新型可逆链诊断提高分辨率

来源:众壹云 发布日期:2021-11-11 13:57

由于非常复杂的硅缺陷类型和缺陷分布,采用先进工艺技术设计的 IC 的良率提升面临新的挑战。产量增加和产量提高不仅与盈利能力和上市时间有关,而且在当今的电子供应链危机中也发挥着作用。这意味着产量上升不仅会影响 IC 制造商,还会影响全球经济。

每一种新的制造技术都以低产量开始,随着时间的推移会有所改善(图 1)。在早期的节点资格认证中,测试芯片上的扫描链失败率非常高。同时,芯片的体积较小,这限制了完成多少良率学习。一旦公司转向测试产品认证工具而不是测试芯片,链和逻辑故障就大致相同,并且有更多数据可以处理。企业一旦拿到真正的产品,就可以进行系统的良率学习,去除系统的逻辑缺陷。

图 1:收益率曲线。

图 1:收益率曲线。

节点认证和产品推出的所有这些阶段之间的一个共同主题是故障分析工具已达到其解决极限,因此它们很难找到缺陷。如果您找不到缺陷,那么您就无法找到可以提高产量的根本原因。

半导体行业需要替代标准故障隔离技术和非常高分辨率的诊断结果,用于小批量测试车辆和产品斜坡。这种需求导致了一种新的诊断技术,该技术利用可逆扫描链架构来生成提高扫描链诊断分辨率的模式。

那么,为什么链诊断对于提高产量至关重要?在初始斜坡阶段,链故障约占芯片故障的 66%(图 2)。如果不能快速解决连锁问题,就很难进入高产阶段。

图 2:链缺陷和产量。

图 2:链缺陷和产量。

一旦检测到缺陷,它们就必须是“根本原因”——必须有一个缺陷图像显示故障机制。要做到这一点,晶片必须经过一系列处理步骤以进行透射电子显微镜 (TEM) 成像。用于执行此操作的工具集既复杂又昂贵。它可能耗资约 2000 万美元,需要熟练的工程师才能找到缺陷。制作一个好的样本可能需要数天时间,并且可能需要数周到数月的故障分析队列。如果没有以非常高的分辨率发现缺陷,那么所有的时间和金钱都会浪费掉。

在传统的连锁诊断中,模式加载到右侧,卸载到右侧。图 3 说明了一个非常简单的链。假设在第 4个单元中检测到缺陷。随着数据的转移,单元格 5 和 6 中可能存在的缺陷将变得模糊。这引入了太多的怀疑对象,这意味着低诊断分辨率和更困难的故障分析。

图 3:标准链诊断。

图 3:标准链诊断。

那么,如果我们可以以一种方式转移,并以另一种方式转移出去呢?这提出了分辨率问题的解决方案。向右加载,向左卸载,如图4所示,找到最左边的缺陷位置。这减少了嫌疑人的数量,从而更容易隔离缺陷。然后,您可以使用加载到左侧和卸载到右侧的相同模式数据来诊断最右侧的缺陷位置。在这个简单的例子中,卸载数据在两个方向上都显示出相同的差异,表明了准确的缺陷位置。

图 4:可逆链诊断。

图 4:可逆链诊断。

这种技术被称为可逆链诊断,它在硅片中被证明具有以下优点:

分辨率提升 4 倍

4 倍性能提升

故障分析结果的时间缩短 4 倍

这种方法的成功标志着诊断的重大进步。它以较小的更改适应现有的流程,并且只需要链式测试模式进行诊断。可逆链诊断可以帮助争夺权利收益,尤其是在领先的技术节点。