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DC테스트

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DC테스트(DC Test혹은 DC Parametric Test)는 반도체 기능 측면에서의 테스트 일종으로 말 그대로 시간에 따라 변화하지 않는 파라미터인 전력 소모, 출력 Level, Voltage Margin 등을 테스트하는 것을 말한다.

개요

DC테스트에서는 개별 Tr의 전기적 특성을 측정하는 EPM(Electrical Parameter Measurement)을 진행해 칩 내 개별 Tr들이 제대로 동작하는지 확인한다. 구체적으로는 구조물들이 Open 혹은 Short 되었는지, 단자 간 누설전류들이 발생하는지, 여러 가지 종류의 입력/출력 전압들이 Spec 한계 내 있는지 등을 기본적으로 점검한다.

예를 들어, 와이어(Wire)나 볼(Ball)이 들뜨거나 유실되었는지, 회로의 선이 서로 붙었는지 등 형태적인 불량 여부는 물론이고, 확산과 이온 주입 시의 농도 및 사용 가스의 종류 등 Fab과 Package 공정상의 치명적인 오류까지 전기적으로 검사하고 밝혀낼 수 있어야 한다. 물론 100% 확인해 내기는 힘들다.

즉, DC Test는 Tr을 형성하기 위해 수행된 공정상의 매개변수(Process Parameter)가 제대로 진행되었는지를 검토한 결과(Performance)라고 볼 수 있다. 따라서 DC 테스트 결과들은 Limit 값(한계치)이 있어 최대치 혹은 최소치가 규정되어 있다. 전(前)공정을 진행한 각 과정이 Spec-in으로 들어왔는지 여부를 측정한 결과와 미리 설정한 기준 모델을 비교해 차이가 있는지 확인하는 절차라고 볼 수 있다.

양산 단계에서 칩이 Spec-Out인 경우, 해당 칩은 Fail로 처리해 다이 본딩(Die Bonding) 시 배제한다. 그러나 개발 단계일 때는 해당 사항을 피드백(Feedback)해 공정/제품/Technology에 대한 개선 조치를 취한다(개발 단계에서는 Good Chip이든 Bad Chip이든 상관없이 사용된 Trial Wafer 자체를 Scrap시킴). 또한, 웨이퍼 측정 시 양산 단계일 때는 수율 때문에 TEG(Test Elements Group) 다이 대신 Scribe Line 내 TEG 영역을 만들어 테스트용 패턴(Pattern)으로 Tr/Diode/Capacitance/저항 등을 깔고 해당 부위를 측정한다.

주요 내용

반도체에서 DC 테스트는 여러 측면에서 소자의 전기적 특성을 평가한다. 여기서는 Open/Short 테스트, Leakage 테스트, 그리고 압출력전압(Extraction Voltage) 테스트에 대해 자세히 설명하겠다.

Open/Short 테스트

Open/Short 테스트는 회로의 연결 상태를 확인하는 데 사용된다. 이 테스트는 다음과 같은 목적을 가지고 있다.

  • Open Test: 회로 내의 경로가 끊어진(즉, 오픈) 상태를 확인한다. 예를 들어, 트랜지스터의 핀이나 연결선이 잘못 연결되어 있거나 연결이 끊어진 경우이다. 오픈 상태에서는 전류가 흐르지 않아야 하며, 이를 통해 회로의 정상성을 판단한다.
  • Short Test: 회로 내의 두 지점 간에 의도치 않게 연결이 되어 있는지 확인한다. 일반적으로 연결이 불필요하게 이루어진 경우를 의미한다.

숏 상태에서는 예상치 못한 전류가 흐르며, 이는 회로 손상이나 불량을 나타낼 수 있다.

Leakage 테스트

Leakage 테스트는 소자의 누설 전류를 측정하여 소자의 신뢰성을 평가한다. 주요 내용은 다음과 같다.

  • 누설 전류(Leakage Current): 반도체 소자에서 의도하지 않게 흐르는 미세한 전류로, 보통 OFF 상태의 트랜지스터나 절연체에서 발생한다. 누설 전류는 소자의 동작에 영향을 미칠 수 있으며, 과도한 누설 전류는 소자의 성능 저하나 과열을 초래할 수 있다.
  • 테스트 방법: 특정 전압을 가한 후, 흐르는 전류를 측정한다. 각 소자의 누설 전류가 특정 기준 이하인지 확인하여, 소자가 정상적으로 작동하는지를 판단한다.

3. 압출력전압(Extraction Voltage)

압출력전압(Extraction Voltage)

압출력전압은 반도체 소자의 특정 전극에 전압을 가하여 전류를 측정하는 방법이다. 이 테스트의 목적은 다음과 같다:

  • 압출력전압의 정의: 전압을 가했을 때 발생하는 전류의 흐름을 분석하여 소자의 전기적 특성을 확인한다.
  • 테스트 방법: 특정 전압을 가한 후, 전류의 흐름을 측정하고 그 값을 기록한다. 이 값을 통해 소자의 작동 상태, 손실, 그리고 특성을 평가한다.

테스트 장비

반도체 DC 테스트를 수행하기 위해 다양한 장비와 도구가 사용된다. 각 테스트의 목적에 따라 사용되는 장비는 다음과 같다:

IV 측정기 (IV Meter)
  • 기능: 전압과 전류를 동시에 측정하여 IV 특성 곡선을 생성한다.
  • 용도: 트랜지스터, 다이오드 등 반도체 소자의 전기적 특성을 분석하는 데 사용된다.
프로브 스테이션 (Probe Station)
  • 기능: 웨이퍼 또는 칩의 특정 패드를 접촉하여 전기적 특성을 측정한다.
  • 용도: 소자의 연결 상태, 누설 전류 및 압출력전압 테스트에 사용된다. 정밀한 위치 조정이 가능하여 개별 소자 테스트에 적합하다.
소스 미터 (Source Meter)
  • 기능: 전압이나 전류를 정밀하게 공급하고, 이에 따른 전류 또는 전압을 측정한다.
  • 용도: 정적 특성 분석, 누설 전류 측정, 압출력전압 테스트 등 다양한 DC 테스트에 사용된다.
다기능 테스트 장비 (Multi-Function Test Equipment)
  • 기능: 전압, 전류, 저항 등을 측정할 수 있는 다기능 장비로, 다양한 전기적 특성을 동시에 평가할 수 있다.
  • 용도: 소자의 특성 분석 및 품질 관리에 유용하다.
전류 프로브 (Current Probe)
  • 기능: 특정 회로에서 흐르는 전류를 측정하는 장비이다.
  • 용도: 소자의 전류 흐름을 실시간으로 모니터링하여 누설 전류 및 스위칭 전류 등을 측정하는 데 사용된다.
온도 조절 장비 (Temperature Control Equipment)
  • 기능: 테스트 중 소자의 온도를 조절할 수 있는 장비이다.
  • 용도: 온도에 따른 전기적 특성을 평가하기 위해 사용된다.
오실로스코프 (Oscilloscope)
  • 기능: 전압 파형을 시각적으로 표시하고 분석할 수 있는 장비이다.
  • 용도: DC 테스트와 함께 사용하여 트랜지스터의 스위칭 특성을 분석할 수 있다.
웨이퍼 프로세싱 장비 (Wafer Processing Equipment)
  • 기능: 칩의 제조 및 가공 과정에서 전기적 테스트를 위한 장비이다.
  • 용도: 반도체 소자의 특성을 검사하고 품질을 보장하기 위해 사용된다.

참고자료

같이 보기


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