集成电路产品的质量控制的几个关键点

集成电路产品的质量控制的几个关键点

李林

（中国船舶重工集团公司第七一〇研究所湖北宜昌443000）

摘要：整个系统或装置的可靠性、现实条件下系统性能指标的发挥等很多情况，在一定程度上往往由集成电路的可靠性所决定。集成电路在使用过程中，经常出现的失效模式有短路、开路、参数超差以及逻辑功能混乱等。同时，导致集成电路可靠性指标降低甚至失效的原因也有很多。集成电路产品生产商应提高电子设备的可靠性设计水平，减少使用故障，延长元器件年限。

关键词：集成电路；质量控制；关键

集成电路不仅具有强大的性能，而且具有较低的价格，因此，很多领域都在广泛应用集成电路。集成电路属于复杂系统的基础功能单元。整个系统或装置的可靠性、现实条件下系统性能指标的发挥等很多情况，在一定程度上往往由集成电路的可靠性所决定。在使用集成电路时，只有对其性能特点予以全面了解，最大可能的为其创设使用环境以及使用条件，才能够有效保证其具有良好效果，且不会被损坏。通常集成电路的常用极限参数为电源电压、输入电压、损耗、负载阻抗、工作温度和贮存温度、温升、散热条件等几项。在一般情况下，集成电路都在额定值以内工作。然而，在某些特殊情况下，集成电路受到外界环境条件影响，其工作额定值就有可能与其实际额定值不相符，进而导致其性能下降、甚至性能失效。

集成电路在使用过程中，经常出现的失效模式有短路、开路、参数超差以及逻辑功能混乱等。同时，导致集成电路可靠性指标降低甚至失效的原因也有很多，例如集成电路本身固有的缺陷、使用电路设计不当、产品使用不当及其它因素等。

FABLESS设计公司针对集成电路产品，不仅能够在技术方面予以完善，而且能够抓住销售机遇。同时，集成电路质量管理以及生产型企业，也存在很多区别。然而，在一定程度上，不论企业采取什么措施予以经营，必须在经营过程中抓住关键点，才能够把握住产品质量。

一、设计质量

科学合理的产品设计，不仅会客户应用环境予以认真考虑，而且对产品使用的工作电压与温度等适应范围也会予以考虑，并且还会在ESD、LATCHUP以及EMC方面制定完美的指标，对工艺波动兼容性也非常好。同时，产品质量管理人员在项目立项阶段，就会对项目实施展开工作，不仅参与产品质量标准的制定与相关设计评审，而且还会参与产品设计验证以及设计确认。在此基础上，企业还会实施产品的小批量、中批量以及大批量等形式进行试生产，在获得客户使用评价后，才会正式发布。

二、控制测试程序

IC产品在生产过程中，不一定所有产品都合格，也会出现不良产品。在这种情况下，企业往往借助一定测试对不良产品进行筛选。然而，如果测试不准确，那么即使设计非常科学，也会无济于事。由此可见，产品测试在产品生产以及出厂过程中，发挥着巨大作用。同时，测试与设计之间具有密切联系。测试单位经常通过测试工程师对测试程序予以检测与调试。这也说明，如果企业生产单位不能够与测试单位予以有效沟通，一定会对产品测试工作产生负面影响，从而导致测试程序出现缺陷，进而导致生产的产品不合格。同时，从管理角度分析，集成电路产品生产厂家不仅要做好测试规范的制定与评审，而且也必须依据测试规范对测试程序予以合理调试，并一定要工程师在现场予以参与。同时，生产单位一定要防止测试程序被人为改动，进而导致产品不合格。在此基础上，如果新的测试程序调试完成后，必须抽取一千片已经测试过的产品，再次运用其他方法对测试程序的有效性予以验证。

三、产品入库检验与供应商管理分析

产品经过测试场测试后，也不一定完全都是合格产品。产品在经过测试后，还会有很多漏洞可能没有被发现。在通常情况下，产品销售前，必须发回公司进行入库检验，才能够作为产品进行销售。同时，针对不同产品，生产厂家还应该运用客户实际使用的测试板对产品予以抽检，进一步对产品进行检测，在确认无误情况下才能够入库。

同时，还应该加强供应商管理。在管理过程中，查账等工作不一定会收到良好效果。在供应商管理过程中，流片工艺选定非常重要。另外，生产企业还应该对客户反馈予以足够重视，不仅要提高客户满意度，而且还应该积极对潜在的问题予以认真处理。

四、集成电路质量控制案例分析

以GAL20V8B-20LD型集成电路失效为例，分析集成电路使用年限形成的失效问题。某设备在系统中服役十一年后发生功能失效。随后，经过相关人员排查发现GAL20V8B-20LD型集成电路失效。测试人员依据相关要求，对器件进行电参数测试，测试结果为功能失效。失效具体情况为：Pin3（配置为输入端）引脚电连接失效。接着，用机械方法启封器件后，对内部芯片进行显微观察发现：Pin3输入端口网络电路存在四处明显击穿、烧毁痕迹。其中，第一处击穿点位于Pin3与GND之间的台阶介质层中，并伴随金属化铝电迁移现象，其余3处失效点为同一电气连接点，其中铝条存在明显大而积烧毁现象，并伴有金属溶球，器件内部框架及键合丝未见异常。通过对以上损坏地方进行电性能测试、解剖以及观察、分析后判断：器件的Pin3与GND之间的介质层过压击穿，由此形成的短路通道，造成正常电压下与Pin3引脚相连的场效应管过大电流烧毁，导致器件Pin3相关连接电路损伤而最终功能失效。GAL20V8B-20LD型集成电路为进口Lattice公司的工业级产品，设计寿命为十年左右。

根据失效分析结论，造成GAL20V8B-20LD型集成电路失效有过电压作用、寿命损耗和器件内部存在潜在介质缺陷几种可能。经过设计人员查询，该设备工作环境条件相对比较稳定，引入干扰强度较低。同时，开展检测试验后进一步验证，排除了外界影响的可能性。随后，又经过检测：器件内部框架及键合丝没有发现异常；芯片表面也没有发现存在分层及粘接空洞现象。同时，芯片表面钝化层以及金属化层完整，也没有发现其它明显工艺异常。由此可以判断，该器件基本已经达到其使用年限，其内部基本不存在潜在介质缺陷，其失效属于寿命损耗。

五、结语

通过对集成电路产品质量控制关键点以及集成电路的失效案例分析可知，导致集成电路可靠性指标降低或者失效的原因很多，并且非常复杂。如何科学、合理地使用集成电路，是很多工程技术人员经常思考的问题。集成电路产品生产单位在生产、监制、验收、复验、筛选以及失效分析等各方面工作中，依据客户所需采取不同元器件质量控制方法或实施细则。这样，不仅对各种标准与管理办法予以有效落实，而且在严格加强电子元器件的采购与选用，将至质量控制程序从源头抓起。同时，集成电路产品生产商应借助工程技术人员不断地加深对电子元器件及其可靠性信息的了解与认识，并结合实际应用环境条件以及极端情况，切实提高电子设备的可靠性设计水平，减少使用故障，延长元器件寿命。

参考文献：

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