EDS (Electrical Die Sorting)

EDS의 위치와 목적

EDS는 전공정의 마지막에 자리한다.

한 장의 웨이퍼에 들어 있는 모든 다이를 패키지하기 전에 ‘동작하는가’를 확인하고, 동작하지 않는 다이는 잉크 마킹 또는 데이터로 표시해 후공정에서 제외한다.

이 한 단계가 막대한 비용 절감을 가져온다.

패키지 후 비싼 자재(인터포저, 기판, 솔더볼)를 들여 만든 칩이 ‘동작 안 함’으로 판정되면 손실이 크기 때문이다.

메모리 EDS와 리페어

메모리 EDS는 시스템 반도체와 다른 결을 가진다.

D램·낸드는 셀 수가 매우 많고, 양산 셀 중 일부에 결함이 있는 것은 사실상 피할 수 없다.

그래서 D램·낸드는 ‘여분(spare)’ 셀을 미리 두고, EDS에서 불량 셀의 주소를 찾아 여분 셀로 대체하는 ‘리페어(repair)’를 한다.

리페어가 끝나면 칩 안의 fuse 또는 anti-fuse가 끊기거나 연결되며 ‘리페어 정보’가 영구 기록된다.

리페어 덕분에 셀 결함이 있는 다이도 양품으로 출하될 수 있고, 이것이 메모리 수율을 높이는 핵심이다.

리페어 자원이 부족하면 그 다이는 fail로 판정된다.

시스템 반도체 EDS

시스템 반도체 EDS는 ‘회로 블록별 다양한 시험’이 중심이다.

디지털 블록은 스캔 체인·BIST(Built-In Self Test)로 동작 시험을 하고, 메모리 블록은 자체 BIST와 리페어를, 아날로그·RF 블록은 별도 패턴과 측정 장비로 시험한다.

한 칩에 수많은 IP가 모여 있는 SoC는 EDS 시퀀스가 매우 복잡해, 한 다이 시험에 수 분~수십 분이 걸리기도 한다.

시험 시간이 길수록 테스터·핸들러 비용이 늘기 때문에, ‘얼마나 빠르고 정확하게 시험할 것인가’가 설계 단계부터 함께 고려된다.

프로브 카드와 프로브 스테이션

프로브 카드는 EDS의 핵심 인프라다.

프로브 카드는 칩 패드에 닿는 수십~수천 개의 미세 핀을 가진 PCB 보드다.

핀 종류는 캔틸레버(에폭시 PCB 위에 길쭉한 핀), 버티컬(수직 핀), MEMS 프로브(미세 가공된 금속 핀)가 있고, 첨단 칩일수록 핀 수가 많고 미세 피치를 가진 MEMS 프로브가 사용된다.

프로브 스테이션은 웨이퍼를 정밀하게 이동시키며 프로브 카드와 닿게 만든다.

한 다이 시험이 끝나면 다음 다이로 step-and-repeat을 한다.

테스터와 패턴 시퀀스

테스터는 어드밴테스트, 테라다인이 글로벌 양강이다.

메모리용 테스터는 V93000(어드밴테스트)·UltraFLEX(테라다인) 같은 라인업이 있고, 시스템 반도체용은 더 다양하다.

테스트 패턴(시퀀스)은 EDA 도구로 생성되고, 회로 시뮬레이션과 BIST 결과로 검증된다.

신뢰성 시험을 EDS 단계에서 일부 진행해(예: 고전압·고온 스트레스), 출하 전 ‘번스인’ 효과를 미리 가하기도 한다.

EDS 데이터 활용

EDS 데이터는 양산 라인의 중요한 자산이다.

어떤 위치의 다이가 어떤 패턴에서 fail이 나는지, 결함 맵 패턴이 어떤 공정 단계와 상관 있는지, 같은 노드의 다른 제품과 비교했을 때 트렌드가 어떻게 변하는지 등을 분석한다.

결함 분석(FA)·공정 엔지니어·설계 엔지니어가 모두 EDS 데이터를 본다.

또 EDS 결과로 ‘공정 빈(bin)’을 분류해, 같은 다이라도 동작 가능 주파수·전압에 따라 다른 등급으로 판매되기도 한다.

EDS 후의 단계는 패키징·최종 테스트다.

패키지 후에는 다시 FT(Final Test)로 동작·신뢰성 항목을 확인하고, 자동차·서버용 칩은 추가로 번스인·HTOL·HAST 같은 신뢰성 시험을 거친다.

EDS는 이 흐름의 ‘출발선이자 첫 게이트’로, 양산 수율과 비용을 결정하는 핵심 단계다.