一种利用迭代法实现的熔丝修调方案

2017-01-05

电子与封装 2016年12期

（中国电子科技集团公司第58研究所，江苏无锡 214035）

一种利用迭代法实现的熔丝修调方案

吴熙文，顾卫民

（中国电子科技集团公司第58研究所，江苏无锡 214035）

随着集成电路的迅速发展，测试过程中熔丝修调的精度受到越来越多的重视。在某些产品熔丝步距一致性欠佳的情况下，传统的查表法熔丝修调方案已经无法满足当下的精度要求，从而表现为测试过程中区域性或批次性的低良率，造成人力、物力的损失。将迭代法应用到熔丝表的计算中去成为了提升测试精度的必然趋势。采用迭代法的熔丝方案可以根据圆片当前区域的熔丝步距实时调整熔丝表，提升测试良率和测试精度。

熔丝修调；迭代法；熔丝步距

1 引言

熔丝是集成电路生产中所使用的一项重要技术。在圆片测试时，可以根据电路实际基准值在一定范围内进行修调，使出厂电路的基准值更加精确，一致性更好。当前的熔丝修调方案以查表法为主，即在测得基准初始值以后，根据芯片设计公司提供的Trimming Table（如表1所示）进行修调，使基准值更接近目标值。由于圆片工艺上的缺陷，某些产品的实际熔丝步距按区域变化，与理论值存在差异，如果再按照理论的Trimming Table进行修调，修调后的基准值会存在偏差，当差异过大时可导致整片圆片报废，带来经济损失。为了减少因工艺上的缺陷所带来的损失，本文研究了利用迭代法实现的熔丝修调方案。迭代法也称辗转法，是一种不断用变量的旧值递推新值的过程，应用于熔丝修调中即为一种不断用前一颗Die的熔丝步距应用于下一颗Die中去的过程。该方案通过实时监控熔丝步距实测值，自动调整Trimming Table，使之更加适用于当前圆片区域，修调后的基准值更加接近目标值，从而提升测试良率。

2 迭代法修调的原理和步骤

2.1 计算目标中心值法修调熔丝

观察表1可以发现，熔丝修调后的目标值为18.75 mV，B9、B10、B11 3段熔丝所能修调的电压理论值分别为37.5 mV、75 mV、150 mV，呈比例关系。设最小一段熔丝（即B9）能修调的值为熔丝步距LSB，修调前的基准初始值为Vbe，修调后的目标值为Vtarget，所需修调的LSB倍数为n，熔丝修调后的实际基准值为Vaf[1]。因此B9、B10、B11 3段熔丝能修调的值分别为LSB、2LSB、4LSB，理论LSB=37.5 mV。

公式（1）四舍五入后的值即可得到所需熔断的熔丝。假设熔丝修调前的基准值Vbe为-110 mV，那么根据公式（1）计算如下：n=（Vtarget-Vbe）/LSB=（18.75-(-110)）/37.5=3.43，四舍五入为3，即需要熔断B9、B10两端熔丝，结果与表1一致。因此该修调方案可行，称其为计算目标中心值法。

表1 某产品Trimming Table

大量实验验证，当熔丝步距LSB因工艺原因发生变化时，各段熔丝所能修调的电压实际值仍呈比例关系。因此仍可以通过计算（Vtarget-Vbe）/LSB的四舍五入值得到准确的所需熔断的熔丝，而使用查表法进行修调则可能存在较大质量隐患。当Vbe仍为-110 mV、LSB为35 mV时，如果按照查表法需要熔断B9、B10两段熔丝，熔丝修调后的实际值Vaf为-5 mV；如果按照计算目标中心值法计算n=（Vtarget-Vbe）/LSB=（18.75-(-110)）/35=3.68，四舍五入后为4，即需熔断B11，熔丝修调后的实际值为30 mV，更接近目标值。

计算目标中心值法相对于查表法的优势在于：在熔丝步距LSB因工艺原因与理论值有差异时，只需要简单地调整公式中的LSB值即可使熔丝后的基准值Vaf更接近目标值Vtarget，而不需要对整个Trimming Table进行修改，简化了一些工作量。计算目标中心值法的不足之处在于无法自动调整LSB值，每次更改都需要工程人员手动确认，降低了日常生产维护的效率，同时也无法满足圆片区域性LSB变化的情况。

