GB T 19403.1-2003 半导体器件 集成电路 第11部分;第1篇:半导体集成电路 内部目检 (不包括混合电路).pdf
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1、前百主FE司GB/T 19403.1-2003/IEC 60748-11-1 ,1992 本部分为GBjT19403的一部分,等同采用国际电工委员会标准IEC60748-11-1,1992(半导体器件集成电路第11部分z第1节半导体集成电路内部目检(不包括混合电路)(英文版)。由于IEC60748-11-1标准原文中无图1、图2.为保证与国际标准的致性,故本部分的图例从图3开始。本部分由中华人民共和国信息产业部提出。本部分由全国集成电路标准化分技术委员会归口。本部分起草单位:信息产业部第四研究所。本部分主要起草人z魏华、王静m 1 范围和目的GB/T 19403.1-23/IEC 60748-
2、111: 1992 半导体器件集成电路第11部分:第1篇:半导体集成电路内部目检(不包括混合电路)进行内部目检的目的是检验集成电路的内部材料、结构和工艺,验证与适用的规范要求的一致性。通常应在封帽或密封之前对器件进行100%内部目检,以发现可能导致器件在正常使用时失效的内部缺陷并剔除相应器件。本试验也可按抽样方式在封帽之前使用,以确定承制方对半导体器件质量控制和操作程序的有效性。2 设备试验设备包括z具有规定的放大倍率的光学设备p必须的目检判据(量规、图纸、照片等)以保证检验效果和使操作人员对被检器件能否接收做出客观判断;为提高工作效率在检查期间固定器件且不引起器件损伤的合适夹具。3 程序3.
3、0 介绍3. 0.1 总则在规定的放大倍率范围内按适当的观察顺序检验器件,以确定器件是否与本部分和适用的规范的要求相一致。本试验方法的检验和判据适用于所有器件和工序。本试验方法给出了预定用于具体器件、工艺或技术的判据。对于如金属覆盖层、氧化物和扩散缺陷等日检较为困难的复杂器件的检验,可选择替代筛选程序代替目检判据。这些可选择替代的筛选方法和程序在详细规范中规定。要求适用于线宽在2m以上的工艺技术。3.0.2 检验顺序本部分列出的检验顺序不是要求的检验顺序,制造厂可自行决定检验顺序。3.1. 1. 2、3.1. 1. 5、3.1.1.7、3.1. 2、3.1.7的条款(5)和(6)、3.1.8、
4、3.1.9的条款(1)、(2)和(4)规定的目检判据可以在芯片粘接前检验,而芯片粘接后不需要复查。3.1.6.2和3.1. 6. 3规定的目检判据可在键合前进行检验,键合后无须重新检验。3.1.1.1和3.1. 3规定的日检标准可以在芯片粘接前高倍检验,芯片粘接后采用低倍复查。当采用倒装安装技术时,安装后无法检验的判据应在芯片安装前检验。任何未通过试验判据的器件认为是有缺陷的器件,它们将在目检时被拒收并剔除。3. O. 3 空气洁净度等级本部分空气洁净度分为两级。等级是基于单位体积内具有0.5严m及以上,或5.0m及以上微粒的最大允许数量,微粒尺寸表示为微粒表面最大线性尺寸或直径,在采用场地应
5、采用下列微粒计数方法之一(1) 0.5m及以上微粒尺寸,设备应使用光散射原理。(2) 5.0m及以上微粒尺寸,通过气体样本的取样,微粒的显微数量收集在一个滤光镜上。(3)可以使用其他监测方法和设备,只要证明准确度和可重复性等于上述所列方法。手动的显微镜方法适用于监测3500级的空气。微粒数量的提取应在工作场所附近的空气中,在工GB/T 19403.1-2003/IEC 60748-11-1 ,1992 作活动期间的规定间隔进行。微粒量的推荐位置是在工作台高度,取样探针进入空气流取样。3. O. 3. 1 3.5级每升中0.5m和更大粒子未超过3.5个。或每升中5.0m和更大粒子未超过。.35个
