在IC的设计制造流程中,研发后tape-out的产品需要做功能性的验证,确认是否符合测试的标准,往往会有性能上的差异,甚至是功能上的缺陷。

此时必须开始design debug找出问题点,进行设计的改版,重新生产。这整个验证流程将形成一个循环;越快找到问题并有效排除,就能加快产品上市的时间(time to market)。

本篇文章分享线路修补的原理与注意事项,引导研发工程师在提出线路修补的需求时,能与接件工程师进行有效且有效率的沟通。线路修补:加速产品研发的利器

随着产品越趋复杂,重新改版出光罩,再到生产制造到最终成品出来是非常耗时的,如果能节省design debug的时间,便可以缩短整个工程品到量产的进程。而design debug有许多方式:从测试、模拟、失效分析再到线路修补(circuit repair),工程端会花费不少精力确认问题点,以确保下次的改版产品可以达到期望的性能;其中线路修补几乎是所有研发工程师皆会运用的手段,借由线路修改可省略重作光罩和初次试作的研发成本,这样的运行模式对缩短研发到量产的进程绝对有效,同时节省大量研发费用,让客户的产品在研发上更具有时效性与竞争力(图一)。

图一、从电路设计、产品制造、验证、找出设计问题再到改版的流程图,越快解决问题,就能缩短上市时间,抢得市场先机FIB线路修补:原理、应用与注意事项

FIB线路修补又叫做线路编辑(circuit edit),一般简称FIB, 是一种针对IC上的layout进行修改而研发的一种仪器。FIB机台有许多功能,包括应用在结构或故障分析上的局部截面观察与TEM样品制备。建议委案时说明要执行线路修补,如仅提及FIB,可能会造成误解。线路修补使用的机型是属于单束(single beam),意思是使用离子束(Ion Beam)进行离子撞击移除表面物质,作为线路切割的工具,如果要进行线路连接,则必须镀金属层,如钨,将两条以上的金属线连接起来,搭配W(CO)6的气体,在经过Ga+ 离子束分解后便可完成钨的镀层(图一)。

图二、方案1 line 1 cut代表进行一条metal的切断与两条metal的连接,连接的金属材质为钨FIB线路修补流程:从委案到验证

线路修补的流程会先由客户端提出需要修改的位置后,闳康科技提供方案与制程,内容包含需要进行线路切割与连接的平面位置与金属层次,并视情况决定是否需要请客户提供GDS文件。如果从样品表面无法清楚辨别线路,即需要GDS进行自动巡航至正确位置,降低执行失败率(图二)。此外,考量安全风险,可提供局部GDS文件(图三)。

执行单位收到需求后会同客户进行案件的讨论与评估,提供所需工时与方案良率,必要时可就方案进行修正以提高施作的成功率,待双方确认没问题后即会进入执行调度中,完成后送回给客户进行测试以验证方案是否成功。样品制作完成后如后续无需求,执行单位会将文件删除。

图三、GDS layout与样品表面对齐后,以坐标找出正确的位置进行线路修补施作FIB线路修补:成功经验与专业技术

执行线路修补的过程中所需要的时间与良率都会因为样品制程、方案难易度、样品资讯完整度而有所不同,执行的手法和技术都需要依照当下执行的状况即时做调整,因此依靠的不仅仅是先进的仪器设备,还需要具有相当经验的工程师才有办法面对并解决各种突发状况,进而达到客户期望的结果。

目前线路修补除了一般从IC正面(front-side)进行之外,随着目前制程与封装技术的改变也提供了以下服务:

1.Backside CKT的分析服务: 如flip-chip封装需要从IC晶背的位置进行线路修补,目前以5nm-28nm制程的样品居多,此部分闳康科技配备最新的Centrios机台,工程师资历完整,整体良率可达90%以上(图四)。

图四、客户提供的GDS需包含四个角落位置以进行校正,和线路修补施作位置与层次的GDS,不会透露客户机密消息

2.N-wire外部引线: 针对需要测量的信号以线路编辑的方式将信号引出至IC表面,再以一般焊线将信号引至IC脚位,如此便可在机台上进行动态测量,有别于传统制作十字PAD后点针观察示波器的方式更富弹性(图五)。

图五、Backside线路修补范例

3.CSP去球与重新植球服务: 假设需要线路修补的位置是在锡球的下方,可以将锡球移除后执行,完成后再将锡球植回,不影响后续测试(图六)。

图六、N-wire可将芯片内部信号引出进行测量图七、锡球下执行线路修补的各阶段照片FIB线路修补技术的关键指标

随着制程技术越来越先进,线路修补的难度也愈趋提高,因此在良率的维持与提升是非常关键的因素,也是维系客户的不二法门。闳康科技在设备的投资以及人才培训上都是不遗余力的在进行,内部的技能升等与教育训练皆按着既定的流程与进程在持续着,跟着整个半导体产业一起进步,做到精确而且准确、效率而且有效!就像闳康科技的创业初衷一样,The Best R&D Partner!

(首图来源:Shutterstock;数据源:闳康科技)