CN111856231B - 一种用于分析湿气进入芯片内部路径的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于分析湿气进入芯片内部路径的方法，包括选取湿度可靠性测试失效芯片的晶圆；收集所述晶圆的原始测试数据，其中，所述原始测试数据包括原始工艺制程参数测试数据、原始晶圆级参数测试数据；对经过高温高湿试验后的所述晶圆进行清洁；收集清洁后的所述晶圆的试验测试数据，其中，所述试验测试数据包括原始工艺制程参数测试数据、试验晶圆级参数测试数据；根据所述原始测试数据与所述试验测试数据之间的差值的晶圆地图判断湿气进入芯片内部的路径。本发明通过创新改进湿气进入芯片内部路径的分析方法，能够高效判断湿气进入芯片内部的路径，同时能为晶圆制造商提供一种常规可靠性检测的有效手段。

Description

一种用于分析湿气进入芯片内部路径的方法
技术领域
本发明涉及半导体技术领域，尤其是涉及一种用于分析湿气进入芯片内部路径的方法。
背景技术
芯片可靠性评估主要涉及三个方面：与芯片功能相关的产品可靠性、与晶圆制造相关的工艺可靠性、与封装材料/工艺相关的封装可靠性。本发明的发明人在对现有技术的研究中发现，与湿气相关的可靠性评估都属于封装可靠性，如图1所示，现有技术对于湿度可靠性项目分析局限在封装体上，存在以下问题：
1、如图2所示，现有技术通过化学腐蚀加显微镜观察的方法进行湿度可靠性评估，但由于与化学腐蚀的操作手法、腐蚀时间、操作人员的经验有很大关系，加上操作失误会引入本来没有的缺陷，导致腐蚀时间过短无法发现细微缺陷，腐蚀时间过长又会破坏缺陷场景，影响分析结果；
2、晶圆在完成生产以后是以圆片的形式出厂，在封装厂会完成减薄切割等二次加工工序，这样即使使用现有方法发现缺陷也极难定位需要改进的工艺在晶圆端还是封装端。
因此，现有技术对晶圆制造过程中因湿气引入的缺陷缺乏有效的分析方法。
发明内容
本发明提供一种用于分析湿气进入芯片内部路径的方法，以解决现有技术受限于认为误操作因素、难以定位工艺改进点的技术问题，通过创新改进湿气进入芯片内部路径的分析方法，能够高效判断湿气进入芯片内部的路径，同时能为晶圆制造商提供一种常规可靠性检测的有效手段。
为了解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种用于分析湿气进入芯片内部路径的方法，包括以下步骤：
选取湿度可靠性测试失效芯片的晶圆；
收集所述晶圆的原始测试数据，其中，所述原始测试数据包括原始工艺制程参数测试数据、原始晶圆级参数测试数据；
对经过高温高湿试验后的所述晶圆进行清洁；
收集清洁后的所述晶圆的试验测试数据，其中，所述试验测试数据包括原始工艺制程参数测试数据、试验晶圆级参数测试数据；
根据所述原始测试数据与所述试验测试数据之间的差值的晶圆地图判断湿气进入芯片内部的路径。
在本发明的其中一种实施例中，所述根据所述原始测试数据、所述试验测试数据的差值的晶圆地图判断湿气进入芯片内部的路径，包括：
在所述晶圆地图中，当所述晶圆的容值差值或阻值差值由外到内成逐渐减小分布时，则判断湿气进入芯片内部的路径为：湿气从芯片四周侵入芯片内部。
在本发明的其中一种实施例中，所述根据所述原始测试数据、所述试验测试数据的差值的晶圆地图判断湿气进入芯片内部的路径，包括：
在所述晶圆地图中，当所述晶圆的晶圆表面存在属于设定随机性图形条件的缺陷图形时，则判断湿气进入芯片内部的路径为：湿气从晶圆表面缺陷处侵入芯片内部。
在本发明的其中一种实施例中，所述根据所述原始测试数据、所述试验测试数据的差值的晶圆地图判断湿气进入芯片内部的路径，包括：
在所述晶圆地图中，当所述晶圆的晶圆表面存在属于设定特殊图形条件的图形时，则判断湿气进入芯片内部的路径为：湿气从晶圆的特定位置侵入芯片内部。
