나눌 수 있습니다.

반도체 테스트 공정측면 흐름도(사진-SK 하이닉스)

■ Wafer Test

전공정이 끝난 웨이퍼에 대한 성능 및 품질 테스트를 하는 단계입니다. 테스트 과정은 크게 Burn-in 테스트, 프로브 테스트, 리페어(Repair) 공정으로 이뤄집니다. Burn-in 테스트는 사용자인 고객이 장기간 사용하는 정도의 스트레스 상황을 조성해 불량이 발생할 수 있는 요인을 사전에 확인하는 작업입니다. 프로브 테스트는 웨이퍼 상태에서 소자의 전기적 특성을 확인하는 과정입니다. 웨이퍼에 프로브카드를 통해 전기적 신호를 가하면서 소자의 정상 작동 여부를 확인하는 과정입니다.

■ Package Test

패키징 공정이 끝난 후 제품을 출하하기 전 최종적으로 전기적인 특성을 검사한다고 하여 파이널 테스트(Final Test)라고 부릅니다. Package Test는 가장 중요한 테스트 공정으로써 모든 테스트 항목이 집중돼 있습니다. 먼저 DC/AC 테스트와 Function 테스트에서 양품(Go)/불량품(No-Go)을 판정한 뒤, 양품들 중 속도별로 그룹을 가르는 Speed Sorting(ex. DRAM)을 진행해 고객이 요구하는 속도를 만족하는 제품을 확보합니다.

■ Module Test

PCB에 8~16개의 칩을 탑재한 후 진행한다고 하여 보드 테스트(Board Test)라고도 합니다. Module Test에서는 DC/Function 테스트 후 실장 테스트를 진행, 되도록 고객이 실제 제품을 사용하는 환경에서 칩을 선별할 수 있도록 합니다. 이 과정에서 불량 칩이 발견되면 양품 칩으로 교환해 새롭게 모듈을 구성할 수 있습니다.

■ 반도체 테스트 종류(기능 측면)

■ DC Test

반도체 테스트는 공정은 Wafer Test, Package Test, Module Test로 구분할 수 있으며, 기능별로 구분할 경우 DC(Direct Current)/AC(Alternating Current)/Function/실장/신뢰성 테스트 등으로 나눌 수 있습니다.

■ AC Test

AC Test는 시간 변수에 따른 입력이 주어졌을 때 Signal의 Set-up Time, Hold Time 등 Time 관련 사항을 주로 점검하고 제품의 동작 시간을 측정하며, 이를 통해 DRAM 단품 같은 경우, 속도별로 담아 놓는 통(Bin)을 마련해 분리해내는 Bin-Sorting를 실시합니다.

■ Function Test

Function Test에서는 칩의 패드에 여러 종류의 테스트용 패턴(혹은 Vector Data)을 인가해 제공된 Truth Table과 일치되는 결과를 도출하는지를 점검합니다. 이는 단일 소자가 아닌 여러 소자(Column/Row 혹은 Block)를 한꺼번에 점검함으로써 간섭 현상이나 누설전류 등으로 인해 주변 Tr에 어떠한 영향을 끼치는지 등을 확인합니다.

반도체 제품의 테스트는 테스트 관점과 방법이 매우 다양하며, 또한 공정 효율성을 높이고 비용을 낮추기 위해 패키지 레벨 테스트와 웨이퍼 레벨 테스트 항목을 교환하기도 하며 각 공정에 맞게 변화를 주기도 합니다. 이러한 복합적인 요인을 맞추기 위해 기업들은 제품 설계에서 장비 및 공정, 테스트 방법까지 포함한 모든 공정의 제품 개발을 지속적으로 하고 있습니다.