为满足芯片制造行业整体高可靠性、小型化、以及国产化发展诉求与方向，组件对裸芯片的应用是非常普遍与深入的。与此同时，进口元器件面临一定的禁运风险，因此必须高度重视对裸芯片的国产化的处理。在这一背景下，为保障元器件质量及其可靠性水平，就需要对裸芯片的工艺质量进行严格控制。我国现阶段对裸芯片质量以及可靠性水平控制的标准还不够完善，仅在部分条款中对配套裸芯片做出实验条件的约束，但并未落实裸芯片可靠性设计内容。因此，对于裸芯片制造厂商以及使用方而言，均需要构建一套完善的裸芯片质量控制标准，使厂商在裸芯片设计、生产以及实验期间形成一套质量控制流程与规范化内容，同时还应当使裸芯片使用方掌握正确的使用技巧与应用管理内容，以达到保障裸芯片装备元器件的可靠性水平。为此，本文尝试对裸芯片在质量控制以及应用管理方面的关键问题进行阐述与说明，希望引起业内重视。

1 质量控制                                               

质量控制是裸芯片生产过程中的重要环节。首先，裸芯片生产厂商需要建立完善的质量控制体系，确保从设计到生产、实验等各个环节都有明确的质量控制标准和流程。这包括选择适合的生产工艺，严格把控原材料质量，以及实施严格的质量检测和筛选流程。其次，针对裸芯片的特点，生产厂商需要制定专门的质量检测标准和方法。例如，对于裸芯片的电气性能、机械强度、耐温性能等方面都需要进行严格的测试，确保裸芯片在这些方面达到预定的标准。同时，对于裸芯片的可靠性也需要进行长期的测试，以评估其在各种恶劣环境下的性能表现。最后，生产厂商还需要建立有效的质量反馈机制，对于生产过程中出现的问题及时进行分析和处理，不断改进生产工艺和质量控制流程，提升裸芯片的质量水平。

对于以微波集成电路、半导体集成电路芯片为主的裸芯片而言，考虑其所处应用环境条件以及工作参数的影响，并对裸芯片应用期间典型失效模式金俊秀分析，可以尝试在质量控制期间引入针对性设计措施与方案，以控制失效模式的发生并降低影响，确保经质量控制措施干预所设计裸芯片能够满足功能以及可靠性要求。在此过程中，要求裸芯片可靠性水平在冗余设计、灵敏度设计、中心值优化设计等方面达到理想状态。同时，为提升裸芯片质量控制水平，还应重视对典型失效模式设计技术的应用，确保元器件结构、尺寸以及物理参数满足设计要求，并积极评估热载流子效应、热电子陷阱失效模式对裸芯片所产生影响，严格依据要求对工艺参数进行优化调控，以促进裸芯片可靠性水平提升。最后，需要注意对设计仿真技术的应用。在裸芯片所处电路设计中，考虑电路结构以及可靠性水平等影响因素，仿真模拟分析电路可靠性效应。配合对仿真模拟结果的应用与分析，确定设计标准，预防对元器件可靠性水平产生影响。

    值得注意的一点是，裸芯片可靠性水平的保障不但需要考虑设计质量方面的问题，制造工艺过程控制还会对最终裸芯片产品实物质量产生影响，因此必须在裸芯片生产过程中加强如下几个方面内容的控制：第一，在原材料质量控制方面，需要考虑裸芯片生产制造特点，以光刻胶、氮化镓等重点原材料质量进行严格控制，在传统到货检验方法的辅助下，将SPC统计过程控制方法引入原材料控控制中，确保材料质量一致性水平保持在稳定范围内。第二，在工艺设备控制方面，需要配合对监控设备的应用，面向裸芯片元器件关键参数生成对应SPC控制模型，作为生产过程中分析控制的基本依据。第三，在加工技术控制方面，需要统计关键工艺参数，作为SPC控制的基本依据，引入对关键工序CpK的控制方法，在此基础之上进行工序能力分析工作。期间所涉及到的关键参数包括微波集成电路芯片的光刻栅脚线宽、光刻栅帽线宽、刻蚀栅脚、细槽挖槽（电流）、刻蚀背孔等工艺过程在内。第四，在操作人员培训控制方面，需要重视对裸芯片生产期间各类操作人员的培训与考核工作，保障裸芯片质量可靠性达到理想状态。第五，在生产环境控制方面，应高度重视控制生产现场的环境洁净度，以确保裸芯片成品率达到理想状态。

