摘 要:背金脱落是影响芯片质量,导致晶片报废的严重质量问题。它增加了生产的成本水平。对于某些有高温测试的晶片,高温测试被定义于背金工艺之后,高温测试削弱了背面金属层和硅片之间的粘力。减少高温测试时间,能够降低背金脱落的发生概率。
关键词:背金脱落;高温测试;晶片报废
简介
在本论文中,我们选择一个背金产品进行分析。调查了高温测试过程的详细流程,设计了新的解决办法,改进新的软件。通过以下三种途径减少了高温测试时间。
1.改进高温软件实现自动控制
2.程序更新减少测试时间
3.将特定烤针从第一片晶片转移到自动校准晶片
1 高温测试时间的调查
相对于常温测试来说,高温过程中探针会变长[1]。为了保证探针痕迹的质量,烤针是必须的步骤。烤针时高温的探针机托盘移动到针尖所在的位置,等待预先设置的时间。时间结束后,针尖充分延伸,测试开始或继续。当托盘远离探针一段距离后,需要再次进行烤针。图一显示了高温测试时间的构成。烤针时间,操作员相应时间,都占了比较大的比例。
图一 高温测试时间组成
2 改进高温测试控制软件
首先进行了减少操作员响应时间的分析。其最有效的办法就是减少操作员需要响应的情况发生。高温测试软件开发最初的目的是控制烤针被正确执行。执行烤针需要操作员将托盘通过操作探针机手动移动至探针位置,然后计时窗口弹出。计时结束后操作员需要再次回来,操作探针机继续开始测试,共需要两次操作员的响应。而操作响应时间是不可控制的。
通过改进软件,我们将烤针过程变成了全自动控制。程序通过GPIB通信方式将指定的名字发送给探针机,探针机遵循这些命令实现了自动烤针。托盘移动的目的坐标被发送给探针机,探针机托盘自动移动至相应位置后开始烤针。烤针结束后,探针机接收到测试的命令,自动开始测试。软件的改进,排除了人为参与烤针过程的机会。
3 程序测试时间减少
测试工程师领导了关于通过更新测试程序减少测试时间的项目。在项目开始阶段,执行了一个系统的数据收集。数据收集结果被用作了程序改进的重要基础。通过研究测试数据,我们找到了哪些测试项目是不必要的,哪些是能够改进的。测试项删除的标准为:CPK ≥2.0
对于测试程序更新最大的怀疑是影响测试质量。因此在程序应用于生产之前,完成了一个完整的分批测试和数据分析。通过分析发现没有对测试质量产生潜在风险。最终,程序更新大约节省了20%的测试时间。
4 引进自动校准晶片
每一批晶片在高温测试开始时有一个比较特殊的烤针。由于不同批次之间间隔时间较长,所以这次烤针为了能够达到充分效果,通常烤针时间较长。传统的做法是当批第一片晶片被载入探针机,完成光学对准之后,进行烤针。这个时间需要计入第一片晶片的高温测试时间。通过对背金脱落的调查,由于这个烤针过程的原因,第一片晶片的脱落概率相比其他晶片高很多。发现这一点后我们开始试着研究一种方法来取消这个比较特殊的烤针过程。最终,引进了一个自动校准晶片的方法[2]。自动校准晶片不会被出货并且可以反复利用,这样在不增加开支的情况下,一定程度下规避了背金脱落风险。
在开始测试前,在探针机内插入一片自动校准晶片。一批物料开始时,探针机首先载入这片晶片,然后执行一个相同的烤针过程。烤针结束后,这片晶片被退出,生产晶片被载入,测试正常开始。
通过自动校准晶片的引进,第一片晶片的测试过程与其它片相同。解决了对于背金脱落比较大的影响因素之一。
5 结论
为了达到减少高温测试时间的目的,新的程序,方法及软件被开发及应用。新程序减少20%的测试时间,高温测试软件的改进是高温烤针变成自动控制,消除了人为介入烤针过程带来的影响。自动校准晶片的引进将常德烤针时间从第一片生产晶片转移到非生产晶片上。这次额改进都对减少背金脱落的发生起到了较大作用,帮助企业节省了因背金脱落造成的成本开支。
参考文献
[1] 浅谈高温晶圆测试- 胡玉,飞思卡尔半导体中国有限公司,2014年
[2] KLA-Tencor Navigator Operations manual - KLA-Tencor Corporation
作者简介
张志赢(1982-),男,天津市,助理工程师,研究方向:半导体测试。