專利名稱：微電子標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)制備技術(shù)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及無線電、微電子、集成電路計(jì)量技術(shù)領(lǐng)域，具體地說是一種提供進(jìn)行該項(xiàng)技術(shù)領(lǐng)域計(jì)量檢定的方法，即用于微電子量值溯源、傳遞、計(jì)量、檢定、校準(zhǔn)和比對(duì)的微電子標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)制備技術(shù)。
背景技術(shù)：
集成電路測(cè)試是在計(jì)算機(jī)和集成電路的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，同時(shí)又為計(jì)算機(jī)和集成電路服務(wù)的高科技領(lǐng)域。集成電路測(cè)試系統(tǒng)是進(jìn)行集成電路設(shè)計(jì)驗(yàn)證、生產(chǎn)測(cè)試、入場(chǎng)篩選、可靠性分析、失效分析，保證集成電路質(zhì)量和可靠性的專用測(cè)試設(shè)備。集成電路測(cè)試量值的準(zhǔn)確性是保證集成電路質(zhì)量和可靠性的關(guān)鍵。集成電路測(cè)試系統(tǒng)計(jì)量檢定是保證集成電路測(cè)試量值準(zhǔn)確可靠的有效途徑。集成電路測(cè)試系統(tǒng)計(jì)量檢定方法是實(shí)現(xiàn)集成電路測(cè)試系統(tǒng)計(jì)量檢定的關(guān)鍵問題。
微電子量值溯源、傳遞的方法和途徑一直是阻礙微電子計(jì)量、檢定、校準(zhǔn)和比對(duì)工作開展的關(guān)鍵問題。由于沒有可行的微電子量值溯源、傳遞的方法和途徑，導(dǎo)致微電子集成電路測(cè)試系統(tǒng)量值不能溯源、量值測(cè)量不準(zhǔn)確，嚴(yán)重影響了集成電路和電子設(shè)備的質(zhì)量和可靠性。
標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)是實(shí)現(xiàn)量值溯源和傳遞的良好途徑。但是，一直沒有找到制備微電子標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的較好方法和途徑。按照傳統(tǒng)的技術(shù)，一般是經(jīng)過專門的電路設(shè)計(jì)，制備電路掩模，研究工藝技術(shù)，集成電路生產(chǎn)線流片，硅片切割封裝，進(jìn)行微電子量值定值等一整套集成電路設(shè)計(jì)生產(chǎn)流程。由于標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)用量小，因此該方法成本很高，還不能保證最后能夠得到滿足不確定要求的標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的是尋找一種確實(shí)可行的制備微電子標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的途徑、方法和措施，以實(shí)現(xiàn)微電子、集成電路計(jì)量檢定。在現(xiàn)有通用集成電路基礎(chǔ)上，通過一整套試驗(yàn)、測(cè)量、分析方法和技術(shù)措施挑選特性量值滿足一定不確定要求的集成電路，從而實(shí)現(xiàn)制備符合微電子量值溯源、傳遞、計(jì)量、檢定、校準(zhǔn)和比對(duì)要求的微電子標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)。
本發(fā)明微電子標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)制備技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的1、制備途徑、方法和措施本項(xiàng)技術(shù)通過一定的手段和方法從現(xiàn)有集成電路中挑選參量量值滿足一定不確定度要求的集成電路并對(duì)其進(jìn)行定值，從而實(shí)現(xiàn)微電子標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)制備。微電子標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)制備方法流程如圖1所示。
