AEC Q100 表2 F組內(nèi)容

AEC-Q100文件，是芯片開展車規(guī)等級驗證的重要標準和指導(dǎo)文件。

F組驗證是DEFECT SCREENING TESTS缺陷篩查測試

本文將重點對F組的第1項PAT ----Process Average Testing過程平均測試項目進行展開討論。

通過AEC Q100中表2信息，可以看出F組僅有兩項內(nèi)容，PAT和SBA，是Fab制造環(huán)節(jié)和電性能測試都需要進行的內(nèi)容，通過后續(xù)的詳細解讀，我們會發(fā)現(xiàn)PAT和SBA實際上是一種測試統(tǒng)計方式，而不是一項具體的測試驗證內(nèi)容。

表格2中PAT給出的信息如下：

Process Average Testing編號為F1，參考文件為AEC Q001，是AEC系列文件的第一個附件。

附件需求：

供應(yīng)商根據(jù)測試方法確定樣品數(shù)量和接受標準。如果對給定的零件不能進行這些測試內(nèi)容，供應(yīng)商必須提供證明。如果供應(yīng)商要對PAT和SBA方法進行更新并應(yīng)用，比如要符合此項指導(dǎo)方針的原則。

讓我們來看一下AEC Q001文件：

AEC Q001 REV D GUIDELINES FOR PART AVERAGE TESTING

1 適用范圍

本指南提出了一種基于統(tǒng)計的方法，稱為部件平均測試(PAT)，用于從AEC-Q100和AEC-Q101提供的半導(dǎo)體中去除異常特性(異常值)的部件。PAT中使用的測試極限值是根據(jù)特定零件的特定設(shè)計和加工的電氣測試結(jié)果樣本建立的。每個零件設(shè)計及其相關(guān)工藝過程將會導(dǎo)致每個測試要求的測試結(jié)果都具備獨特的分布，這些數(shù)據(jù)是建立PAT限值的基礎(chǔ)。本指南中描述的原則適用于封裝或沒有封裝的Die。

1.1 目的

本指南旨在提供一種去除異常部件的通用方法，從而提高按AEC-Q100和AEC-Q101提供的產(chǎn)品的質(zhì)量和可靠性。PAT和AEC-Q002(SBA統(tǒng)計良率分析)并不打算成為必須要求。具體應(yīng)用的方法可能與本指南中描述的不同，特別是在分布是非正態(tài)分布的情況下。其他推導(dǎo)出的方法也可以用良好的統(tǒng)計方式作證并加以使用。供應(yīng)商應(yīng)準備好證明所使用的統(tǒng)計方法的合理性。

歷史表明，具有異常特性的部件會導(dǎo)致質(zhì)量和可靠性問題。使用這種技術(shù)還可以標記工藝變化，并提供快速反饋的來源，以防止質(zhì)量事故。

1.2 相關(guān)資料

AEC-Q100 Stress Test Qualification for Integrated Circuits

AEC-Q101 Stress Test Qualification for Discrete Semiconductors （分離元器件）

AEC-Q002 Guidelines for Statistical Yield Analysis

2 定義

2.1 重要特性

可能影響產(chǎn)品質(zhì)量和可靠性的器件特性。是所提供的產(chǎn)品在用戶規(guī)定的條件下正常工作能力的最重要特性信息。關(guān)于重要特性的例子，請參見附錄2。

附錄2 APPENDIX 2: ELECTRICAL TESTS 電性能測試

這不是一個全面的清單，只是作為一個建議清單供參考。其他被認為更重要或與特定器件更相關(guān)的測試也應(yīng)包括在部分平均測試中。

A2.1 所有需要的測試器件類型：為了滿足本流程的要求，以下測試在ATE測試中應(yīng)使用PAT限值。

• Pin腳漏電流測試
• 待機模式下的電源電流
• IDDQ測試 Direct Drain Quiescent Current
• 輸出擊穿電壓、輸出漏電流、輸出電流驅(qū)動、輸出電壓
• 過電壓應(yīng)力測試
• 低電平輸入電流，高電平輸入電流，低電平輸出電壓，高電平輸出電壓
• 傳播延遲或輸出響應(yīng)時間，上升/下降時間

