반도체 저수율 개선 업무에 대한 직무 경험하기
현직자와 함께하는 연구개발직무 5주 인턴

반도체 저수율 개선 업무에 대한 직무 경험하기 주제로 5주 동안 실무자가 될 수 있게 도와드리겠습니다.

연구개발 3년차 실무자인 멘티님은 팀장님에게 아래와 같은 업무를 부여받게 됩니다.

나성 팀장님님

연구개발팀

담당자

홍길동

중요도

높음

마감일

2024. 05. 20

김 연구원, SSF 110nm LOGIC 공정 사용 제품에서 저수율 불량이 발생 했는데, PCM Data 및 Probe test 상관 분석을 통해 원인 규명을 하겠나?

네 팀장님 상관성 분석 결과 NMOS FET의 Threshold voltage가 낮아지면 불량율이 올라가는 걸 확인 했습니다. 원인 공정을 유추 해보겠습니다.

차시별 과제 소개

각 반도체 FAB 마다 팀 이름은 약간씩 상이 하지만, 평가 및 분석 엔지니어가 분석실 근무 하는 와중에 제품에서 저수율이 발생 하였을 때에

현업에서 진행하는 업무 process를 5주 간의 과제로 진행 해 볼 예정 입니다.

5주 간의 각 과제를 통하여 최종적으론 팀장님께 보고하는 저수율 개선 보고서 및 최종 공정 기술 팀에게 공정 개선 Idea 까지 제공 해 주는 과제를 진행 할 예정입니다.

제가 팀장님 입장이 되어 보고서에 대한 피드백 결과를 전달 드릴 예정입니다.

저는 다양한 직무를 경험 해본 멘토로써, 단순히 분석 직무라고해서 불량 분석 장비 (EMMI, THEMOS, SEM, FIB, TEM,,) 에 대한 지식만 필요하다고 생각 하진 않습니다. FAB에서 Wafer 공정이 어떻게 진행이 되는지 부터, 수율 측정은 어떻게 하는지, 분석 장비는 어떻게 사용 하는지 에 대한 과제를 드리고 고민을 같이 할 예정입니다. 그래서 과제가 조금 많다고 생각 하실 수도 있는데 차근차근 하나씩 따라 하시면 분명 좋은 경험이 될 수 있을 것이라고 생각 합니다. 화이팅입니다 :-)

1. FAB Process Flow (Mosfet 을 형성 하기위한 단위공정 흐름도)

분석 엔지니어는, 말 그대로 우리의 Chip 내에 어떠한 위치에 어떠한 원인 공정으로 발생을 했는지 도출 해 내는 엔지니어 입니다.

조금 더 쉽게 설명 하자면, 100층으로 겹겹이 쌓아 올려진 크레이프 케잌을 떠올려 보세요. 제빵사가 1층 부터 겹겹이 크레이프를 쌓아 올릴 때에, 30층 째 쌓아 올릴 때 실수로 먼지 한움큼을 넣고 모른 채 그 다음층을 계속 올려 100층의 케이크를 만들었다고 생각해보죠.

그럼 우리는 겉으로 보기엔 멀쩡해 보이지만, 완성이 된 크레이프 케잌을 고객이 먹었을 때 불량한 맛이 나고 이 크레이프는 불량이라고 판단을 하고 원인을 분석 해야 할 것입니다. 하지만 우리는 그 크레이프를 100층부터 1층 까지 한겹씩 벗겨 내지 않는 이상 어느 위치에 있는 지 찾을 수가 없겠죠?

그리고 1층 부터 100층 까지 어느 층, 어느 케이크 표면 위치에 불량 먼지가 있는지 모르고 층을 다 확인 하면서 확인을 하면 시간이 너무 많이 오래 걸리겠죠? 반도체 Chip 도 마찬 가지 입니다. 반도체는 Front 공정과 Back 공정 (Metal 배선) 으로 층층이 이루어진 구조 입니다. 그래서 우리가 불량이 발생 했을 때에 효율 적으로 찾기 위해 Electrical 불량 분석을 진행 하고, 그 이전에는 이 반도체 Chip 이 어떤 FAB 공정으로 이루어 졌는지 공부할 필요가 있습니다. 그래서 우리는 흔히 대학생 때엔 8대 공정 위주로 공부를 하지만 해당 수업에서는 공정 흐름 모식도를 같이 공부 해보며 보통의 반도체 Chip 이 어떻게 생성 되는지 먼저 공부를 하고 수업에 들어갈 예정입니다.

2. 반도체 Chip 을 평가 하는 Probe test 및 분석 장비

반도체 FAB Process Flow에 대한 공부를 통해 대략적인 반도체 Chip 형성에 대한 개념을 확보 하고 나면, 우리는 현업에서 사용 되는 비슷한 양식을 통해 반도체 Chip 을 평가 하는 Probe test 에 대한 개념을 잡아 나갈 것이고 그 뒤 Probe test 에서 저수율 나온 Wafer를 분석 하기 위한 EMMI, SEM, FIB, TEM과 같은 분석 장비를 공부 하여 분석 방법에 대한 정의를 잡아 나갈 것입니다.

3. 불량 분석을 통해 확인 한 원인 공정 개선

현업에서는 불량 분석 장비를 통해 분석 원인이 규명 되어지면, 그 다음은 불량의 원인을 초래한 단위 공정 부서를 선택 해내는 업무 까지 진행 해야 분석 업무에 마무리라고 할 수 있습니다. 반도체 불량의 Image를 확인 하고 Etch, Photo, IMP...등의 공정 중에 원인 공정을 찾고 그리고 개선책 까지 해결 해 내는 과정 까지가 분석의 마무리 라고 생각 하시면 됩니다.

4. 팀장님께 드리는 보고서 양식 만들기

앞서 진행 한 세 가지의 과정이 끝나면, 불량의 원인이 규명 되어 지며 불량 분석 보고서 작성이 완료 되어 집니다. 원인이 그냥 단순 원인 규명으로 그치면 안되고 FAB에다가 다시 재발 하지 않게 관리 해달라고 요청을 해야 하므로 요청을 할 때에 필요한 저수율 개선 요청 Report를 작성할 예정 입니다. 개선 요청 Report를 작성할 예정입니다.