6、。3. O. 3. 2 3500级每升中0.5m和更大粒子未超过3500个。或每升中5.0m和更大粒子未超过25个。3.0.4 检验控制对所有情况,在最后密封前,检验以前所作的检验应与最后密封前一次检验点上所作的检验按同一质量计划进行。在上述3.O. 2中所列项目检验以后应特别小心,以保证在其后的工艺处理中产生的缺陷在密封前的最后一次检验中能被发现而予以拒收。在目检和等待密封的这段时间内,器件应保存在受控环境内。3. O. 5 般大倍率高放大倍数下的检查应是在正常照明条件下与芯片表面垂直方向上进行。1lf放大倍数的检查可使器件在适当的照明下采用单筒、双筒或立体显微镜,并在任何角度范围内进行。若
7、承制方愿意,3.1. 4 和3.1.6.1规定的检查也可在高放大倍数下进行。3. O. 6 定义(仅为检验之目的)(1) 有源电路区active circuit area 包括各种功能电路元件、工作金属化层及其相连的集合(除梁式引线以外)的全部区域。注这里J有源对应无源与有源和无摞元器件无关。(2) 受控环境controlled environment 空气洁净度等级3.5级。惰性气体环境的使用(例如:氮气),应在满足环境需要下受控贮存,相对湿度应不超过50%。(3) 扩散岛diffusion tub 由绝缘材料包围的P或N型半导体材料的隔离区。(4) 外来物质foreign material
8、 制造微电路未采用的任何物质,或在微电路外壳内那些已离开了其原来或预定位置的任何外来物质,如果用一个额定气流(大约140kPa)吹不动.则认为是附着的。导电的外来物质定义为在常规目检中采用照明和放大条件下呈现为不透明的那些物质。注当微位周围边缘有明显的彩色条纹时,微粒应被认为是镶嵌在玻璃钝化层中。(5) 功能电路元件functional口rcuitelements 有源或元源元件,例如z二极管、晶体管、电容器、电阻器、穿接带。(6) 栅氧化桥gate oxide bridge MOS结构源与漏之间的扩散区域。金属化覆盖的栅氧化桥包括用作栅电极的其他全部材料。(7) 玻璃钝化层glassivat
9、ion 芯片顶层的透明绝缘材料,它覆盖了除键合区和梁式引线以外的包括金属化层的有源电路区。裂纹是玻璃钝化层上的细微裂缝。(8)结junction指钝化层台阶的外边缘,它确定了P型和N型半导体材料之间边界。(9) 多层金属化层(导体)multilayered metallization(conductors) 用于起互连作用的双层或多层金属或任何其他导体材料,这几层材料之间未用生长或淀积绝缘材料将它们彼此隔离。下层金属指顶层金属下面的任一层金属。(10) 多层布线金属化层(导体)multilevel metallization(couductors) 用于起互连作用的双层或多层金属或任何其他导体
10、材料,这几层材料之间通过生长或淀积绝缘材料彼此隔离。GB/T 19403. 1-2003/IEC 60748-1 1-1 : 1992 ( 11) 工作金属化层(导体)叩eratingmetallization(conductors) 用作起互连作用的所有金属或任何其他导电材料层,不包括金属化的划片线、测试图形、未连接的功能电路元件、不使用的键合区和识别标志。(12) 有机聚合物(环氧树脂)蒸汽残余organic polymer(epoxy)vapour residue 从聚合物中逸出的在有放表面上形成的物质。(13) 原始宽度。riginalwidth 在没有出现异常情况下应具有的宽度或距离