此處簡單介紹，后面再詳細解讀。

2.2 Known Good Die (KGD)

未包裝的半導(dǎo)體芯片，至少與同等經(jīng)過測試的封裝芯片性能一致。

2.3 最低規(guī)格書限制(LSL) - 2.5 USL 最高規(guī)格書限制

器件規(guī)格書中規(guī)定的最低規(guī)格限制。

2.4 穩(wěn)健均值和穩(wěn)健西格瑪

此方法計算的統(tǒng)計數(shù)據(jù)不包括異常的數(shù)值。這類異常數(shù)據(jù)通常被認為是距離主分布均值超過6個標準差的數(shù)據(jù)。

這樣做的一個通用方法的例子如下:

通常的均值和西格瑪可能是很差的統(tǒng)計數(shù)據(jù)結(jié)果，因為它們對異常值非常敏感。

術(shù)語“Robust”穩(wěn)健的使用是指對異常值不敏感的統(tǒng)計數(shù)據(jù)。

穩(wěn)健的平均值和西格瑪分析是排除異常值之后，估算的主要結(jié)果位置和離散點的分布。以下定義適用于正態(tài)分布或高斯分布。

注1:如果樣本量為奇數(shù)，則Q2為中間數(shù)據(jù)點。如果樣本量是偶數(shù)，Q2是中間兩個數(shù)據(jù)點的平均值。

注2:當樣本量小于20時，1.35這個數(shù)字是不準確的。Q1是經(jīng)過排位數(shù)據(jù)的1/4點，Q3是經(jīng)過排位數(shù)據(jù)的3/4點。

3 流程

3.1 設(shè)定測試限值

測試極限可以用靜態(tài)或動態(tài)方式設(shè)置。靜態(tài)極限是根據(jù)可用的測試數(shù)據(jù)量建立的，并在一段時間內(nèi)不加修改地使用。動態(tài)測試極限是建立在靜態(tài)測試極限的基礎(chǔ)上的，但是針對每個批次(或批中的晶圓)建立的，并隨著每個批次(或晶圓)的測試而不斷修改。

當晶圓級設(shè)計變更、Die收縮或工藝變更時，必須建立新的PAT限制(靜態(tài)和動態(tài))。

如果結(jié)果分布適合于異常值的分析，則可考慮對所有電氣測試值進行PAT限制。

附錄2提供了被認為最有可能提供質(zhì)量可靠性效益的“重要特性”測試內(nèi)容的指導(dǎo)。

PAT測試限值不應(yīng)超過器件規(guī)格限值。

3.1.1 靜態(tài)PAT限值

收集至少六個批次的測試數(shù)據(jù)，這些批次已經(jīng)通過了器件規(guī)格書中規(guī)定的測試限值。

通過從每個批次中至少30個零件中隨機選擇測試數(shù)據(jù)來確定每次測試的穩(wěn)健平均值和西格瑪值(見圖1)。如果測試數(shù)據(jù)是晶圓級數(shù)據(jù)，則從每個晶圓不同區(qū)域的至少5個Die中選擇數(shù)據(jù)(每個批次至少30個Die)。

在零件生產(chǎn)的早期，當無法獲得六個批次的數(shù)據(jù)時，可以使用表征批次的數(shù)據(jù)。一旦生產(chǎn)數(shù)據(jù)可用，這些數(shù)據(jù)應(yīng)立即更新。設(shè)置測試限制如下:

對于明顯偏離正常的數(shù)據(jù)，供應(yīng)商應(yīng)使用其他適當?shù)姆椒?，并準備向客戶解釋說明由此產(chǎn)生的方法。

3.1.1.1 靜態(tài)PAT限值應(yīng)根據(jù)生產(chǎn)的前6個月或至少8個晶圓批次(以最先發(fā)生的為準)的當前數(shù)據(jù)進行審核和更新。不應(yīng)使用舊數(shù)據(jù)。

3.1.1.2 6個月后，每半年對靜態(tài)PAT限值進行一次評審，并根據(jù)需要進行更新。

3.1.2 動態(tài)PAT限值

動態(tài)PAT限值優(yōu)先級高于靜態(tài)PAT限值，因為參考總體與被測試部件相同。動態(tài)PAT可以提供更嚴格的限制，而且不會導(dǎo)致好的零件被誤報錯，因為靜態(tài)PAT限制沒有考慮批次對批次的變化。

