回路修復技術のソリューションとプロセス
ICの設計製造プロセスにおいて、開発後のテープアウト製品は機能的な検証を行い、テスト基準を満たしているか確認する必要がありますが、しばしば性能の差異や機能的な欠陥が発生します。この場合、設計デバッグを行い、問題点を特定し、設計の改版を行い、再生産する必要があります。この全プロセスはループを形成し、問題を早く見つけるほど、製品の市場投入時間を短縮できます。製品がますます複雑になるにつれて、新しい光刻版の再改版から生産製造、完成品が出るまでの時間は非常にかかります。設計デバッグの時間を節約できれば、全工程の製品から量産までの時間を短縮できます。設計デバッグには多くの方法があり、テスト、シミュレーション、故障分析から回路修理まで、エンジニアは問題点の確認に多くの労力を費やし、次回の改版製品が期待される性能を達成できるようにします。その中で回路修理はほぼすべての開発エンジニアが使用する手段であり、回路の修正により光刻版の再制作や初回試作の研究開発コストを省略できます。このような運用モデルは研究開発から量産までの時間を短縮するのに非常に効果的であり、大量の研究開発費用を節約し、顧客の製品が研究開発においてよりタイムリーで競争力を持つことを可能にします（図1）。本記事は回路修理の原理と注意事項を説明し、開発エンジニアが回路修理の要求を提出する際に、接続エンジニアと効果的かつ効率的なコミュニケーションを行えるようにすることを目的としています。
図1 回路設計、製品製造、検証、設計問題の特定から改訂までのフローチャート。問題を早く解決するほど、市場投入までの時間を短縮し、市場の先手を取ることができる。
FIB回路修復は回路編集(circuit edit)とも呼ばれ、一般にFIBと略されます。これはIC上のレイアウトを修正するために開発された装置です。FIB装置には多くの機能があり、構造解析や故障解析における局所断面観察やTEM試料作製にも応用されます。混同を避けるため、依頼時には単に「FIB」と言うのではなく、回路修復を実施したい旨を明記することをお勧めします。回路修復に使用される機種はシングルビーム(single beam)に属し、イオンビーム(Ion Beam)でイオン衝撃により表面物質を除去して配線をカットするツールとして使用します。配線を接続する場合は、タングステンなどの金属層を成膜して2本以上の金属配線を接続する必要があり、その際 W(CO)6 ガスを併用し、Ga+ イオンビームによる分解を経てタングステンの成膜が実現します（図二）。
図2 方案 1 line 1 cut は、一つのmetalの切断と二つのmetalの接続を示しており、接続の金属材料はタングステンです。
回路修復のプロセスは、まずクライアント内部で修正が必要な箇所を検討し、その後、提案とプロセスを提供します。提案内容には、回路の切断と接続が必要な平面位置と金属層が含まれ、状況に応じてクライアントにGDSファイルの提供が必要かどうかを判断します。一般的に、サンプル表面から回路を明確に識別できない場合は、GDSを使用して正しい位置に自動巡回する必要があります。これにより、実施の失敗率を低減できます（図3）。情報セキュリティリスクを考慮して、部分的なGDSファイルを提供することも可能です（図4）。サンプルの作製が完了した後、以降の需要がない場合、実施部門はファイルを削除します。実施部門は要求を受け取った後、委託クライアントと案件の検討と評価を行い、必要な工数と提案の成功率を提示します。必要に応じて、実施の成功率を高めるために提案を修正することができます。双方が問題ないことを確認した後、実施スケジュールに入ります。完了後、クライアントに返送し、提案が成功したかどうかを検証します。
図3 GDSレイアウトとサンプル表面を整列させた後、座標を使って正しい位置を見つけ、回路修理を行う。
図4 顧客が提供するGDSは、キャリブレーションを行うために4つのコーナーの位置を含む必要があり、回路修正の施行位置とレイヤーのGDSは、顧客の機密情報を漏らすことはありません。
回路修復を実施する過程で必要な時間と成功率は、サンプルの製造プロセス、プランの難易度、サンプル情報の完全性によって異なります。実施する手法や技術は、その時々の状況に応じてリアルタイムで調整する必要があります。そのため、依存するのは先進的な装置だけでなく、さまざまな突発的な状況に対処し解決するために豊富な経験を持つエンジニアも必要であり、それによって顧客の期待する結果を達成することができます。
現在、回路の修正はICの表面(front-side)から行う一般的な方法に加えて、現在のプロセスとパッケージング技術の変化により、以下のサービスも提供しています:
1.Backside CKTの分析サービス: flip-chipパッケージがICチップの裏面から回路修復を行う必要がある場合、現在は5nm〜28nmプロセスのサンプルが主流です。この分野でMA-tekは最新のCentrios装置を備えており、エンジニアの資格も充実しており、全体の成功率は90%以上に達します(図5)。
図5 バックサイド回路修理の例
2.N-wire外部引線: 測定が必要な信号を回路編集の方法で信号をIC表面に引き出し、一般的なハンダ線で信号をICピンに引き寄せることで、機械上で動的測定を行うことができる。これは、従来の十字圧点（PAD）を作成した後に針でオシロスコープを観察する方法とは異なり、より柔軟性がある（図六）。
図6 N-wireはチップ内部の信号を引き出して測定することができます。
3.CSPボール除去と再ボール実装サービス: 修正が必要な場所がはんだボールの下にある場合、はんだボールを取り外して実行し、完了後に再度はんだボールを実装することができ、後続のテストに影響を与えません（図7）。
図7 錫ボール下での回路修理の各段階の写真
技術がますます進歩するにつれて、回路修正の難易度も高まってきています。そのため、良品率の維持と向上は非常に重要な要素であり、顧客を維持するための唯一の方法です。そのため、MA-tekは設備投資や人材育成に全力を尽くしています。内部のスキル向上や教育訓練は、定められたプロセスとスケジュールに従って継続されています。半導体産業全体と共に進歩し、正確かつ精密で、効率的かつ効果的に行っています！これはMA-tekの創業の理念と同じです。The Best R&D Partner！