通過三溫(高溫、低溫、常溫)檢測(cè)進(jìn)行均勻性考核。被檢樣片在樣片規(guī)定的溫度(高溫、低溫、常溫)條件下進(jìn)行檢驗(yàn)，特性參數(shù)量值均應(yīng)在規(guī)定的不確定度范圍之內(nèi)。
通過老化試驗(yàn)和規(guī)定時(shí)間間隔的檢驗(yàn)進(jìn)行穩(wěn)定性考核。被檢樣片經(jīng)過規(guī)定的環(huán)境條件下的靜態(tài)老化、動(dòng)態(tài)老化、溫度沖擊、檢漏試驗(yàn)；每?jī)稍逻M(jìn)行一次測(cè)量和檢驗(yàn)；特性參數(shù)量值連續(xù)六次以上均應(yīng)在規(guī)定的不確定度范圍之內(nèi)。
利用集成電路測(cè)試系統(tǒng)(測(cè)量分辨率、精度等相關(guān)技術(shù)指標(biāo)滿足一定要求)，運(yùn)用多通道容余測(cè)量技術(shù)、輔助硬件誤差消除技術(shù)，對(duì)微電子標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)參量進(jìn)行測(cè)量和定值。
2、多通道容余測(cè)量技術(shù)由于現(xiàn)代集成電路測(cè)試系統(tǒng)測(cè)試資源/儀表均是Per-pin結(jié)構(gòu)(資源每通道都有)或是多路結(jié)構(gòu)，多通道容余測(cè)量技術(shù)的實(shí)質(zhì)就是采用多通道或多儀表重復(fù)測(cè)量某個(gè)參量的技術(shù)。由此檢驗(yàn)測(cè)量結(jié)果的分散性。
3、輔助硬件誤差消除技術(shù)在通常的集成電路測(cè)試系統(tǒng)校準(zhǔn)中，是將量值計(jì)量到測(cè)試系統(tǒng)通道末端(即pogo pin)上。在實(shí)際測(cè)量當(dāng)中，器件管腳不能直接接到通道末端，而需要通過器件夾具(DUT板)、測(cè)試輔助硬件(加載板)再與通道末端相連接。測(cè)試輔助硬件是測(cè)試設(shè)備與被測(cè)樣片連接的橋梁和紐帶。它由測(cè)試接口板和測(cè)試夾具組成。它是集成電路測(cè)量誤差的主要來源之一。
測(cè)試輔助硬件誤差消除技術(shù)是將測(cè)試輔助硬件連同測(cè)試設(shè)備一起校準(zhǔn)，將量值計(jì)量到器件夾具，并將測(cè)試輔助硬件引入的誤差進(jìn)行測(cè)量和存儲(chǔ)，在實(shí)際微電子參量測(cè)量過程中由測(cè)試設(shè)備自動(dòng)根據(jù)誤差進(jìn)行修正。
本發(fā)明微電子標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)制備技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是利用本發(fā)明制備的微電子標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)微電子量值不確定度小于2％，利用微電子標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)及其量值可以進(jìn)行(1)對(duì)集成電路測(cè)試設(shè)備進(jìn)行量傳，起到測(cè)試設(shè)備校準(zhǔn)、比對(duì)和檢定的作用。
(2)對(duì)同類集成電路進(jìn)行量傳，起到集成電路校準(zhǔn)、比對(duì)和檢定的作用。
(3)解決微電子量值溯源的技術(shù)手段和方法問題。
(4)奠定建立國(guó)防軍工微電子量值溯源體系的技術(shù)基礎(chǔ)。
(5)確保國(guó)防軍工微電子量值測(cè)量的準(zhǔn)確可靠。
(6)確保武器系統(tǒng)使用的集成電路的質(zhì)量和可靠性。


圖1微電子標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)制備方法流程。
圖2多通道容余測(cè)量技術(shù)原理圖3微電子標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)測(cè)量定值方法圖4微電子量值溯源的方法和原理具體實(shí)施方式