動態(tài)PAT限值的確定方法與靜態(tài)PAT限值相同，不同的是，該限值是使用已通過測試的當前批次(或晶圓)零件的數(shù)據(jù)建立的。

要使用這種方法，在對零件的批量(或晶圓)進行靜態(tài)極限測試后，它們必須允許持續(xù)動態(tài)更新PAT限值的方式。這些限值是通過對測試數(shù)據(jù)的進一步統(tǒng)計分析來定義的，這將為特定批次(或晶圓)建立新的更嚴格的測試限制，并去除額外的異常值(見圖2)。設(shè)置測試限制如下:

這個圖示的PAT很容易適用于有追溯記錄的晶圓CP或封裝器件的FT測試。

對于不能在最后階段保持可追溯性的器件，應(yīng)用動態(tài)PAT將需要對迄今為止通過的單元進行重新測試。

3.1.2.1 其他類型的動態(tài)PAT限值

圖3介紹了一種執(zhí)行動態(tài)PAT的變化方案，如何避免重新測試已經(jīng)完成包裝產(chǎn)品。動態(tài)限制將適用于同一批次的產(chǎn)品，但不適用于產(chǎn)生用于建立這個動態(tài)PAT限值的數(shù)據(jù)的產(chǎn)品。

最初，靜態(tài)PAT限制可用于測試預(yù)定義的N個單元的總體(例如，N = 500或1000)。使用生成的數(shù)據(jù)，將建立此批次特定的PAT限值。這些生成的靜態(tài)限值將成為新的測試極限(計數(shù)器將重置為零) 來測試組中的剩余樣本。一旦計數(shù)器再次達到N，分析過程將重復(fù)，直到測試完成批次中的所有樣品。

執(zhí)行動態(tài)PAT的另一種變化方案是在前N個器件中的隨機抽取一個樣本，并基于該樣本定義該批次的極限。

APPENDIX 1: PART AVERAGE TEST LIMITS

附件1：產(chǎn)品平均測試限值

A1 零件平均測試(PAT)極限值代表了在零件級別測試中去除異常零件的統(tǒng)計技術(shù)的應(yīng)用(見圖3)。器件規(guī)格定義了零件在應(yīng)用中正常工作所需的要求。每個零件(這里使用的零件是指供應(yīng)商零件號)都是按照特定的設(shè)計和SPC控制過程制造的，如果處理正確，將產(chǎn)生一定的一致的特性測試結(jié)果合集。

PAT使用統(tǒng)計技術(shù)來確定這些測試結(jié)果的限制。這些測試限值的設(shè)置是為了去除異常值(其參數(shù)在統(tǒng)計上與典型部件不同的部件)，并且應(yīng)該對SPC控制過程中正確加工的部件的良率影響最小。這種測試方法不局限于標準器件規(guī)格測試，也可以包括擴展工作測試(超出器件規(guī)格要求的測試)，以提高檢測特殊異常情況的能力，并增加這種測試技術(shù)的靈敏度。對擴展工作試驗的唯一限制是通過該試驗不得降低通過試驗的部件的可靠性。

A1.1 PAT目的是提高AEC-Q100和AEC-Q101零件的質(zhì)量和可靠性，通過在零件制造過程中盡可能早地去除異常零件(最好是在晶圓測試時)。這應(yīng)該可以把用于客戶服務(wù)和故障分析相關(guān)的成本降到最低，并提供早期反饋以防止質(zhì)量事故的發(fā)生。

A1.2 如果充分利用這種方法(對所有零件級電氣測試和適當?shù)臄U展工作條件測試具有統(tǒng)計限制)，就能夠為大多數(shù)半導(dǎo)體技術(shù)提供“電氣”Known Good Die。還應(yīng)知道，已知的KGD(定義在第2節(jié))需要超過零件級別的電氣測試。它需要仔細控制所有其他組裝過程，如晶圓切割、Die周轉(zhuǎn)、封裝、防靜電等。