用晶片圖提高集成電路產(chǎn)量

麥肯錫公司表示：半導(dǎo)體公司可能會因產(chǎn)量損失而損失數(shù)百萬美元。產(chǎn)量損失是由于機器或流程輸出中的缺陷、返工或報廢而造成的損失。

半導(dǎo)體制造商可以通過多種方式提高質(zhì)量和產(chǎn)量。然而，考慮到集成電路制造的復(fù)雜性和成本，努力實現(xiàn)持續(xù)改進至關(guān)重要.

質(zhì)量控制和產(chǎn)量

一個晶片上同時制造幾百個芯片。我們不是在談?wù)撁牢兜娘灨?；晶片通常是一塊硅(世界上最豐富的半導(dǎo)體之一)或其他半導(dǎo)體材料，設(shè)計成非常薄的圓盤形式。晶片用于制造電子集成電路。

晶圓被成組處理，稱為批次。一旦制造過程完成，每個晶片上的每個芯片都要接受一系列功能測試，并被判定為合格或有缺陷。

測試后，用于質(zhì)量控制和過程監(jiān)控目的的數(shù)據(jù)分析通常側(cè)重于總體批次級的匯總測量上，如成品率（一個批次中的良好芯片數(shù)量）和功能良好率（一個批量中的良好晶片數(shù)量除以工作但不滿足規(guī)格限值的芯片數(shù)量）。

雖然這些度量是關(guān)鍵的，但是它們也假設(shè)缺陷是隨機分布在該批中的晶片內(nèi)和晶片之間。

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晶圓圖如何有所幫助

了解批量水平的產(chǎn)量并分析根本原因是推動產(chǎn)量提高的關(guān)鍵。為了獲得更深入的見解，通過使用晶圓圖，工程師可以直觀地看到有缺陷的芯片是否顯示出系統(tǒng)的圖案或集群。

這些空間模式可能包含關(guān)于潛在制造問題的有用信息，這些信息被整體匯總測量所遺漏。Mark H.Hansen、Vijayan N.Nair和David J.Friedman共同撰寫了《從集成電路制造過程中監(jiān)測空間聚集缺陷的晶片圖數(shù)據(jù)》一文，他們認(rèn)為，特定的模式可能指向共同問題。例如，如果您在晶圓邊緣看到一圈死芯片，這可能表明在快速熱退火過程中溫度分布不均勻。有缺陷芯片的棋盤圖案通常表明步進機有故障。機器的過度振動可能會釋放出足夠多的粒子，導(dǎo)致晶片某個相鄰區(qū)域的所有芯片失效。一般來說，缺陷群可以被分類為顆粒相關(guān)或工藝相關(guān)，顆粒相關(guān)集群可分配給單獨的機器，而工藝相關(guān)集群可歸因于一個或多個不滿足規(guī)格要求的工藝步驟。

上面是一個晶圓圖的例子——缺陷環(huán)可能表明溫度分布不均勻

另一方面，空間隨機缺陷也可以講述一個故事。例如，隨機缺陷密度往往隨著潔凈室的整體潔凈度而上升和下降。這些可以通過長期的持續(xù)改進計劃、逐步改進或者更新和升級設(shè)備大修來減少?；蛘撸臻g隨機缺陷可能表明工藝沒有問題，而是材料有問題。

晶圓圖——重要的質(zhì)量工具

復(fù)雜制造環(huán)境中的質(zhì)量控制也很復(fù)雜。由于半導(dǎo)體制造的高成本特性，任何可以提高產(chǎn)量的額外見解都可以顯著節(jié)約成本。晶圓圖是質(zhì)量工程師工具箱中的一個附加工具，可以更快地找出問題的根本原因。

審核編輯 黃宇