微電子標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)制備包括以下13個(gè)方面(1)原材料(器件類型)的確認(rèn)；(2)采購(gòu)；(3)臨時(shí)標(biāo)識(shí)；(4)三溫檢測(cè)；(5)老化(靜態(tài)和動(dòng)態(tài)老化、溫度沖擊)；(6)檢漏；(7)常溫檢測(cè)；(8)參量確定；(9)定值；(10)命名及包裝(標(biāo)識(shí))；(11)申請(qǐng)定級(jí)；(12)定級(jí)鑒定；(13)審批(發(fā)證書)。微電子標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)制備方法流程如圖1所示。
具體制備方法如下1、確定集成電路型號(hào)，實(shí)施采購(gòu)集成電路型號(hào)確定原則是集成電路功能簡(jiǎn)單、規(guī)模小，一般采用單一功能小規(guī)模器件，如門電路，放大器等。工藝穩(wěn)定，如TTL、CMOS等集成電路制造工藝。器件通用且生產(chǎn)量大，如74、54電路等。器件采購(gòu)應(yīng)保證器件為國(guó)際著名廠家的原裝產(chǎn)品，且生產(chǎn)日期在24個(gè)月以內(nèi)。
2、對(duì)集成電路進(jìn)行臨時(shí)標(biāo)識(shí)對(duì)每一片集成電路建立技術(shù)檔案，包含索引號(hào)；器件型號(hào)、名稱、功能、工藝；生產(chǎn)廠家、地點(diǎn)、日期；測(cè)量次數(shù)、結(jié)果、日期等。在器件表面貼上不干膠并注明索引號(hào)。
3、確定特性參量和不確定度等級(jí)根據(jù)應(yīng)用要求確定所需的集成電路特性參量，如Vil、Vih、TPDHL、TPDLH等。根據(jù)應(yīng)用要求確定不確定度指標(biāo)，如2％、3％等。
4、低溫測(cè)量，并評(píng)價(jià)不確定度運(yùn)用多通道容余測(cè)量技術(shù)和輔助硬件誤差消除技術(shù)，應(yīng)用一定測(cè)量精度和分辨率的集成電路測(cè)試系統(tǒng)，按照特性參量的國(guó)家(或國(guó)防)最高測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)，在規(guī)定的低溫條件下進(jìn)行測(cè)量。規(guī)定的溫度條件為器件說明書中注明的最低工作溫度，即將被測(cè)器件置于要求的溫度環(huán)境中，保持溫度30分鐘以后進(jìn)行測(cè)量。根據(jù)測(cè)量精度和分辨率評(píng)價(jià)不確定度。
5、高溫測(cè)量，并評(píng)價(jià)不確定度運(yùn)用多通道容余測(cè)量技術(shù)和輔助硬件誤差消除技術(shù)，應(yīng)用一定測(cè)量精度和分辨率的集成電路測(cè)試系統(tǒng)，按照特性參量的國(guó)家(或國(guó)防)最高測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)，在規(guī)定的高溫條件下進(jìn)行測(cè)量。規(guī)定的溫度條件為器件說明書中注明的最高工作溫度，即將被測(cè)器件置于要求的溫度環(huán)境中，保持溫度30分鐘以后進(jìn)行測(cè)量。根據(jù)測(cè)量精度和分辨率評(píng)價(jià)不確定度。
6、常溫測(cè)量，并評(píng)價(jià)不確定度運(yùn)用多通道容余測(cè)量技術(shù)和輔助硬件誤差消除技術(shù)，應(yīng)用一定測(cè)量精度和分辨率的集成電路測(cè)試系統(tǒng)，按照特性參量的國(guó)家(或國(guó)防)最高測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)，在常溫(一般為25℃)條件下進(jìn)行測(cè)量。將被測(cè)器件置于常溫環(huán)境中，保持溫度30分鐘以后進(jìn)行測(cè)量。根據(jù)測(cè)量精度和分辨率評(píng)價(jià)不確定度。
7、不確定度判別若4、5、6項(xiàng)中的特性參量測(cè)量滿足均勻性考核要求的器件，則轉(zhuǎn)入以下穩(wěn)定性考核。若不滿足不確定度要求的器件，則停止進(jìn)行并剔除。
8、常溫儲(chǔ)存兩個(gè)月通過均勻性考核的器件，在常溫(一般為25℃)條件下儲(chǔ)存兩個(gè)月。應(yīng)儲(chǔ)存在通風(fēng)、干燥、陰涼、無強(qiáng)電磁干擾的環(huán)境中。