2.2 迭代法修调熔丝

迭代法熔丝修调方案建立在目标中心值法的基础上，其原理为通过监控熔丝修调前后基准的差值计算实际熔丝步距LSB值，再将该LSB值代入到下一颗Die的目标中心值法计算公式中去，如图1所示。

相对于目标中心值法和查表法，迭代法的优势在于其灵活性和实时性。迭代法能根据圆片的实际情况自动调节熔丝步距LSB值，省去工程人员手动验证LSB的步骤，提升产线维护的效率。

图1 迭代法熔丝修调方案步骤

相对于目标中心值法，迭代法熔丝修调方案无需手动测量熔丝步距，但在计算熔丝步距LSB时，需要注意以下几种情况：

（1）当某一段应当熔断的熔丝因扎针接触不好或其他原因未熔断或未完全熔断时，计算求得的LSB值会明显偏小，不能用于下一颗Die的计算中去；

（2）在执行坏点复测时，不能使用迭代法熔丝修调方案，因为无法判断复测时需要熔断的熔丝是否在初测时已经熔断；

（3）其他LSB值计算结果与理论值偏差较大的情况，包括圆片边缘固定失效区域等。

因此，在使用迭代法熔丝修调方案时需要对计算得到的LSB值进行判断，剔除明显不合理的值，并将LSB值定为理论值，对下一颗Die改用目标中心值法进行修调，具体的修调判断方法可用下面的算法进行。

熔丝修调前：

double trimN1=0；//定义trimN1为将n四舍五入后的二进制形式

double TrimN=0;//定义TrimN为将n四舍五入后的十进制形式

double n=0;

int i=0;

if(LSB＜=0.01||LSB＞0.1){LSB=0.0375;}//排除不合理的LSB值，将理论值0.0375作为LSB

for(i=9;i＜12;i++){Fuse[i]=0;}//Fuse[9]、Fuse[10]、Fuse[11]为熔丝段//B9、B10、B11的标志位，置1时熔断

if(Vbe＞Vtarget)

{trimN1=0;n=0;TrimN=0;} //初始值大于目标值时不作修调

else

}//将n值四舍五入后用二进制表示，同时确定需要熔断的熔丝段

}

熔丝修调后：

}

图2为某产品分别用3种熔丝修调方案测得的熔丝修调后基准分布情况，该产品目标中心值为450mV，上限为455 mV，下限为445 mV。可以很直观地从图中看到：采用查表法修调后基准值数据较离散，有明显的两个峰值，存在较多超上限和下限的情况；目标中心值法由于采用固定LSB值，因此修调后存在部分临界失效；采用迭代法修调后的基准值呈正态分布，更接近目标值，同时良率也更高。

综上所述，查表法适用于熔丝步距LSB值一致性较好或精度要求相对较低的品种；目标中心值法适用于圆片之间LSB值一致性较差但每片圆片各区域LSB值一致性好的品种；迭代法适用于LSB值一致性差且精度要求高的品种，因此具有更大的兼容性。

图2 3种熔丝修调方案测得的熔丝修调后基准分布情况

3 结束语

随着测试技术的发展，熔丝修调方案的精度和效率往往决定了测试厂的竞争力。迭代法熔丝修调方案在圆片区域性熔丝步距变化较大时，相对于传统的查表法以及目标中心值法有明显优势。利用该方案修调后的芯片基准值更加靠近目标值，一致性更好，因此具有相对更好的电气性能，提升了产品质量，保证更高的良品率。迭代法熔丝修调方案也节约了工程调试的时间，省去了工程维护人员手动确认熔丝步距的过程，大大提升了工作效率。

[1]张鹏辉，王己钢.熔丝类电路的修调探索[J].电子与封装，2010，10（4）.

An Iteration-based Fuse Trimming Test Method

WU Xiwen,GU Weimin
（China Electronics Technology Group Corporation No.58 Research Institute,Wuxi 214035,China）

With the rapid development of integrated circuits,the accuracy of fuse trimming is being paid increasingly more attention.Traditional look-up table trimming plan could no longer meet the accuracy requirements when the fuse step of some products are not consistent.The low yield in the test process leads to substantial loss of labor,materials and funds.Application of the iterative method in the calculation of fuse trimming table has become an inevitable trend for better testing accuracy.The method could adjust the fuse trimming table in real time according to the current area of the wafer.

fuse trimming;iterative method;trimming step