2 应用管理

    为确保裸芯片质量控制水平以及可靠性达到理想状态，经设计加工处理后的集成电路裸芯片需要通过一系列筛选、鉴定以验证质量。裸芯片质量保障要求需要通过系列化的方式，与芯片生产厂商形成良好沟通关系。在芯片筛选过程中，确定包括晶圆批验收、稳定性烘焙、电探针测试、目检、内部目检在内的几个试验项目。其中，稳定性烘焙试验的基本条件要求为150℃、24h；电探针测试试验合格率标准划分依据为：SD级应达到90％及以上水平，BGD级应达到75％及以上水平，BD应达到50％及以上水平。而在封装后筛选过程中，所涉及到的实验项目包括温度循环、老炼、电测试、PDA要求、以及最终电测试这几个方迈进的内容。其中尤其需要注意老炼项目实验期间，TA应控制为125℃，SD级对应时间为240h，BGD以及BD级对应时间为160h。除此以外，在裸芯片进行检验项目以及抽样处理过程中，需要以现行半导体集成电路总规范中有关内容为基本依据，结合微电子实验方法与程序等有关要求，严格控制实验内容与条件。其中A组检验以三温电性能测试为主要内容，B组检验则需要增加包括芯片剪切强度、粘接强度、尺寸参数、键合强度、恒定加速度以及温度循环等内容，C组检验还需要将稳态总剂量辐射参数、热真空参数、单粒子效应等一并纳入其中。尤其需要注意的一点是，在针对随机抽样芯片封装样品展开质量一致性检验前，需要注意评估裸芯片质量水平判定其是否符合可靠性要求，对于不同质量等级的裸芯片而言，对其具体类型参数进行区分需要考虑强度以及实验条件的特殊要求。

3 实际案例

    某抗辐照电源调制器对应裸芯片基本性能参数概括如下：①高压调制延迟时间不超过xx ns；②低压调制驱动电流为xx mA；③低压调制延迟时间不超过xx ns；④抗总剂量辐射为xx krad。考虑到该电源调制器在实际应用中所对应电路具备部分静电敏感器件，虽然电路有配置独立的ESD保护装置，但在系统电路调试以及使用等一系列操作环节中，仍然需要格外关注ESD保护性能，避免对电路输入/输出产生影响，进而干扰电路运行可靠性，避免电路失效问题的产生。考虑到裸芯片装置对应电路为CMOS电路，内部功耗水平偏小，因此在芯片设计与应用期间，需要注意保障最大输出电流达到合理状态，裸芯片设计期间应具备的良好的控制标准，确保输出功率管、电源线、以及输出端铝线承受最大电流作用力影响，且有充分的余量配置。因此，对于该裸芯片而言，在应用期间应当特别注意以下几个方面的问题：首先，裸芯片电路输出严禁出现接地问题；其次，裸芯片电路使用期间期应注意对静电损伤问题的控制；最后，裸芯片装盒后需要通过抽真空或者氮气保护的方式保障其性能稳定，存放库房要求温度控制在10.0℃~30.0℃范围内，相对湿度控制在70％以内，且避免周围出现腐蚀性气体，并注意保护通风条件良好。

