晶圓制造良率限制因素簡(jiǎn)述（1）

下圖列出了一個(gè)11步工藝，如第5章所示。典型的站點(diǎn)良率列在第3列，累積良率列在第5列。對(duì)于單個(gè)產(chǎn)品，從站點(diǎn)良率計(jì)算的累積fab良率與通過將fab外的晶圓數(shù)量除以fab線開始的晶圓數(shù)量計(jì)算的良率相同。累積良率等于這個(gè)單獨(dú)電路的簡(jiǎn)單累積fab良率計(jì)算。請(qǐng)注意，即使有非常高的單個(gè)站點(diǎn)良率，隨著晶圓通過工藝，累積fab良率仍將持續(xù)下降。一個(gè)現(xiàn)代集成電路將需要300到500個(gè)單獨(dú)的工藝步驟，這對(duì)維持盈利的生產(chǎn)率是一個(gè)巨大的挑戰(zhàn)。成功的晶圓制造操作必須實(shí)現(xiàn)超過90%的累積制造良率才能保持盈利和競(jìng)爭(zhēng)力。

晶圓制造累積良率在50%到95%之間變化，這取決于許多因素。計(jì)算出的累積良率用于生產(chǎn)計(jì)劃以及工程和管理，并作為衡量工藝效果的指標(biāo)。

晶圓制造良率限制因素

晶圓制造良率受到許多因素的限制。下面列出的五個(gè)是任何晶圓制造設(shè)施都必須控制的基本因素。這些基本因素結(jié)合設(shè)備或電路特定因素，導(dǎo)致給定設(shè)施生產(chǎn)出好芯片的整體良率。

1. 工藝步驟數(shù)量

2. 晶圓斷裂和翹曲

3. 工藝變化

4. 工藝缺陷

5. 掩模缺陷

1、工藝步驟數(shù)量

在上圖的計(jì)算中，請(qǐng)注意，每個(gè)單獨(dú)的工藝操作良率必須在高90%范圍內(nèi)，以產(chǎn)生85.9%的累積fab良率。舉例來說，這是一個(gè)相當(dāng)簡(jiǎn)單的11步工藝。超大規(guī)模集成（ULSI）電路需要數(shù)百個(gè)主要工藝操作。對(duì)于最前沿的產(chǎn)品，具有數(shù)百個(gè)操作的過程是典型的。

每個(gè)操作都需要幾個(gè)步驟，每個(gè)步驟又涉及許多子步驟?？梢院苋菀椎乩斫?，由于工藝步驟的數(shù)量，對(duì)制造區(qū)域維持高累積良率的持續(xù)壓力。電路越復(fù)雜，步驟數(shù)量越多，預(yù)期的累積良率就越低。

更多的工藝步驟還增加了其他四個(gè)良率限制因素在工藝過程中影響晶圓的可能性。這個(gè)因素是數(shù)字的暴政。例如，要實(shí)現(xiàn)50步工藝的75%累積制造良率，每個(gè)單獨(dú)步驟必須達(dá)到99.4%。這種計(jì)算類型的另一個(gè)暴政是，累積fab良率永遠(yuǎn)不能超過最低單個(gè)步驟良率。如果一個(gè)工藝步驟只能達(dá)到50%的良率，整體累積良率就永遠(yuǎn)不可能高于50%。

對(duì)于每個(gè)主要工藝操作，都有一些步驟和子步驟。在所展示的11步工藝中，第一個(gè)操作是氧化。一個(gè)簡(jiǎn)單的氧化過程需要幾個(gè)步驟：清潔、氧化和評(píng)估。每個(gè)步驟都需要子步驟。下圖列出了一個(gè)典型的氧化過程的六個(gè)子步驟。每個(gè)子步驟都代表了污染、斷裂或損壞晶圓的機(jī)會(huì)。自動(dòng)化和隔離技術(shù)為晶圓環(huán)境提供了更多的控制，但每次轉(zhuǎn)移和新的工藝環(huán)境都為污染和缺陷提供了機(jī)會(huì)。

2、晶圓斷裂和翹曲

在制造過程期間，晶圓通過手動(dòng)和自動(dòng)技術(shù)的組合多次被處理。每次處理都為打破相對(duì)脆弱的晶圓提供了機(jī)會(huì)。一個(gè)典型的300毫米（12英寸）直徑晶圓只有大約800微米厚。需要仔細(xì)處理晶圓，并且必須維護(hù)自動(dòng)處理器以最小化斷裂。

熱處理增加了晶圓斷裂的敏感性。在晶體材料中引入了應(yīng)變，這使得晶圓在后續(xù)步驟中容易斷裂。自動(dòng)處理機(jī)器只能容納全直徑晶圓。因此，任何斷裂，無論多小，都是從工藝中拒絕晶圓的原因。