在本发明的其中一种实施例中，所述对经过高温高湿试验后的所述晶圆进行清洁，具体为：
对进行高温高湿试验后的所述晶圆使用氮气枪和毛刷进行清洁。
在本发明的其中一种实施例中，所述高温高湿试验的条件为：
温度：130℃，相对湿度：85％RH，时间：96hrs。
在本发明的其中一种实施例中，所述原始晶圆级参数测试数据包括所述圆晶在经过高温高湿试验前的漏电参数、时钟频率参数；
所述试验晶圆级参数测试数据包括所述圆晶在经过高温高湿试验后的漏电参数、时钟频率参数。
相比于现有技术，本发明实施例通过将高温高湿试验、物理清洁前后的晶圆的原始测试数据、试验测试数据的差值制得晶圆地图，以晶圆地图的图形判断湿气进入芯片内部的路径，从而能够对封装体内的晶圆进行湿度可靠性分析，根据晶圆地图分析湿气进入芯片内部的通道，为晶圆制造商提供一种常规可靠性检测的有效手段。
附图说明
图1是湿气进入封装体的路径示意图；
图2是现有技术采用化学腐蚀及显微镜分析湿度可靠性的示意图；
图3是本发明实施例一的用于分析湿气进入芯片内部路径的方法的步骤流程图；
图4是本发明实施例一的用于分析湿气进入芯片内部路径的方法的晶圆地图示例图；
图5是本发明实施例二的用于分析湿气进入芯片内部路径的方法的晶圆地图；
图6是本发明实施例三的用于分析湿气进入芯片内部路径的方法的晶圆地图；
图7是本发明实施例四的用于分析湿气进入芯片内部路径的方法的晶圆地图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参见图3和图4，本发明实施例提供了一种用于分析湿气进入芯片内部路径的方法，包括以下步骤：
S1、选取湿度可靠性测试失效芯片的晶圆；
在本实施例中，所选取的晶圆优选湿度可靠性测试项目失效芯片同一批次晶圆。
S2、收集所述晶圆的原始测试数据，其中，所述原始测试数据包括原始工艺制程参数测试数据、原始晶圆级参数测试数据；
在本实施例中，一旦湿气进入芯片内部，会导致金属间互相导通，产生短路/漏电或影响内部信号传输出错，需要重点记录与阻值(例如接触电阻、开尔文电阻)、漏电(例如器件关断时MOS管漏电、输入输出管脚漏电)、时钟频率(实时内部时钟，锁相环频率)相关参数；因此需要收集WAT(wafer acceptance test,工艺制程参数测试)和CP(chip probing，晶圆级参数测试)数据。
S3、对经过高温高湿试验后的所述晶圆进行清洁；
在本实施例中，是对整片晶圆进行高温高湿试验(示例试验环境为：130℃,85％RH,96hrs)。
S4、收集清洁后的所述晶圆的试验测试数据，其中，所述试验测试数据包括原始工艺制程参数测试数据、试验晶圆级参数测试数据；
本实施例在高温高湿试验完成后，使用物理方法氮气枪吹和毛刷刷清洁晶圆，以去除试验时留下的水渍及其它沾污。
S5、根据所述原始测试数据与所述试验测试数据之间的差值的晶圆地图判断湿气进入芯片内部的路径。
本实施例根据需重新收集WAT数据和CP数据，以试验前后数据的差值做出晶圆地图(如图4所示)，通过晶圆地图判断湿气进入的路径。
为便于理解，以内部时钟频率为例：
在高温高压试验前收集整个晶圆上每一颗芯片的内部时钟频率，以32MHz时钟为例，正常频率应为32MHz附近，如果实验过程中湿气进入芯片内部，则时钟频率因为供电电源漏电的原因会下降；
在高温高压试验后将每一颗芯片的内部时钟频率再次收集，并把前后两次数值相减，得到一个差值的晶圆地图，并用颜色区分差值大小，从而清晰的表示出不同的模型。
电压晶圆地图主要可能有三种情况，对应的湿气进入路径如表1所示：
表1
Figure BDA0002548124250000051
以下进行具体说明：
对于示例1，如图5所示，在所述晶圆地图中，当所述晶圆的容值差值或阻值差值由外到内成逐渐减小分布时，则判断湿气进入芯片内部的路径为：
