Interactive Failure Analysis Textbook

불량 칩에서
범인까지

칩 하나가 테스트에서 떨어졌다. 한 변 10 mm 다이 어딘가에 수십 nm 크기의 결함이 숨어 있다. 불량 분석은 전기적 증상에서 출발해 위치를 좁히고, 층을 걷어 내고, 전자 현미경으로 들여다보고, 성분을 감식해 그 결함이 어느 공정에서 왜 생겼는지까지 거슬러 올라가는 수사다. 이 교과서는 한 사건을 처음부터 끝까지 따라가며, 각 기법이 무엇을 보여 주고 무엇을 보여 주지 못하는지를 시뮬레이터로 직접 확인한다.

16개 챕터50여 개 시뮬레이터이어지는 사건 FB-28공대 학부 수준

수사 지도

불량 분석은 순서가 있는 작업이다. 단계를 지날수록 탐색 범위는 좁아지고, 시료는 점점 되돌릴 수 없게 된다. 그래서 앞 단계에서 얻을 수 있는 것을 다 얻은 뒤에 다음으로 넘어간다.

이어지는 사건

모든 장은 같은 가상의 사건을 한 걸음씩 진전시킨다. 각 장 끝의 사건 파일에서 그 장의 기법이 무엇을 밝혔는지 확인할 수 있다.

CASE FB-28

저전압에서만 떨어지는 칩

28 nm 모바일 SoC의 특정 로트에서 수율이 약 6%p 떨어졌다. 정격 전압에서는 멀쩡하고, 전압을 낮추면 스캔 테스트에서 떨어진다. 정지 전류는 정상이다. 단락은 아니다. 그렇다면 무엇이, 어디에, 왜 생겼는가.

1장에서 사건 접수 →
제품
가상의 28 nm 모바일 SoC, 구리 배선 8층
증상
저전압 스캔 불량, IDDQ 정상
분포
웨이퍼 가장자리 고리
결말
14장에서 근본 원인과 시정 조치

숫자로 보는 불량 분석

이 교과서를 끝내면 아래 숫자가 어디서 나오는지, 왜 그 숫자가 기법의 한계를 정하는지 설명할 수 있게 된다.

1 : 10¹¹한 변 10 mm 다이에서 30 nm 결함이 차지하는 면적 비율
1.1 µm이보다 긴 파장에서 실리콘은 투명하다. 후면 분석이 가능한 이유
1340 nmOBIRCH 레이저. 캐리어를 만들지 않고 금속만 데운다
30 keVFIB의 갈륨 이온 에너지. 깎는 동시에 약 20 nm 손상층을 남긴다
< 100 nmTEM 라멜라의 두께. 전자가 통과해야 영상이 된다
~130 eVEDS의 에너지 분해능. Si·W·Ta 피크가 겹치는 이유

전체 챕터

순서대로 읽으면 한 사건의 수사가 된다. 관심 있는 기법부터 골라 읽어도 된다. 각 장은 개념 → 그림 → 수식 → 시뮬레이터 → 사건 파일 → 퀴즈 순서로 구성된다.

추천 학습 경로

목적에 따라 이렇게 읽어 보자.

입문 · 전체 그림

불량 분석이 처음이라면. 큰 흐름과 대표 기법 셋, 그리고 결말.

전기적 분석

테스트 데이터와 진단만으로 어디까지 좁힐 수 있는가.

결함 위치 추적

빛과 열로 결함의 자리를 찾는다. 에미션, 레이저 자극, 동적 분석.

물리 분석

층 제거에서 원자 배열과 성분까지. 전자·이온 빔 장비 중심.

신뢰성 · 품질

왜 고장 나는가, 어떻게 재발을 막는가. 통계와 체계 중심.

바로 수사하기

원리는 대충 알고 직접 사건을 풀어 보고 싶다면.

이 사이트 사용법

읽기개념과 직관을 먼저. 영어 용어는 괄호로 병기한다.
보기SVG 도해로 장비 구성과 신호가 생기는 원리를 본다.
바꿔 보기전압·배율·두께를 끝까지 움직여 보자. 기법의 한계는 가장자리에서 드러난다.
이어 보기장 끝의 사건 파일로 FB-28 수사가 어디까지 왔는지 확인한다.
풀어 보기15장에서 새 사건을 직접 수사하고, 16장 종합 퀴즈로 마무리한다.

공정 자체가 궁금하다면 자매 교과서 ProcessBook · 반도체 제조 공정 교과서를 함께 보자. 결함이 "어디서 생겼는가"를 이해하려면 "어떻게 만드는가"를 알아야 한다.