[반도체 공정] 7. EDS 공정(Electrical Die Sorting)

EDS(Electrical Die Sorting) 공정

EDS란 Electrical Die Sorting의 준말로 웨이퍼 상태에서 다양한 검사를 통해 각 칩들의 상태를 확인하는 과정이다. 이 과정을 통해 웨이퍼 제조 공정상의 문제점이나 설계상의 문제점을 수정하고 공정 및 설계 과정에 피드백을 통해 수율(Yield)을 증가시킬 수 있다.

반도체 제조 공정에서 수율이란 웨이퍼 한 장에서 생산된 chip의 수 대비 정상작동하는 chip의 수를 뜻한다.

수율(Yield) = (정상 작동하는 chip 갯수)/(전체 생산된 chip 갯수)

(검은 색 칠한 부분은 사용하지 못하는 칩

조금 심화 과정으로 들어가자면, 머피의 수율모델(Murphy's yield integral)에 따르면 반도체의 수율은 아래의 2변수함수로 근사할 수 있다.

수율(yield rate)의 머릿글자인 y를 편의상 종속변수로 하면 위와 같다. 여기서 A는 반도체의 면적(area)을 제곱센티미터로 나타낸 값, D는 웨이퍼의 제곱센티미터당 결함 밀도(defect density)를 의미한다.

수율은 생산성 및 이윤과 직결되는 값이기 때문에 높은 수율을 얻는 것은 매우 중요하다. 이런 수율을 판단하기 위해서 생산된 반도체가 정상적으로 작동하는지 아래와 같은 각종 test를 거쳐 선별하게 된다.

1. ET Test & WBI (Electrical Test & Wafer Burn In)

(Electrical Test & Wafer Burn In)

ET Test는 반도체 집적회로(IC) 동작에 필요한 개별소자들(트랜지스터, 저항, 캐패시터, 다이오드)에 전기적 직류 전압, 전류 특성의 parameter를 테스트하여 작동여부를 판별하는 과정이다.

요약: 회로의 개별소자들의 동작 테스트

WBI는 웨이퍼에 특정 온도의 열을 가한 다음 AC/DC전압을 가해 잠재적인 불량 요인을 찾는 공정이다. 이는 제품 초기에 발생하는 높은 불량률을 효과적으로 제거하기 위해 진행된다.

2. Pre-Laser (Hot/Cold)

전기적 신호를 통해 웨이퍼 상의 칩들의 정상유무를 판정하고, 수선이 가능한 칩은 수선 공정에서 처리하도록 정보를 저장한다.

이때, 특정 온도에서 발생하는 불량을 잡고자 상온보다 높거나 낮은 온도에 따른 동작도 같이 테스트한다.

3. Laser Repair & Post Laser

앞선 Pre-Laser 공정에서 판정한 수선이 가능한 불량칩들을 모아 Laser Beam을 이용해 수선하는 공정이다. 이는 EDS Test 중 가장 중요한 공정으로 수선이 끝나면 Post Laser 공정을 통해 수선이 제대로 이루어졌는지 반복하여 검증한다.

4. Tape Laminate & Back Grinding

이 두 공정은 교통카드나 여권에 들어가는 IC 카드를 비롯해 두께가 얇은 제품을 조립할 때 필요한 공정이다. 웨이퍼 후면을 미세한 다이아몬드로 구성된 연마용 Wheel로 갈아 칩의 두께를 얇게함으로써 조립을 용이하게 하는 과정이 Back Grinding 공정이다.

이때 발생하는 실리콘 잔여물(Dust), Particle로부터 웨이퍼 패턴 표면을 보호하기 위해 전면에 자외선(UV) tape를 씌워 보호막을 형성하는 것이 Tape Laminate 공정이다.

Grinding이 끝나면 보호 테이프는 다시 벗겨낸다.

5. Inking

Pre Laser 및 Post Laser에서 발생된 불량칩에 특수 잉크를 찍어 육안으로 불량칩을 식별할 수 있도록 하는 공정이다. 또한 Pre Laser 과정에서 불량으로 판정된 칩, Post Laser에서 다시 검증하여 불량으로 처리된 칩, 웨이퍼 내에서 완성되지 않은 Dummy die도 Inking 공정을 통해 구분하여 표시한다.

 

Inking을 마친 웨이퍼는 건조된 후, QC(Quality Control) Gate의 최종검사를 거쳐 반도체 공정의 마지막인 조립 공정으로 옮겨지게 된다.

참조 : 삼성 반도체 이야기