11、(例如=原始金属条宽、原始扩散区宽度、原始梁的宽度等)。(14) 钝化层台阶passivation step 按设计在金属金属或金属硅的连接处形成的钝化层厚度的变化。不包括器件正常工艺中玻璃钝化层去除后在表面形成的线条。(15) 钝化层p田sivation在金属淀积之前,直接生长或淀积在芯片上的氧化硅、氮化硅或其他绝缘材料。(16) 外围金属peripheral metal 所有直接与划片线相邻或位于为j片线上的金属。(17) 厚膜thick film 厚膜是一种淀积的膜,如通过丝网印刷工艺和在高温下烧熔到其最终形态。( 18) 薄膜thin film 通过真空蒸发、溅射或热分解淀积到基片上的
12、膜(厚度通常小于10m)。(19) 衬底subslrale 钝化层、金属化层和电路元件位于其内和/或其上的起支撑结构作用的材料。(20) 电阻器最窄宽度narrowest re恐islorwidlh 修正前给定电阻的最窄部分。在批准的承制方文件内可规定体电阻的最窄电阻宽度。但1)切痕kerI 通过修正,从电阻器面积上去除或修正掉一部分电阻材料的区域。(22) 碎屑detrilus 残留在切痕中的原始电阻材料或经激光修正后的电阻材料碎末。(23) 方块电阻block resistor 是一种薄膜电阻器,考虑到修正阻值的需要,其宽度设计值应比功率密度要求的宽度宽得多,并且应在己批准的承制方封帽前目
13、检执行文件中予以标识。(24) 重新键合rebond 两个焊盘之间或一个焊盘和一个键合点之间取代原来的键合丝的二次键合,此键合丝己去掉,或留下键合附着焊盘的熔焊部分,或键合端,或在第一次尝试中失效。(25) 划伤scrafch 任何撕裂性缺陷,包括探针在金属化层表面的痕迹。(26) 空隙void 不是由J伤引起的在金属化层内的任何可见下层材料区域。3.0.7 说明在100倍200倍放大倍数下做目检时,可用条分隔线或一个金属条宽作为满足各条中关于钝化层或金属条宽为2.5m的要求判据。在这里提到的呈现指当目检器件的图像或外貌时,看到确实存在某些特定情况而不需要用其他检验方法予以证实。3.1 试验条
14、件对每一微电路和每一集成电路芯片均应进行3.1.13.1.6要求的内部目检。此外,对微电路中采GB/T 19403.1-2003/IEC 60748-11-1 ,1 992 用了玻璃钝化层、介质隔离和膜电阻器的相应区域还应进行3.1. 73. 1. 9要求的检验。高放大倍数的检验应在100倍200倍的范围内进行,低放大倍数的检验应在30倍60倍的范围内进行。3. 1. 1 金属化层缺陷,高倍有下列缺陷的器件应被拒收。3. 1. 1. 1 金属化层划伤(1) 在金属化层上的划伤沿长度方向暴露了下层钝化层,使保留的未受损伤的金属宽度小于原始金属宽度的50%(见图3)。(2) 划伤完全穿过金属化通路
15、,损伤了环绕的钝化层的表面(对MOS器件,通路是栅长L方向,见图4)。(3) 在多层金属化层中的划伤沿长度方向暴露出下层金属,使保留的未受损伤的原始金属层宽度小于25%(见图3)。注s丰判据(1)、(2)和(3)项不包括采用多条平行的电源或地线的金属化层通路,这时因划伤而使一条金属化层开路不会造成通路的意外开路。(4) 钝化层台阶上的金属化层划伤使未受损伤的部分小于台阶处原始金属条宽度的75%。注:丰判据(1)到的项不包括对于沿走线方向,接触窗口上离窗口末端距离为窗口长度25%施围内的金属化层,以及超过接触窗口端部的金属化层。在这种情况下,未被破坏的金属化层至少覆盖接触窗口区的50%和接触窗口
16、区连续周长的40%(见图5) (5) 栅氧层上金属化层的划伤,它使其下层钝化层暴露,并使未受破坏的部分小于源与漏扩散区之间金属化层的长度或宽度的50%(适用于MOS结构)(见图4)。(6) 在金属化层中的划伤暴露出薄膜电容器或跨接结构的介质材料。(7) 键合区或嵌条区上的划伤,暴露了下层钝化层,使与该键合区相连部分的金属条宽度减小到其进入键合区相连金属条最窄宽度的50%,如果有两条或多条金属与键合区相连,应按此要求分别检查每条金属条。(8) 键合区的划伤(如探针压痕等)暴露了下层钝化层,余下的面积小于原始的未被玻璃钝化层覆盖的键合区金属化层面积的75%。3. 1. 1. 2 金属化层空隙(1)
