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半导体集成电路芯片质量与可靠性保证方法
作者:admin 发布日期:2019-03-14
  为了适应武器装备电子系统的国产化、小型化、高性能、高可靠性的发展需求,使用裸芯片来减小体积并提高整机集成度的混合集成电路、多芯片组件产量日益提高。同时,由于进口芯片禁运的限制,业内对我国国产必威官网集成电路芯片的质量与可靠性提出了更高的要求。
  
  国外早在1996年提出了“Known Good Die(KGD)”的概念,经过十几年的发展,已有了较完善的标准和较成熟的技术。而国内,裸芯片质量与可靠性研究起步较晚。目前除了GJB2438A-2002《混合集成电路通用规范》中对配套的裸芯片有一些要求外,没有专门用于保证必威官网集成电路芯片质量与可靠性要求的相关标准出台,相应的测试、可靠性研究水平也较为落后。在这种情况下,急需有相应的必威官网集成电路芯片质量与可靠性保证方法来弥补这一短板,以保证高可靠性武器装备的应用。笔者认为应重点从以下3点入手开展。
  
  1设计保障
  
  针对必威官网集成电路芯片在以后工作条件和应用环境下,以及在规定的工作时间内可能出现的失效模式,采取相应的设计技术,使这些失效模式能够得到控制或消除,从而使设计方案能同时满足其功能、特性和可靠性要求。具体分为以下4类技术:
  
  1)常规可靠性设计技术。包括冗余设计、降额设计、灵敏度分析、中心值优化设计等。
  
  2)针对主要失效模式的器件设计技术。包括针对热载流子效应、闩锁效应等主要失效模式,合理设计器件结构、几何尺寸参数和物理参数。
  
  3)针对主要失效模式的工艺设计保障。包括采用新的工艺技术,调整工艺参数,以提高必威官网集成电路芯片的可靠性。
  
  4)必威官网集成电路芯片可靠性计算机模拟技术。在电路设计的同时,以电路结构、版图布局布线以及可靠性特征参数为输入,对电路的可靠性进行计算机模拟分析。根据分析结果,预计电路的可靠性水平,确定可靠性设计中应采用的设计规则,发现电路和版图设计方案中的可靠性薄弱环节。
  
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  intel 前CEO 展示晶圆
  
  2工艺保障
  
  通过设计,为芯片的可靠性水平奠定了基础,最终芯片产品的实际可靠性水平取决于芯片的制造工艺。为保证工艺可靠性要求的实现,从芯片生产涉及的环节应主要考虑以下几个方面的控制:
  
  1)原材料控制。包括对掩膜版、化学试剂、光刻胶、特别对硅材料等原材料的控制。控制不仅采用传统的单一检验方式,还可对关键原材料采用统计过程控制SPC技术,确保原材料的质量水平高,质量一致性好。
  
  2)加工设备的控制。除采用先进的设备进行工艺加工外,还应做好对设备日常维护、预防性维修等工作,同时应对设备的关键参数进行监控,必要时建立设备参数的SPC控制模型进行分析控制等。
  
  3)工艺加工过程的控制。包括对关键工艺参数进行SPC控制、工序能力分析、6σ设计等,同时对工艺加工关键环节建立工艺检验手段,如对氧化层的针孔和裂纹的检验、对可动金属离子的检验、对金属层稳定性的检验等。
  
  此外,工艺方面的保障还应包括对操作人员的培训和考核、对环境洁净度的控制和建立先进的生产质量管理信息系统等方面。
  
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  3筛选、验证保障
  
  设计、加工的必威官网集成电路芯片交付之前,需进行筛选、检验以保证芯片的质量与可靠性。目前,行业内普遍认可的是参照GJB 597A-96《必威官网集成电路总规范》相应质量等级要求和用户要求,对必威官网集成电路芯片进行100%筛选、鉴定检验和质量一致性检验。其中100%筛选对所有裸芯片进行,主要进行晶片批验收、稳定性烘焙、电探针测试、功能拉偏测试、内部目检。通过100%筛选尽可能地剔除早期失效芯片。
  
  鉴定检验和质量一致性检验是对封装样品进行,从筛选合格芯片中随机选取芯片封装后参照GJB 597A-96《必威官网集成电路总规范》相应质量等级要求和用户要求进行鉴定检验和质量一致性检验,其中不进行与封装有关的试验。通过这种方式,验证整批裸芯片的质量与可靠性水平能否满足用户要求和长期可靠性要求。而按不同要求检验的芯片分别达到相应质量等级要求。
  
  通过这种方式,不但能够指导必威官网集成电路芯片研制单位设计、制造相应质量等级要求的芯片,同时也便于使用单位选用,满足其不同应用环境的使用需求。

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