9、動(dòng)態(tài)老化應(yīng)用集成電路動(dòng)態(tài)老化系統(tǒng)，根據(jù)器件動(dòng)態(tài)老化標(biāo)準(zhǔn)(國(guó)家或國(guó)防)規(guī)定的老化時(shí)間、溫度并施加規(guī)定的程序進(jìn)行動(dòng)態(tài)老化。
10、靜態(tài)老化應(yīng)用高溫試驗(yàn)箱(溫度范圍應(yīng)大于該器件的最大儲(chǔ)存溫度，工作容積應(yīng)確保箱內(nèi)空氣正常流動(dòng))，將器件置于試驗(yàn)箱中，根據(jù)器件靜態(tài)老化標(biāo)準(zhǔn)(國(guó)家或國(guó)防)規(guī)定的老化時(shí)間、溫度進(jìn)行動(dòng)態(tài)老化。
11、溫度沖擊應(yīng)用一體化的高低溫沖擊試驗(yàn)箱(一箱法或兩箱法均可)，根據(jù)器件溫度沖擊標(biāo)準(zhǔn)(國(guó)家或國(guó)防)規(guī)定的沖擊時(shí)間、溫度、循環(huán)次數(shù)進(jìn)行溫度沖擊試驗(yàn)。
12、撿漏試驗(yàn)根據(jù)器件撿漏試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)(國(guó)家或國(guó)防)的規(guī)定進(jìn)行撿漏試驗(yàn)。
13、常溫檢測(cè)，并評(píng)價(jià)不確定度運(yùn)用多通道容余測(cè)量技術(shù)和輔助硬件誤差消除技術(shù)，應(yīng)用一定測(cè)量精度和分辨率的集成電路測(cè)試系統(tǒng)，按照特性參量的國(guó)家(或國(guó)防)最高測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)，在常溫(一般為25℃)條件下進(jìn)行測(cè)量。將被測(cè)器件置于常溫環(huán)境中，保持溫度30分鐘以后進(jìn)行測(cè)量。根據(jù)測(cè)量精度和分辨率評(píng)價(jià)不確定度。
14、不確定度判別若量值測(cè)量不確定度滿足穩(wěn)定性不確定度要求，則重復(fù)8至13步N次以上(N為大于等于6的正整數(shù))。若不滿足不確定度要求的器件，則停止進(jìn)行并剔除。若滿足N步要求以后，則轉(zhuǎn)入以下測(cè)量定值階段。
15、定值測(cè)量運(yùn)用多通道容余測(cè)量技術(shù)和輔助硬件誤差消除技術(shù)，應(yīng)用一定測(cè)量精度和分辨率的集成電路測(cè)試系統(tǒng)，按照特性參量的國(guó)家(或國(guó)防)最高測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)，在常溫(一般為25℃)條件下進(jìn)行測(cè)量。將被測(cè)器件置于常溫環(huán)境中，保持溫度30分鐘以后進(jìn)行測(cè)量。根據(jù)測(cè)量精度和分辨率評(píng)價(jià)不確定度。
16、審批由微電子標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)研制單位提出申請(qǐng)，計(jì)量管理機(jī)構(gòu)負(fù)責(zé)組織定級(jí)鑒定、審批、發(fā)放統(tǒng)一編號(hào)、頒發(fā)證書并對(duì)外公布。
17、標(biāo)識(shí)取消臨時(shí)標(biāo)識(shí)，印刷或打印永久標(biāo)識(shí)。標(biāo)識(shí)內(nèi)容包括標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)名稱、統(tǒng)一編號(hào)等。隨行文件包括標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)名稱、統(tǒng)一編號(hào)、證書、參量名稱、定值報(bào)告等。
18、使用批準(zhǔn)、發(fā)布的標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)，由計(jì)量技術(shù)機(jī)構(gòu)(微電子標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)研制單位)負(fù)責(zé)發(fā)放使用。
權(quán)利要求
