在芯片制造或加工过程中，芯片将不可避免地受到外力作用，可能产生微裂纹，但它们不能通过测试筛选出来，从而成为合格品。随着芯片产品的运输和使用，微裂纹可能导致芯片失效，或者导致芯片性能下降，进而影响芯片工作，甚至对系统产生损害。本发明专利技术提出了在芯片上集成微裂纹探测电路的方法及电路实现，可以根据芯片应用的需要对微裂纹探测电路输出信号进行处理。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术是芯片微裂纹的片上探测方法及电路，主要应用于芯片中的微裂纹的探测，以便在芯片出现微裂纹情况下对微裂纹敏感电路输出信号进行处理，从而减小可能带 来的损失。
技术介绍
在芯片制造或加工过程中，芯片将不可避免地受到外力作用，从而可能产生微裂 纹，随着芯片产品的运输和使用，微裂纹可能导致芯片失效，或者导致芯片性能下降，或者 导致芯片工作不正常，进而影响芯片工作，甚至对系统产生损害。 在芯片制造完成后，会对圆片进行筛选测试，之后要对圆片进行减薄和划片处理。接下来要完成单个管芯(good die)的封装和测试，之后还可能需要经过多道工序加工才能形成成品。成品在包装、运输、使用过程中也可能会受到各种外力的作用。减薄、划片、封装、成品加工、包装、运输、使用等过程，都可能导致芯片产生裂纹，或者导致芯片原有的潜在的裂纹变得更大，从而导致芯片不工作，或者工作不可靠。其中，划片工艺中划片刀的磨损程度和划片速度等都会对划片应力产生影响，尤其是划片槽比较窄的情况；封装工艺中的拾片、绑定(bonding)和固化等工序也将产生较大的应力；成品加工也会产生应力，例如智能卡芯片的卡片加工，尤其是非接触智能卡芯片的制卡工艺的填装、焊接和层压工序。 对于比较大的裂纹，会导致芯片功能失效，一般能够在各级测试过程中会筛选出来。对于微裂纹，可能会导致芯片功能失效，也可能芯片功能正常，但会存在潜在的失效风险。对于微裂纹的产生过程，包括如下可能性 a).在成品测试之后合格品中存在的裂纹，是成品测试不能筛选出来的裂纹，原因 是由于成品测试覆盖率不足导致的，实际上存在的裂纹已经导致芯片某种功能失效； b).在成品测试之后合格品中存在的裂纹，它没有导致芯片功能失效，但存在潜在 的失效风险； c).在成品测试之后合格品中不存在的裂纹，但由于后续包装、运输、使用等过程 导致产生的裂纹，它可能导致芯片失效，也可能不影响芯片功能； d).在成品测试之后合格品中不存在的裂纹，但由于一些异常操作导致产生的裂 纹，它可能导致芯片失效，也可能不影响芯片功能。 芯片微裂纹通常在芯片的四周，并向芯片内部延伸。从芯片衬底和芯片上表面向 芯片内部延伸的情况很少。
技术实现思路
本专利技术提出的芯片微裂纹的片上探测方法主要适用于探测芯片四周存在的微裂纹，此微裂纹可能已经导致芯片功能异常，也可能没有影响芯片功能，但存在潜在的失效风 险。因此，本专利技术提出的探测芯片微裂纹的片上探测方法及电路可以用于对产生微裂纹的 芯片进行适当的处理或风险规避。针对芯片四周(整个芯片电路的四周)存在的微裂纹，提出了在芯片上通过电路对微裂纹进行探测的方法及电路。用芯片片上电子电路对芯片物理 版图的有效图形四周的微裂纹进行探测；在芯片物理版图上位于有效图形和划片线之间的 位置和(或)其纵向位置上，基于芯片制造工艺，用一层导体或多层纵向的导体作为导线进 行布局，用于敏感微裂纹，且每一层上布局一条或多条导线用于敏感微裂纹；当微裂纹导致 一条或多条导线发生断裂时，与相应导线相连接的电子电路的输出逻辑状态会发生变化， 即由没有检测到微裂纹时设定的高电平变为低电平，或由没有检测到微裂纹时设定的低电 平变为高电平；对敏感微裂纹的导线进行合理布局，根据与相应导线相连接的电子电路的 输出逻辑状态可判定是否检测到了微裂纹，以及微裂纹发生的位置。 芯片微裂纹的片上探测电路100由微裂纹敏感电路101和信息存储与输出电路 102构成。微裂纹敏感电路101的输出信号SA 103由n个信号(n > 1)组成，反映探测到 的裂纹发生的不同位置(可以是芯片电路的四周，和/或四周的纵向不同深度位置)，SA 103输入到信息存储与输出电路102。信息存储与输出电路102的输出信号有SB 104和Fl 105，其中SB 104由m个信号构成(m > l，m《n)，反映探测到的微裂纹发生的不同位置或 位置组合，Fl 105是一个信号，反映是否探测到微裂纹信息。 