17、 金属化层的空隙,使未受损伤部分小于原始金属宽度的50%(见图6)。注.丰判据不包括存在多条平行的周边电源或地线的金属化层通路,这时因空隙使一条盘属化层开路不会造成通路的意外开路。当本条款引起或允许器件设计电流密度限制时,通过设计文件规定,本条款可不采用。电流密度通过设计确定,不是内部目检的内容。(2) 在钝化层台阶上的金属化层的空隙,使该台阶上未受损伤部分小子原始金属条宽的75%。注.本判据(1)和(2)项不包括对于沿走线方向,接触窗口上离窗口末端距离为窗口长度25%范围内的金属化层,以及跑过接触窗口端部的金属化层a在这种情况下,未被破坏的金属化层至少覆盖接触窗口区的50%和接触窗口区连续周
18、茸的40%(见图日。(3) 在栅氧化层上的金属化层空隙,使未受损伤的部分小于源与漏扩散区金属化层长度(L)的75%(适用于MOS结构)(见图4)。(4) 空隙使未受损坏的部分小于原栅氧化层上金属化层面积的60%(适用于MOS结构)。(5) 空隙使未受损伤的部分小于与源或漏扩散结线相重合的金属化层宽度的75%(适用于MOS结构)(见图4)。(6) 键合区中的空隙使未受损伤的部分小于其原来的无玻璃钝化金属化层面积的75%。(7) 空隙在键合区或嵌条区上,它使与该键合区相连部分的金属条宽减到进入键合区的互连金属条最窄宽度的50%以下(见图7)。注.如果两条或多条进入键告区的金属通路,应对每条单独考虑
19、回(8) 在薄膜电容器金属化层中的空隙,缩减到金属化层面积的25%。3. 1. 1. 3 金属化层的腐蚀任何一种金属化层腐蚀。3. 1. 1. 4 金属化层粘附任何金属化层的隆起、起皮或起泡。3. 1. 1. 5 金属化层的探针损伤3.1.1.1包含的判据适用于检查探针损伤。3. 1. 1. 6 金属化层的桥连GBjT 19403.1-2003jIEC 60748-11-1 ,1992 任何两条金属化通路之间的距离因金属化层的桥连减少到小于2.5m,设计要求除外。3. 1. 1. 7 金属化层的对准(1) 被金属化层覆盖的接触窗口面积小于整个接触窗口面积的50%。(2) 被金属化层覆盖的接触窗
20、口周边长度小于接触窗口周边的40%。注2当按设计要求时,金属层应完全包含在接触窗口内,不需要完全覆盖整个接触窗口的周边,只要满足设计要求,本判据(1)项和(2)项可以不考虑。(3) 不应该覆盖接触窗口的金属化层通路与接触窗口之间距离小于2.5mo(4) 源和漏扩散区之间的栅氧化层的任何暴露(仅适用于MOS结构)(见图的。(5) 栅氧化层的任何暴露,即源和漏扩散区之间未被破坏的金属化层重迭部分小于75%(仅适用于MOS结构)。(6) 栅金属化层未与扩散保护环重迭或超越保护环。注z本判据仅适用于具有扩散保护环的MOS结构,元扩散保护环的MOS器件,栅金属化层的扩展超出栅氧化层部分不小于2.5m(见
21、囱4和图的。3. 1. 2 扩散和钝化层缺陷,高倍有下列缺陷的器件将被拒收(1) 扩散区之间出现桥连的扩散缺陷(见图9)。(2) 任何不连续的隔离扩散区,无用区或无用键合区周围的隔离墙除外,或任何其他扩散区保留的宽度小于原始扩散宽度的25%。(3) 在金属化层边缘并延续到金属层下面能看到钝化层的多条干涉条纹或缺损(见图10)。注二倍或三倍的干涉条纹表示缺陷有足够的深度,己渗透到了半导体材料丰体。否则,在缺陷区元玻璃钝化层或有玻璃钝化层存在的特征可通过颜色或颜色对比来验证钝化层是否存在,也可采用这种干涉条纹方法。丰判据(3)项不包括在金属化层淀积之前有不同工艺的二次钝化。(4) 除非设计规定,有
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