背金晶片高溫測試時間的減少

摘 要：背金脫落是影響芯片質量，導致晶片報廢的嚴重質量問題。它增加了生產的成本水平。對于某些有高溫測試的晶片，高溫測試被定義于背金工藝之后，高溫測試削弱了背面金屬層和硅片之間的粘力。減少高溫測試時間，能夠降低背金脫落的發生概率。

關鍵詞：背金脫落；高溫測試；晶片報廢

簡介

在本論文中，我們選擇一個背金產品進行分析。調查了高溫測試過程的詳細流程，設計了新的解決辦法，改進新的軟件。通過以下三種途徑減少了高溫測試時間。

1.改進高溫軟件實現自動控制

2.程序更新減少測試時間

3.將特定烤針從第一片晶片轉移到自動校準晶片

1 高溫測試時間的調查

相對于常溫測試來說，高溫過程中探針會變長[1]。為了保證探針痕跡的質量，烤針是必須的步驟。烤針時高溫的探針機托盤移動到針尖所在的位置，等待預先設置的時間。時間結束后，針尖充分延伸，測試開始或繼續。當托盤遠離探針一段距離后，需要再次進行烤針。圖一顯示了高溫測試時間的構成。烤針時間，操作員相應時間，都占了比較大的比例。

圖一 高溫測試時間組成

2 改進高溫測試控制軟件

首先進行了減少操作員響應時間的分析。其最有效的辦法就是減少操作員需要響應的情況發生。高溫測試軟件開發最初的目的是控制烤針被正確執行。執行烤針需要操作員將托盤通過操作探針機手動移動至探針位置，然后計時窗口彈出。計時結束后操作員需要再次回來，操作探針機繼續開始測試，共需要兩次操作員的響應。而操作響應時間是不可控制的。

通過改進軟件，我們將烤針過程變成了全自動控制。程序通過GPIB通信方式將指定的名字發送給探針機，探針機遵循這些命令實現了自動烤針。托盤移動的目的坐標被發送給探針機，探針機托盤自動移動至相應位置后開始烤針。烤針結束后，探針機接收到測試的命令，自動開始測試。軟件的改進，排除了人為參與烤針過程的機會。

3 程序測試時間減少

測試工程師領導了關于通過更新測試程序減少測試時間的項目。在項目開始階段，執行了一個系統的數據收集。數據收集結果被用作了程序改進的重要基礎。通過研究測試數據，我們找到了哪些測試項目是不必要的，哪些是能夠改進的。測試項刪除的標準為：CPK ≥2.0

對于測試程序更新最大的懷疑是影響測試質量。因此在程序應用于生產之前，完成了一個完整的分批測試和數據分析。通過分析發現沒有對測試質量產生潛在風險。最終，程序更新大約節省了20%的測試時間。

4 引進自動校準晶片

每一批晶片在高溫測試開始時有一個比較特殊的烤針。由于不同批次之間間隔時間較長，所以這次烤針為了能夠達到充分效果，通常烤針時間較長。傳統的做法是當批第一片晶片被載入探針機，完成光學對準之后，進行烤針。這個時間需要計入第一片晶片的高溫測試時間。通過對背金脫落的調查，由于這個烤針過程的原因，第一片晶片的脫落概率相比其他晶片高很多。發現這一點后我們開始試著研究一種方法來取消這個比較特殊的烤針過程。最終，引進了一個自動校準晶片的方法[2]。自動校準晶片不會被出貨并且可以反復利用，這樣在不增加開支的情況下，一定程度下規避了背金脫落風險。

在開始測試前，在探針機內插入一片自動校準晶片。一批物料開始時，探針機首先載入這片晶片，然后執行一個相同的烤針過程。烤針結束后，這片晶片被退出，生產晶片被載入，測試正常開始。

通過自動校準晶片的引進，第一片晶片的測試過程與其它片相同。解決了對于背金脫落比較大的影響因素之一。

5 結論

為了達到減少高溫測試時間的目的，新的程序，方法及軟件被開發及應用。新程序減少20%的測試時間，高溫測試軟件的改進是高溫烤針變成自動控制，消除了人為介入烤針過程帶來的影響。自動校準晶片的引進將常德烤針時間從第一片生產晶片轉移到非生產晶片上。這次額改進都對減少背金脫落的發生起到了較大作用，幫助企業節省了因背金脫落造成的成本開支。

參考文獻

[1] 淺談高溫晶圓測試- 胡玉，飛思卡爾半導體中國有限公司，2014年

[2] KLA-Tencor Navigator Operations manual - KLA-Tencor Corporation

作者簡介

張志贏（1982-），男，天津市，助理工程師，研究方向：半導體測試。