關(guān)于芯片生產(chǎn)能力和工藝良品率

芯片面積和缺陷密度

與晶圓表面地缺陷密度對(duì)應(yīng)，芯片地尺寸也對(duì)晶圓電測(cè)良品率有一定的影響。

電路密度和缺陷密度

晶圓表面的缺陷通過(guò)使部分芯片發(fā)生故障從而導(dǎo)致整個(gè)芯片失效。有些缺陷位于芯片不敏感區(qū)，并不會(huì)導(dǎo)致芯片失效。

然而，由于日減小的特征工藝尺寸和增加的元器件密度，電路集成度有逐漸升高的趨勢(shì)。這種趨勢(shì)使得任何給定缺陷落在電路有源區(qū)域的可能性增加了。

工藝制程步驟的數(shù)量

工藝制程步驟的數(shù)量被認(rèn)為是晶圓廠CUM良品率的一個(gè)限制因素。步驟越多，打碎晶圓或?qū)A誤操作的可能性就越大。這個(gè)結(jié)論同樣適用于晶圓電測(cè)良品率。隨著工藝制程步驟數(shù)的增加，除非采取相應(yīng)措施來(lái)降低由此帶來(lái)的影響，晶圓背景缺陷密度將增加。增加的背景缺陷密度會(huì)影響更多的芯片，使晶圓電測(cè)良品率變低。

特征圖形尺寸和缺陷尺寸

更小的特征工藝尺寸從兩個(gè)主要方面使維持一個(gè)可以接受的晶圓電測(cè)良品率使得更困難。第一，較小圖像的光刻比較困難。第二，更小的圖像對(duì)更小的缺陷承受力很差，對(duì)整體的缺陷密度的承受力也變得更差。最小特征工藝尺寸對(duì)允許缺陷尺寸的10:1定律已經(jīng)被討論過(guò)了。一項(xiàng)評(píng)估指出，如果缺陷密度為每平方厘米1個(gè)缺陷，特征工藝尺寸為0.35um的電路的晶圓電測(cè)良品率會(huì)比相同條件下的0.5um電路低10%。

工藝制程周期

晶圓在生產(chǎn)中實(shí)際處理的時(shí)間可以用天來(lái)計(jì)算。但是由于在各工藝制程站的排隊(duì)等候和工藝問(wèn)題引起的臨時(shí)性減慢，晶圓通常會(huì)在生產(chǎn)區(qū)域停留幾個(gè)星期。

晶圓等待時(shí)間越長(zhǎng)，受到污染而導(dǎo)致電測(cè)良品率降低的可能性就越大。向即時(shí)生產(chǎn)方式的轉(zhuǎn)變是一種提高良品率及降低由生產(chǎn)線存量增加帶來(lái)的相關(guān)成本的嘗試。

封裝和最終測(cè)試良品率

完成晶圓電測(cè)后，晶圓進(jìn)入封裝工藝，又稱為封裝與測(cè)試在那里它們被切割成單個(gè)芯片并被封裝進(jìn)保護(hù)性外殼中。在一系列步驟中也包含多次目檢和封裝工藝制程的質(zhì)量檢查。

在封裝工藝完成后，封裝好的芯片會(huì)經(jīng)過(guò)一系列的物理、環(huán)境和電性測(cè)試，總稱為最終測(cè)試。最終測(cè)試后，第三個(gè)主要良品率被計(jì)算出來(lái)，即最終測(cè)試的合格芯片數(shù)與晶圓電測(cè)合格芯片數(shù)的比值。

整體工藝良品率

整體工藝良品率是3個(gè)主要的乘積。這個(gè)數(shù)字以百分?jǐn)?shù)表示，給出了出貨芯片數(shù)相對(duì)最初投入晶圓上完整芯片數(shù)的百分比。它是對(duì)整個(gè)工藝流程成功率的綜合評(píng)測(cè)。

整體良品率隨幾個(gè)主要的因素變化。上圖列出了典型的工藝良品率和由此計(jì)算出的整體良品率。前兩列是影響單一工藝及整體良品率的主要工藝制程因素。

第一列是特定電路的集成度。電路集成度越高，各種良品率的預(yù)期值就越低。更高的集成度意味著特征圖形尺寸的相應(yīng)減小。第二列給出了生產(chǎn)工藝的成熟程度。在產(chǎn)品生產(chǎn)的整個(gè)生命周期內(nèi)，工藝良品率的走勢(shì)幾乎都呈現(xiàn)S彎曲的特性。開(kāi)始階段，許多初始階段的問(wèn)題逐漸被解決，良品率上升較緩慢。

接下來(lái)是一個(gè)良品率迅速上升的階段，最終良品率會(huì)穩(wěn)定在一定的水平上，它取決于工藝成熟程度、芯片尺寸、電路集成度、電路密度和缺陷密度共同作用。下圖數(shù)據(jù)顯示，對(duì)于簡(jiǎn)單成熟的產(chǎn)品，整體良品率可能在很低的良品率到90%的范圍內(nèi)變化。半導(dǎo)體制造商把它們的良品率水平視為機(jī)密信息，因?yàn)閺墓に嚵计仿手苯泳涂梢缘贸鱿鄳?yīng)的利潤(rùn)和生產(chǎn)管理水平。

從上表的數(shù)據(jù)可以看出晶圓電測(cè)良品率是3個(gè)良品率點(diǎn)中最低的，這就是為什么會(huì)有許多致力于提高晶圓電測(cè)良品率的計(jì)劃。有一段時(shí)間晶圓電測(cè)良品率的提升對(duì)生產(chǎn)率的提高產(chǎn)生最大的影響。更大和更復(fù)雜的芯片的出現(xiàn)使得如設(shè)備持有成本等其他因素被加入到提高生產(chǎn)率的范疇。百萬(wàn)級(jí)芯片時(shí)代要求的成功是晶圓電測(cè)良品率需要在90%的范圍。