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Zero Defect-Strategie in der Chipfertigung

Grenzwertüberwachung für sichere Produkte

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Metrology setzt abgestuften Maßnahmenkatalog in Gang



Hohe Genaugikeit gefragt: Manche der konfektionierten Chips aus dem Back-End erreichen gerade einmal die Größe einer Bleistiftspitze. Bild: Infineon

Die Bearbeitung der Wafer folgt einem Arbeitsplan mit meist mehreren Hundert Einzelschritten. Nach jeweils einigen Prozessschritten erfolgen Messungen, die das Resultat der vorangegangenen Prozesse überprüfen. Für jeden Messwert sind in den IT-Systemen Spezifikationsgrenzen hinterlegt. Jede Verletzung einer solchen Grenze führt nicht nur zur sofortigen Aussteuerung des betroffenen Wafers, sondern auch zur Überprüfung des ganzen Fertigungsloses und jeglicher Prozessanlagen, die für die Grenzverletzung verantwortlich sein könnten. Die Auswertung der Messergebnisse und die Auslösung solcher Online-Reaktionen müssen daher sehr zeitnah erfolgen.

Das bedeutet eine enorme Herausforderung, denn bei den Messergebnissen kann es sich im konkreten Fall auch um die Bildausgabe eines Elektronenmikroskops handeln. Um die Prozessstabilität zu gewährleisten, agieren die MIT-Lösungen zusätzlich als Frühwarnsystem: Die Systeme schreiten bereits ein, wenn sich die Messwerte aus der Fertigung kritischen Grenzen annähern. Bei Erreichen einer solchen Kontrollgrenze lösen die IT-Systeme einen abgestuften Maßnahmenkatalog aus, um die Toleranzen ohne Abschaltung der betroffenen Anlage im engst möglichen Bereich zu halten.

Tester Data: Abschließende Analyse im Prüffeld

Nach Durchlaufen der Fertigung werden im Prüffeld noch die elektrischen Eigenschaften der Chips auf den unzerteilten Wafern gemessen. Zusätzlich erfolgt nach der Konfektionierung in die Einzelgehäuse im Back End noch ein elektrischer Finalest. Durch komplexe Testprogramme und die Berücksichtigung von Umweltbedingungen wie Temperatur kommen auch hier schnell mehrere Tausend Parameter pro Chip zusammen. Zusammen mit den Regeln der Prüfprogramme laden die MIT-Systeme auch die zulässigen Spezifikationsgrenzen in die hier verwendeten Testgeräte, sodass eine Grenzverletzung zur sofortigen Aussteuerung der betroffenen Schaltung führt.

Im Bewusstsein der besonderen Verantwortung für die Zero Defect-Produktion erfolgt eine komplexe Nachauswertung der Testergebnisse mit dem Ziel, auch Chips vorsichtshalber zu verwerfen, die trotz eingehaltener Spezifikationen auffällige Messergebnisse aufweisen. Hierbei kommt unter anderem das Part Average Testing (PAT) zum Einsatz. Dabei werden Verteilungen der Testergebnisse innerhalb des zulässigen Bereiches bewertet. Angenommen, die Spezifikation erlaubt alle Testergebnisse zwischen 90 und 100. Findet der PAT Prozess nun eine Situation, in der 998 von 1000 Chips Ergebnisse zwischen 97 und 99 zeigen, zwei Chips jedoch einen Wert von 93, so werden die betroffenen Chips trotz unbeanstandeter Funktionsfähigkeit aussortiert.

Wirtschaftlichkeit und Sicherheit

Trotz des sehr hohen Aufwandes in der Qualitätssicherung hilft der Einsatz der MIT dem Chiphersteller, Sicherheitssysteme wie ABS so wirtschaftlich herzustellen, dass sie mittlerweile selbst in den kleinsten Fahrzeugklassen zum Standard werden konnten. Aus Sicht des Managements des Unternehmens liefert die Umsetzung der Zero-Defect-Strategie ein gelungenes Beispiel für die Einbindung eines IT-Bereiches in eine zentralen Unternehmenstrategie.


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