微裂纹敏感电路101在探测到微裂纹时其输出状态发生变化，由高电平"l"变为 低电平"0"，或由低电平"0"变为高电平"1"。本专利技术给出了几种可能的微裂纹敏感电路，除 此之外实际可以使用的敏感电路还有其它形式。微裂纹敏感电路101由电源110、地111、 导线112、电子器件(如电阻113、116、117、118、119、120，晶体管121、122等)及输出信号 S10 114或S01 115构成，其中电子器件实现分压作用，导线112用于敏感微裂纹，即微裂纹 会导致导线发生断裂，从而使 得微裂纹敏感电路的输出状态发生变化。微裂纹敏感电路输 出S10 114表示敏感电路探测到微裂纹时其输出状态变化由高电平"1"变为低电平"0"，微 裂纹敏感电路输出S01 115表示敏感电路探测到微裂纹时其输出状态变化由低电平"0"变 为高电平"l"。 信息存储与输出电路102由采样电路或锁存电路130和组合逻辑电路131两部分 构成，或者由组合逻辑电路P 132、采样电路或锁存电路133和组合逻辑电路Q 134三部分 构成。采样电路或锁存电路130或133对微裂纹敏感电路101的输出SA 103或组合逻辑 电路P 132的输出SAB 135进行采样或锁存，其输出有两种形式，一种是一旦探测到微裂纹 信息，则将信号锁存， 一种是对微裂纹敏感电路的输出进行实时采样，不锁存。组合逻辑电 路131对微裂纹敏感电路101的输出SA 103进行逻辑处理，以得到裂纹位置信息SB 104， 以及不包含裂纹位置的微裂纹存在与否的信息F1 105，前者是多个信号(单一微裂纹敏感 电路的情况除外)，后者是一个信号。组合逻辑电路P 132对微裂纹敏感电路101的输出 SA 103进行预先处理，即对微裂纹敏感电路101的输出信号中的两个或多个信号进行与、 或、非等逻辑处理，从而减少输出到采样电路或锁存电路的信号数量，尤其是在芯片纵向用 多层平行的导体来实现多个敏感微裂纹的导线的情况，甚至每一层上又实现多个敏感微裂 纹的导线的情况；组合逻辑电路Q 134实现上述组合逻辑电路131的功能。采样电路或锁 存电路130或133可以对信号锁存，也可以进行实时采样，在CLR 107和CK 106的波形140 和141的作用下，如果一个微裂纹敏感信号输出为SA1 142，采样电路或锁存电路130或 133的输出形式为SBla 143(采样)或SBlb 144(锁存)。锁存信号SBlb 144可以采样1 次或多次后进行锁存。 微裂纹敏感电路101中的电源110、地111及电子器件(如电阻113、116、117、118、119、 120，晶体管121、 122等)在芯片物理版图上处于芯片有效图形区域201之内。 敏感微裂纹的导线112在芯片物理版图200上的位置202位于有效图形201和划片线203之间，可用金属、多晶或有源区等导体来实现。导线112在芯片上的实现有三种形式，一种是在芯片有效图形201外部四周同一导体层实现多条敏感微裂纹的导线202，用于探测芯片四周不同位置的微裂纹；一种是在芯片纵向用多层平行的导体来实现多个敏感微裂纹的导线，用于探测芯片四周相同位置的纵向不同深度的微裂纹；第三种是两种实现方式的组合，在芯片本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种芯片微裂纹探测方法，其特征在于：（１）用芯片片上电子电路对芯片物理版图的有效图形四周的微裂纹进行探测；（２）在芯片物理版图上位于有效图形和划片线之间的位置和（或）其纵向位置上，基于芯片制造工艺，用一层导体或多层纵向的导体作为导线进行布局，用于敏感微裂纹，且每一层上布局一条或多条导线用于敏感微裂纹；（３）当微裂纹导致一条或多条导线发生断裂时，与相应导线相连接的电子电路的输出逻辑状态会发生变化，即由没有检测到微裂纹时设定的高电平变为低电平，或由没有检测到微裂纹时设定的低电平变为高电平；（４）对敏感微裂纹的导线进行合理布局，根据与相应导线相连接的电子电路的输出逻辑状态可判定是否检测到了微裂纹，以及微裂纹发生的位置。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：周建锁，陈大立，刘华茂，
申请(专利权)人：北京中电华大电子设计有限责任公司，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]
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