喷墨技术加金属油墨提高半导体芯片的可靠性

       在日前举办的半导体制造装置及部件材料综合展会“SEMICON JAPAN 2008”期间，东丽工程发布了一项引人关注的技术——通过喷墨技术在半导体芯片的表面印刷2维代码等ID编号。如果使每个芯片带有固定的ID编号，那么，半导体产品万一出现故障时，便可通过ID编号掌握芯片的制造履历，追踪产生故障的原因及修改问题所在的速度将会加快。

　　虽然附加ID编号的做法并非现在才有，但令人感兴趣的一点是，该技术可从树脂封装上掌握内部所嵌装芯片的ID编号。由于使用金属油墨印制ID编号，因此，即便在芯片嵌入树脂封装内的状态下，也能借助X线检查装置非破坏性地读出（因为是隔着芯片上的绝缘膜用金属油墨印制的，所以布线之间不会因金属油墨而短路）。

　　如果能像微处理器那样在芯片内集成内存，那么，由于可将ID编号存储在内存中，因此就能非破坏性地、以电信号方式读出ID编号。不过，功率半导体以及驱动器IC之类、利用难以集成内存的工艺制造出的芯片无法采用这种方法。因此，此前是借助激光及曝光技术在芯片上以物理方式写入ID编号，但这种做法存在缺点：有可能使芯片尺寸会增大，由此不仅导致成本上升，而且一旦封装后，除非剥开封装否则无法掌握ID编号。

　　据东丽工程介绍，即便借助曝光技术将ID编号写入芯片上，为了不增加芯片的尺寸，也必需将ID编号控制在1个焊点（Pad）、即80μm见方或者60μm见方以内。但形成16位数的2维代码时，1个墨点为4μm左右，所以“需要与步进式曝光机（Stepper）相当的技术”（该公司），因此技术难度很高。有的半导体产品在封装上也有类似ID编号的刻印标志。不过，那不过是出厂日期及产品批号之类的东西，并无法用于确定每个产品，例如用于掌握芯片中的晶圆在哪个位置。在这种情况下，可非破坏性地读出、并且简便地印刷ID编号的喷墨技术应运而生。

　　虽然笔者大体上可以理解以非破坏性方式读出芯片ID编号的好处，但却怀疑这种好处实际上能在多大程度上成为“卖点”。因此，笔者询问了在某半导体厂商从事质量评估工作的人士。

　　据那位人士介绍，对于客户以“疑有故障”为由送来的半导体产品，不能立即打开封装确认ID编号。理由不言自明，因为首先必需彻底评估电气特性，确认故障是否会重现。如果打开封装，会出现受潮、热过程发生改变、有时芯片会受损之类的情况，不仅对故障的重现产生影响，而且即使确认为故障，也会搞不清是否因打开封装而导致故障。“如果打开封装，就全完了”（上述质量评估责任人）。因此这位质量评估责任人表示对东丽开发的技术很感兴趣。

　　不过，即便能够采用喷墨技术在每个芯片上印刷不同的ID编号，“有时也不能做到尽善尽美”（上述质量评估责任人）。这是因为，为每个芯片保留从制造开始到结束为止的记录的体制，就某些品种而言还不能说十分完善。因为上述的种种理由，如果是原本未在每个芯片上附加ID编号的产品，则就没有必要为每个芯片保留详细的制造记录。反过来说，由于可轻松地附加及识别ID编号的技术的出现，使得对半导体芯片制造工序进行更详细管理的需求增加，这也许有助于提高芯片的可靠性。当然，这首先有待于此次的技术被半导体厂商采用，然后才谈得到可靠性的提高。东丽工程计划2009年度推出以喷墨方式印刷ID编号的装置。笔者届时一定要采访引进这种装置的半导体厂商的负责人，询问详情。

　　从个人角度而言，笔者对此次技术的实现离不开散布纳米级金属微粒子的金属油墨这一点很感兴趣。金属油墨在以印刷技术制造的电子设备、即可印刷电子（Printable Electronics）领域经常被采用，可以说，金属油墨给人的印象就是用于形成布线。东丽工程的技术中采用的日本哈利玛化成（Harima Chemicals）金属油墨，在布线形成的试制实例中经常采用。就像通过采用金属油墨及喷墨技术形成的凸点、可提高LED散热性的例子一样，金属油墨加上喷墨技术，其用途未必仅限于用来形成输送电流的布线。在我们意想不到的领域，可能还有其用武之地。下一步这种新技术会被应用于什么地方呢？……

信息来源：中国油墨网