    在裸芯片应用管理期间，为保障其性能质量，还应当注意对失效问题的控制与预防。对于本案例中裸芯片而言，常见失效模式及其预防措施可以概括为以下几种类型：第一，因RSD造成电路失效问题。本次案例中裸芯片所对应电路具有双模型特点，虽然引入了ESD保护模式，但如果在电路使用以及调试期间对ESD保护关注度不足，可能导致ESD损伤电路输出/输入信号，最终诱发电路失效的问题；第二，输出短路因素影响下导致裸芯片电路电流水平偏高。即受到输出短路因素的影响，会导致裸芯片所输出电流水平偏高，电路偏离正常运行状态，因此要求工作人员注意在使用期间加强对电路工作状态的检查，预防短路问题产生；第三，工作电压超出最高限值并导致失效问题。一旦工作电压超出允许最高限值，可能导致电路器件击穿失效问题的产生，为预防该问题，需要积极测试电路供电状态，以达到控制工作电压最高值的目的。

    除此以外，应用管理期间还需要关注安装方式的问题。考虑到裸芯片特殊尺寸规格，芯片安装中优先推荐采取金锡烧结方式，对烧结温度进行严格控制。若超出预定尺寸规格，芯片安装则应首先考虑粘接方式，且严格遵循现行要求对粘接工艺材料参数进行控制。在键合处理期间，优先考虑采取硅铝丝键合方案，并注意加强参数控制。实际操作中，应根据裸芯片键合连硅铝丝直径，结合采用的半自动或半自动键合设备，通过实验测定的方式评估键合参数，以确保参数达到最优化状态。因此，在实际应用中，细化裸芯片应用要求是保障其性能可靠的重要内容，对减少芯片使用不合格问题有积极意义。

4 结束语

    在裸芯片制造应用技术持续发展完善的背景下，整个行业开始呈现出高可靠性、小型化、组间模块化、国产化的发展趋势，对国产芯片应用优势的体现有积极意义。在这一过程中，为了能够确保裸芯片质量水平以及可靠性，就需要在一系列国产芯片，如微波集成电路芯片、半导体集成电路芯片的生产中加强质量控制内容。虽然当前尚未形成一套健全的芯片质量控制以及可靠性标准，但这也正是芯片生产质量控制的主要方向。本文上述分析中对裸芯片质量控制以及应用管理的相关问题进行分析，构建一套完善的裸芯片质量管理工作流程，将质量控制措施深入裸芯片设计、制造、实验、筛选以及使用等环节与过程中，这对于保障组件模块质量以及可靠性水平有积极意义，值得引起关注。

参考文献：

[1] 陈明扬,王文利,胡涛. 膜下芯片字符识别和包装成品质量检测[J]. 电子工艺技术,2022,43(5):266-270.

[2] 刘建丽. 芯片设计产业高质量发展:产业生态培育视角[J]. 企业经济,2023,42(2):5-16.

[3] 于永洲,陆家俊,顾梅. 新形势下对国产芯片生产过程质量管理模式的探讨[J]. 中国集成电路,2021,30(12):58-60,66.

[4] 饶永明,吴帅,闫峰,等. 芯片表面印刷符号结构缺陷的质量评估方法研究[J]. 计算机工程与科学,2019,41(9):1642-1649.

[5] 易君谓,汪旭,匡芬. 基于质量工具融合的电源监控芯片8D失效分析[J]. 轨道交通装备与技术,2022(5):62-64.

[6] 李曼,彭川,冯晨,等. Low-K芯片的激光开槽工艺质量稳定性控制[J]. 电子产品可靠性与环境试验,2022,40(4):17-23.

[7] 陈曦,赵佳敏,许雪,等. 基于图像的生物芯片点样质量检测方法研究[J]. 包装工程,2018,39(19):157-164.

[8] 杨建伟,梁大钟,施保球,等. 芯片铝焊盘上不同金属丝键合质量研究[J]. 电子与封装,2019,19(1):4-8,36.

[9] 兰金芝,刘扬,徐澍,等. HPV基因芯片检测质控点设计和参数优化研究[J]. 贵州医科大学学报,2018,43(10):1221-1226.

[10] 张哲瑞,刘郡,袁宵,等. 基于航空应用背景下电子元器件的结构分析技术研究[J]. 航空标准化与质量,2022(2):46-51.