위키원
WBI
WBI(Wafer Burn In)는 웨이퍼에 열을 가한 뒤 DC/AC 전압을 가해보는 과정으로, AC에 의한 역전압 인가 불량이나 고주파 불량 여부를 확인하기 위해 진행한다.
웨이퍼 번인은 제조된 메모리 반도체 chip에 열과 강한 전압을 가해서 초반에 불량이 날 가능성이 높은 chip들을 패키지 전에 미리 fail시키는 과정이다. 이러한 burn-in 공정을 진행하는 이유는 아래 그래프를 보면 쉽게 납득할 수 있는데 오른쪽 그래프는 시간에 따른 반도체 제품의 불량률을 나타낸다.
개요[편집]
웨이퍼 번인 공정이라고도 하며 제품 초기에 발생하는 높은 불량률을 효과적으로 제거하기 위해 실시한다. Wafer에 일정 온도의 열을 가한다음 교류/직류(AC/DC) 전압을 가해 제품의 취약 부분, 결함 부분 등 잠재적인 불량 요인을 발견하여 제품의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
이 과정은 웨이퍼 상의 개별 반도체 소자를 고온 및 전기적 스트레스 환경에 노출시켜, 잠재적인 결함이나 초기 불량이 발생할 수 있는 소자를 미리 식별하고 제거한다. WBI는 제품의 수명을 연장하고, 필드에서 발생할 수 있는 고장을 최소화하기 위해 시행된다.
WBI의 목적[편집]
WBI는 주로 반도체의 초기 불량을 찾아내기 위한 테스트이다. 초기 불량이란 반도체 소자가 제조 공정 후 바로 사용되거나 초기 사용 시 발생하는 결함을 의미하며, 이는 제품 신뢰성에 큰 영향을 미친다. WBI는 이러한 결함을 미리 식별하여 제거하는 목적을 가진다.
주요 목적은 다음과 같다:
- 초기 불량 제거(Early Failure Elimination): 제조 후 초기 단계에서 발생할 수 있는 잠재적 결함이나 불량 소자를 미리 제거한다.
- 신뢰성 확보: WBI를 통해 불량 소자가 제거되면, 이후 필드에서의 고장 확률이 현저히 줄어듭니다. 이를 통해 제품의 신뢰성을 높이고, 사용자의 만족도를 향상시킨다.
- 수명 테스트(Lifetime Test): 소자를 고온, 고압 환경에 장시간 노출시키는 WBI를 통해 제품의 장기적인 안정성과 내구성을 평가할 수 있다.
WBI의 주요 원리[편집]
WBI는 주로 반도체 소자를 고온 및 전기적 스트레스 상태에 두어 소자의 초기 불량이나 약한 부분을 찾아내는 방법이다. 전통적으로는 패키징 후의 소자에 대해 실시되었던 Burn-In(BI, 번인) 테스트를, WBI는 웨이퍼 단계에서 진행함으로써 보다 조기에 불량을 선별할 수 있다.
- 온도 스트레스
WBI 과정에서 웨이퍼는 고온 환경에 노출된다. 일반적으로 100°C에서 150°C 이상의 고온에서 실시되며, 이는 반도체 소자의 작동 환경보다 훨씬 높은 온도이다. 고온 환경에서는 열로 인해 소자 내부의 약한 부분이나 결함이 빠르게 드러날 수 있으며, 이러한 결함을 조기에 발견할 수 있다.
- 전기적 스트레스
WBI 동안 웨이퍼는 전기적으로 활성화된다. 높은 전압과 전류를 소자에 주입해 실제 작동 환경보다 더 가혹한 조건에서 동작하게 함으로써, 전기적 스트레스를 통해 약한 부분을 찾아낸다. 이때, 회로의 이상 전류나 전압 변화 등을 측정하여 불량 소자를 선별한다.
- 시간 스트레스
WBI는 일정 기간 동안 진행되며, 시간에 따라 발생하는 결함을 찾는 데 초점을 맞춘다. 일반적으로 몇 시간에서 며칠까지 진행되며, 테스트 시간이 길어질수록 초기 불량을 더 많이 발견할 수 있다.
WBI의 주요 절차[편집]
WBI는 반도체 제조 공정에서 중요한 단계로, 특정 절차에 따라 수행됩니다. 다음은 일반적인 WBI 절차이다:
- 웨이퍼 준비
WBI를 수행하기 전, 웨이퍼는 전기적 접속을 위한 프로빙(probing) 공정을 거친다. 이 과정에서 각 다이(die)와 연결된 테스트 패드에 프로브를 통해 전기 신호를 주입할 준비를 마친다.
- 전기적 스트레스 및 온도 적용
웨이퍼는 번인 챔버(Burn-In Chamber)라는 특수 장비에 배치되며, 이 챔버 내에서 고온과 전기적 스트레스가 적용된다. 챔버 내의 온도는 일반적으로 100°C에서 150°C 사이로 유지되며, 웨이퍼는 일정한 전기적 자극을 받습니다. 이때 각 소자에 전압, 전류 등을 가하며 정상 작동 여부를 평가한다.
- 모니터링 및 데이터 수집
WBI 진행 중 소자의 전기적 특성 변화는 지속적으로 모니터링된다. 전류, 전압의 이상 변화나 비정상적인 신호는 결함의 징후로 간주되며, 불량 소자는 데이터로 기록된다. 모든 웨이퍼의 각 다이에 대해 데이터를 수집하여 불량 여부를 평가한다.
- 불량 소자 제거
WBI 과정에서 불량으로 판정된 소자는 이후 공정에서 제거되거나, 해당 다이는 사용되지 않도록 분리된다. 이를 통해 웨이퍼에서 양품(良品)만을 선별해 다음 공정으로 넘어간다.
WBI와 패키지 번인(Burn-In)의 차이[편집]
WBI는 패키지 번인(Burn-In) 테스트와 비슷한 원리로 작동하지만, 둘 사이에는 몇 가지 중요한 차이가 있다:
- 공정 시점: WBI는 반도체가 아직 웨이퍼 상태일 때 수행되며, 패키지 번인은 소자가 패키징된 후 실시된다. WBI는 공정 초기에 불량 소자를 선별해내어 패키징 후 발생할 수 있는 비용 낭비를 줄이는 장점이 있다.
- 테스트 환경: 패키지 번인에서는 패키징된 칩에 전기적 신호를 주입하지만, WBI는 웨이퍼 상의 개별 소자에 직접 전기적 스트레스를 가한다.
- 비용 절감: WBI를 통해 웨이퍼 단계에서 불량품을 미리 선별함으로써, 패키징과 같은 고비용 공정이 불량 소자에 적용되는 것을 방지할 수 있어 전체 제조 비용을 절감할 수 있다.
참고자료[편집]
- 청와대비서관, 〈반도체 웨이퍼 테스트 (Wafer test): EDS 공정 <EPM, 웨이퍼 번인(Burn in), Repair>〉, 《네이버 블로그》, 2021-10-29
- 반디토 CAE 지식 공유, 〈웨이퍼 번인(Burn-in) 검사 방법에 대해 자세히 알아보자!!〉, 《네이버 블로그》, 2022-02-17
- 평범한 사람, 〈반도체 웨이퍼 레벨 테스트의 종류(ET Test, WBI, Built-in Self-test, Pre Laser, Laser Repair & Post Laser)와 특징〉, 《네이버 블로그》, 2023-10-08
같이 보기[편집]