湿气从芯片四周侵入芯片内部。
对应为晶圆制造商提供一种常规可靠性检测的有效手段可以是：
改进晶圆边缘工艺稳定性，或改进芯片电路保护环设计。
对于示例2，如图6所示，在所述晶圆地图中，当所述晶圆的晶圆表面存在属于设定随机性图形条件的缺陷图形(晶圆表面存在随机性缺陷)时，则判断湿气进入芯片内部的路径为：
湿气从晶圆表面缺陷处侵入芯片内部。
对应为晶圆制造商提供一种常规可靠性检测的有效手段可以是：
检查晶圆制造各站别记录，尤其表面SiN层制造或量测过程中引入的划痕，更换机台部件或维修。
对于示例3，如图7所示，在所述晶圆地图中，当所述晶圆的晶圆表面存在属于设定特殊图形条件的图形(晶圆表面存在特殊图形)时，则判断湿气进入芯片内部的路径为：
湿气从晶圆的特定位置侵入芯片内部。
对应为晶圆制造商提供一种常规可靠性检测的有效手段可以是：
检查产生特殊图形的制造机台状况，更换部件或维修。
综上，在本发明实施例通过将高温高湿试验、物理清洁前后的晶圆的原始测试数据、试验测试数据的差值制得晶圆地图，以晶圆地图的图形判断湿气进入芯片内部的路径，从而能够对封装体内的晶圆进行湿度可靠性分析，根据晶圆地图分析湿气进入芯片内部的通道，为晶圆制造商提供一种常规可靠性检测的有效手段。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种用于分析湿气进入芯片内部路径的方法，其特征在于，包括步骤：
选取湿度可靠性测试失效芯片的晶圆；
收集所述晶圆的原始测试数据，其中，所述原始测试数据包括原始工艺制程参数测试数据、原始晶圆级参数测试数据；
对经过高温高湿试验后的所述晶圆进行清洁；
收集清洁后的所述晶圆的试验测试数据，其中，所述试验测试数据包括原始工艺制程参数测试数据、试验晶圆级参数测试数据；
根据所述原始测试数据与所述试验测试数据之间的差值的晶圆地图判断湿气进入芯片内部的路径；
所述根据所述原始测试数据、所述试验测试数据的差值的晶圆地图判断湿气进入芯片内部的路径，包括：
在所述晶圆地图中，当所述晶圆的容值差值或阻值差值由外到内成逐渐减小分布时，则判断湿气进入芯片内部的路径为：湿气从芯片四周侵入芯片内部。
2.如权利要求1所述的用于分析湿气进入芯片内部路径的方法，其特征在于，所述根据所述原始测试数据、所述试验测试数据的差值的晶圆地图判断湿气进入芯片内部的路径，包括：
在所述晶圆地图中，当所述晶圆的晶圆表面存在属于设定随机性图形条件的缺陷图形时，则判断湿气进入芯片内部的路径为：湿气从晶圆表面缺陷处侵入芯片内部。
3.如权利要求1所述的用于分析湿气进入芯片内部路径的方法，其特征在于，所述根据所述原始测试数据、所述试验测试数据的差值的晶圆地图判断湿气进入芯片内部的路径，包括：
在所述晶圆地图中，当所述晶圆的晶圆表面存在属于设定特殊图形条件的图形时，则判断湿气进入芯片内部的路径为：湿气从晶圆的特定位置侵入芯片内部。
4.如权利要求1所述的用于分析湿气进入芯片内部路径的方法，其特征在于，所述对经过高温高湿试验后的所述晶圆进行清洁，具体为：
对进行高温高湿试验后的所述晶圆使用氮气枪和毛刷进行清洁。
5.如权利要求1所述的用于分析湿气进入芯片内部路径的方法，其特征在于，所述高温高湿试验的条件为：
温度：130℃，相对湿度：85％RH，时间：96hrs。
6.如权利要求1所述的用于分析湿气进入芯片内部路径的方法，其特征在于，所述原始晶圆级参数测试数据包括所述晶圆在经过高温高湿试验前的漏电参数、时钟频率参数；
所述试验晶圆级参数测试数据包括所述晶圆在经过高温高湿试验后的漏电参数、时钟频率参数。
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