半導體元器件零缺陷需求呼聲日益高漲

　　隨著(zhù)汽車(chē)中電子元器件數量的不斷增加，必須嚴格控制現代汽車(chē)中半導體元器件的品質(zhì)以降低每百萬(wàn)零件的缺陷率(DPM)，將與電子元器件相關(guān)的使用現場(chǎng)退回及擔保等問(wèn)題最小化，并減少因電子元器件失效導致的責任問(wèn)題。

　　業(yè)界對于半導體元器件零缺陷需求的呼聲日益高漲，為此半導體制造商開(kāi)始加大投資應對挑戰，以滿(mǎn)足汽車(chē)用戶(hù)的需求。

　　美國汽車(chē)電子委員會(huì )AEC-Q001規格推薦了一種通用方法，該方法采用零件平均測試(PartAverageTesting，PAT)方法將異常零件從總零件中剔除，因而在供貨商階段改進(jìn)元器件的品質(zhì)和可靠性。對特定晶圓、批號或待測零件組，PAT方法可以指示總平均值落在6σ之外的測試結果，任何超出特定元器件的6σ限制值的測試結果均被視為不合格，并從零件總數中剔除，那些未達到PAT限制值的零件不能開(kāi)始出貨給客戶(hù)，這樣一來(lái)就改進(jìn)了元器件的品質(zhì)和可靠性。

　　用戶(hù)對這些規格的要求促使供貨商之間的競爭更加激烈。在改進(jìn)可靠性并降低缺陷率方面面臨很大的壓力，尤其對于目前由半導體控制的許多相當重要的安全功能，諸如剎車(chē)、牽引控制、動(dòng)力及主動(dòng)穩定控制系統。供貨商既要改進(jìn)已開(kāi)始出貨零件的品質(zhì)，又要讓這些規格對其良率的影響最小。由于制造成本持續走低，測試成本卻維持在相對不變的水準，因此測試成本在制造成本中的比重日益增大，元器件的利潤空間持續縮水。

　　由于絕大部份的良率都不能夠滿(mǎn)足要求，所以供貨商必須徹底評估他們的測試程序以便找到替代測試方法，并且從備選方法中反復試驗直至找到最佳方法。不借助尖端的分析和仿真工具，供貨商就會(huì )在沒(méi)有充分了解這些規格對供應鏈影響的情況下應用它們。

　　更糟糕的是，如果盲目應用并遺漏了重要的測試，那么結果即使保證采用PAT之類(lèi)的規格對元器件進(jìn)行了測試并以相同的DPM率開(kāi)始出貨，在這種情況下保證也是毫無(wú)疑義的，而且可靠性也會(huì )降低。一些供貨商似乎認為，在晶圓探測中進(jìn)行PAT測試就足夠了，但研究顯示采用這種方法存在許多問(wèn)題。在晶圓探測中采用PAT是第一道品質(zhì)關(guān)卡，但在剩余的下游制造過(guò)程中，由于無(wú)數可變因素造成的變量增加，因此會(huì )在封裝測試時(shí)導致更多的PAT異常值。如果供貨商希望推出高品質(zhì)的零件，他們就必須在晶圓探測和最終測試兩個(gè)階段都進(jìn)行PAT測試，而且他們的客戶(hù)也應推動(dòng)該方法的應用。

　　實(shí)時(shí)PAT和統計后處理PAT處理過(guò)程采用的方法，是經(jīng)由對數個(gè)批處理過(guò)程分析最新的數據，并為每個(gè)感興趣的測試建立靜態(tài)PAT限制。經(jīng)計算，這些限制的平均值為+/-6σ，且通常作為規格上限(USL)和規格下限(LSL)整合在測試程序中。靜態(tài)PAT限制值必須至少每六個(gè)月覆審并更新一次。

　　首選的方法是計算每個(gè)批次或晶圓的動(dòng)態(tài)PAT限制值。動(dòng)態(tài)PAT限制值通常比靜態(tài)PAT限制值更為嚴格，并且清除不在正常分布內的任何異常值。最為重要的差異是動(dòng)態(tài)PAT限制值根據晶圓或批次運算，因而限制值將會(huì )根據晶圓或批次所采用的材料性能連續變化。動(dòng)態(tài)PAT限制值運算為平均值+/-(n*σ)或中值+/-(N*強韌σ)，且不能小于測試程序中所規定的LSL或大于USL。