解析三星發(fā)明的芯片裂紋檢測(cè)方案

三星發(fā)明的芯片裂紋檢測(cè)方案，借助輻射鏡來(lái)進(jìn)行裂痕的檢測(cè)，相比于傳統(tǒng)方案，這種利用反射波確定裂紋的方式可以精確的測(cè)定反射波距離，進(jìn)而檢查出裂紋出現(xiàn)的位置。

集微網(wǎng)消息，自從中美貿(mào)易戰(zhàn)開(kāi)始后，美國(guó)開(kāi)始用芯片掐住中興的脖子，再到后來(lái)限制華為，芯片產(chǎn)業(yè)成為全民關(guān)注的焦點(diǎn)，民眾對(duì)國(guó)內(nèi)的芯片產(chǎn)業(yè)寄予厚望，期待能夠突破技術(shù)封鎖，實(shí)現(xiàn)國(guó)內(nèi)的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)升級(jí)。

但是，芯片的生產(chǎn)制造卻難于登天，有人將集成芯片列入20世紀(jì)以來(lái)最偉大的發(fā)明之一，其工藝之復(fù)雜令人咂舌。除此之外，在半導(dǎo)體芯片和半導(dǎo)體封裝件的組裝過(guò)程期間，在芯片的邊緣上可能出現(xiàn)微小裂紋，這種裂紋會(huì)隨著時(shí)間推移而擴(kuò)展，并且可能引起半導(dǎo)體芯片和半導(dǎo)體封裝件的質(zhì)量問(wèn)題。

因此，芯片的裂紋檢測(cè)就得以應(yīng)用，芯片破裂檢測(cè)電路需要及時(shí)發(fā)現(xiàn)裂痕并向系統(tǒng)返回信號(hào)，如果未在特定時(shí)間內(nèi)返回信號(hào)，則可以判定在芯片的邊緣區(qū)域中出現(xiàn)缺陷，但是目前發(fā)方案僅僅可以知道是否存在裂紋，無(wú)法精確地檢查出現(xiàn)裂紋的位置。

為此，三星在19年2月26日申請(qǐng)了一項(xiàng)名為“裂紋檢測(cè)芯片”的發(fā)明專(zhuān)利（申請(qǐng)?zhí)枺?01910139939.9），申請(qǐng)人為三星電子株式會(huì)社。

根據(jù)該專(zhuān)利目前公開(kāi)的資料，讓我們一起來(lái)看看這項(xiàng)芯片裂紋檢測(cè)方案吧。

如上圖，為該專(zhuān)利中發(fā)明的裂紋檢測(cè)芯片布局圖，其中主要包括檢測(cè)芯片10、保護(hù)環(huán)20、第一邊緣布線100和焊盤(pán)200。芯片包括內(nèi)部區(qū)域Ra和外部區(qū)域Rb，外部區(qū)域也就是芯片的邊緣區(qū)域，這樣的劃分將芯片的核心部件聚集在了內(nèi)部區(qū)域內(nèi)，即使在外部區(qū)域中出現(xiàn)了裂紋，芯片的功能也不會(huì)受損，進(jìn)而在一定程度上保障了芯片的功能。

但是當(dāng)裂紋從外部擴(kuò)展到內(nèi)部區(qū)域時(shí)，就可能會(huì)對(duì)芯片的可靠性造成嚴(yán)重侵害，因此為了保障芯片的正常使用，應(yīng)當(dāng)防止在內(nèi)部區(qū)域中形成裂紋。這里的保護(hù)環(huán)就是起到這個(gè)作用，位于Ra和Rb之間的保護(hù)環(huán)可以阻止裂紋從外部區(qū)域擴(kuò)展到內(nèi)部區(qū)域，此外，該部件還具有密封的作用，可以防止外部濕氣進(jìn)入芯片的內(nèi)部損害芯片。

如上圖，為裂紋檢測(cè)芯片的布局示意圖，該方案主要利用輻射鏡對(duì)芯片上的裂紋進(jìn)行檢測(cè)。電流輸入模塊400通過(guò)焊盤(pán)200連接到第一邊緣布線上，由輻射鏡對(duì)于芯片以及第一邊緣布線一起檢查，檢測(cè)的依據(jù)就是利用電流輸入模塊會(huì)將發(fā)熱電流施加到第一邊緣布線，如果第一邊緣布線中存在裂紋，由于存在裂紋部分的電阻高于沒(méi)有裂紋的其他部分的電阻，因此可以通過(guò)發(fā)熱電流來(lái)產(chǎn)生熱量。

輻射鏡此時(shí)就會(huì)檢查到被加熱的部分，并且會(huì)檢測(cè)第一邊緣布線的通過(guò)發(fā)熱電流產(chǎn)生熱量的部分，并以圖像的形式獲取關(guān)于發(fā)熱位置的信息，也就是說(shuō)，輻射鏡可以獲取包括發(fā)熱位置的圖像信息，并將圖像信息發(fā)送到檢測(cè)單元，檢測(cè)單元通過(guò)電流輸入信息和圖像信息就可以精確地檢測(cè)芯片的哪個(gè)部分具有裂紋。

最后，我們來(lái)看看這種裂紋檢測(cè)方法的流程圖，首先，輻射鏡通過(guò)焊盤(pán)將入射波施加到第一邊緣布線，此時(shí)如果遇到裂紋會(huì)形成反射波。通過(guò)檢測(cè)入射波的施加時(shí)間點(diǎn)和反射波的達(dá)到時(shí)間點(diǎn)就可以計(jì)算第一反射波距離，進(jìn)而依據(jù)該距離精確地檢查裂紋出現(xiàn)的位置。

以上就是三星發(fā)明的芯片裂紋檢測(cè)方法，在硬件排布上，采用保護(hù)環(huán)和邊緣布線來(lái)確保外圍的裂縫不會(huì)向芯片內(nèi)部擴(kuò)散，同時(shí)，使用輻射鏡來(lái)進(jìn)行裂痕的檢測(cè)，相比于傳統(tǒng)方案，這種利用反射波確定裂紋的方式可以精確的測(cè)定反射波距離，進(jìn)而檢查出裂紋出現(xiàn)的位置，該專(zhuān)利的方案，也是給芯片制造產(chǎn)業(yè)增設(shè)了一道保險(xiǎn)杠，以提高芯片合格率。

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