片內和片間非均勻性是什么？如何計算？有什么作用呢？

導語：均勻性在芯片制程的每一個工序中都需要考慮到，包括薄膜沉積，刻蝕，光刻，cmp，離子注入等。較高的均勻性才能保證芯片的產品與性能。那么片內和片間非均勻性是什么？如何計算？有什么作用呢？

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什么是均勻性？

均勻性是衡量工藝在晶圓上一致性的一個關鍵指標。比如薄膜沉積工序中薄膜的厚度；刻蝕工序中被刻蝕材料的寬度，角度等等，都可以考慮其均勻性。

什么是片內均勻性（Within-Wafer Uniformity）？

片內均勻性是指單片晶圓上不同位置之間的指標差異。測量片內均勻性通常會選擇若干代表性點，這些點涵蓋了晶圓的主要區(qū)域，例如在晶圓的中心、邊緣，邊緣與中心之間。

但是沒有太統(tǒng)一的均勻性計算公式，根據習慣不同，計算公式也會不同，

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常見的片內均勻性的計算公式為：

uniformity=（max value- min value）/（2 * average value）x100%

uniformity:均勻性

Maximum Value 是在晶圓上測量到的最大值。

Minimum Value 是在晶圓上測量到的最小值。

Average Value 是在晶圓上所有測量點的平均值。

舉個例子：如果我們在一個晶圓上測量刻蝕后的金屬線條尺寸，并在多個位置找到的最大值是2000?，最小值是1800?，平均值是1850?。那么，均勻性將是：

uniformity=（2000-1800）/(2x1850)x100%=5.4%

我們需要的uniformity越小越好。

什么是片間均勻性（Wafer-to-Wafer Uniformity）？

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片間均勻性指的是在一個批次內，不同晶圓之間的指標差異的一致性。片間uniformity的計算通常需要同一批次中多片晶圓的某個指標的所有測量值。

首先，為每片晶圓計算平均值。

之后在所有晶圓的平均值中，找到最大的平均值和最小的平均值。計算整個批次所有晶圓的測量值的總體平均值。

最后使用公式代入即可。

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為什么要卡控均勻性？

半導體工藝步驟需要在整個晶圓上都有相似的效果，以確保每個芯片都達到相同的規(guī)格和性能。因為芯片通常具有上千個工藝步驟，如果不對均勻性進行卡控，越往后，制程的良率越低，造成的影響也就越大。

過高的不均勻性可能導致晶體管的性能不一致，會影響到整個芯片的性能。例如，一個區(qū)域內的晶體管比另一個區(qū)域內運行得更快或更慢，可能導致整個電路的不穩(wěn)定。

均勻性是工程師用來判斷芯片生產過程中工藝是否穩(wěn)定的一個關鍵指標。如果工藝工程師發(fā)現(xiàn)晶圓的某一部分與其他部分有顯著的差異，那么這可能是一個信號，提示工程師某個生產步驟可能出現(xiàn)了問題，這個時候就需要工程師對工序進行細致排查。

審核編輯：劉清