1.一種微電子標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)制備技術(shù)，其特征在于①制備途徑、方法和措施本項(xiàng)技術(shù)通過一定的手段和方法從現(xiàn)有集成電路中挑選參量量值滿足一定不確定度要求的集成電路并對(duì)其進(jìn)行定值，從而實(shí)現(xiàn)微電子標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)制備，通過三溫，即高溫、低溫、常溫檢測(cè)進(jìn)行均勻性考核，被檢樣片在樣片規(guī)定的溫度，即高溫、低溫、常溫條件下進(jìn)行檢驗(yàn)，特性參數(shù)量值均應(yīng)在規(guī)定的不確定度范圍之內(nèi)，通過老化試驗(yàn)和規(guī)定時(shí)間間隔的檢驗(yàn)進(jìn)行穩(wěn)定性考核，被檢樣片經(jīng)過規(guī)定的環(huán)境條件下的靜態(tài)老化、動(dòng)態(tài)老化、溫度沖擊、檢漏試驗(yàn)；每?jī)稍逻M(jìn)行一次測(cè)量和檢驗(yàn)；特性參數(shù)量值連續(xù)六次以上均應(yīng)在規(guī)定的不確定度范圍之內(nèi)，利用集成電路測(cè)試系統(tǒng)，運(yùn)用多通道容余測(cè)量技術(shù)、輔助硬件誤差消除技術(shù)，對(duì)微電子標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)參量進(jìn)行測(cè)量和定值；②多通道容余測(cè)量技術(shù)由于現(xiàn)代集成電路測(cè)試系統(tǒng)測(cè)試資源/儀表均是Per-pin結(jié)構(gòu)或是多路結(jié)構(gòu)，多通道容余測(cè)量技術(shù)的實(shí)質(zhì)就是采用多通道或多儀表重復(fù)測(cè)量某個(gè)參量的技術(shù)，由此檢驗(yàn)測(cè)量結(jié)果的分散性；③輔助硬件誤差消除技術(shù)在通常的集成電路測(cè)試系統(tǒng)校準(zhǔn)中，是將量值計(jì)量到測(cè)試系統(tǒng)通道末端上，在實(shí)際測(cè)量當(dāng)中，器件管腳不能直接接到通道末端，而需要通過器件夾具、測(cè)試輔助硬件再與通道末端相連接，測(cè)試輔助硬件是測(cè)試設(shè)備與被測(cè)樣片連接的橋梁和紐帶，它由測(cè)試接口板和測(cè)試夾具組成，它是集成電路測(cè)量誤差的主要來源之一，測(cè)試輔助硬件誤差消除技術(shù)是將測(cè)試輔助硬件連同測(cè)試設(shè)備一起校準(zhǔn)，將量值計(jì)量到器件夾具，并將測(cè)試輔助硬件引入的誤差進(jìn)行測(cè)量和存儲(chǔ)，在實(shí)際微電子參量測(cè)量過程中由測(cè)試設(shè)備自動(dòng)根據(jù)誤差進(jìn)行修正。
全文摘要
一種微電子標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)制備技術(shù)，包括制備途徑、方法和措施；多通道容余測(cè)量技術(shù)；輔助硬件誤差消除技術(shù)。優(yōu)點(diǎn)是利用本發(fā)明制備的微電子標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)微電子量值不確定度小于2％，利用微電子標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)及其量值可以進(jìn)行對(duì)集成電路測(cè)試設(shè)備進(jìn)行量傳，起到測(cè)試設(shè)備校準(zhǔn)、比對(duì)和檢定的作用；對(duì)同類集成電路進(jìn)行量傳，起到集成電路校準(zhǔn)、比對(duì)和檢定的作用；解決微電子量值溯源的技術(shù)手段和方法問題；奠定建立國(guó)防軍工微電子量值溯源體系的技術(shù)基礎(chǔ)；確保國(guó)防軍工微電子量值測(cè)量的準(zhǔn)確可靠；確保武器系統(tǒng)使用的集成電路的質(zhì)量和可靠性。
文檔編號(hào)G01R35/00GK1885059SQ200610019600
公開日2006年12月27日 申請(qǐng)日期2006年7月11日 優(yōu)先權(quán)日2006年7月11日
發(fā)明者石堅(jiān), 沈森祖, 周紅 申請(qǐng)人:中國(guó)船舶重工集團(tuán)公司第七○九研究所