淺談影響晶圓分選良率的因素（1）

晶圓分選良率因素

制造后，晶圓被送到晶圓分選測試儀。在測試期間，每個芯片都會進(jìn)行電氣測試，以檢查設(shè)備規(guī)范和功能。每個電路可能執(zhí)行數(shù)百個單獨(dú)的電氣測試。雖然這些測試測量設(shè)備的電氣性能，但它們間接測量制造工藝的精度和清潔度。由于自然過程變化和未檢測到的缺陷，晶圓可能通過了所有的工藝內(nèi)檢查，但仍然有不工作的芯片。

由于晶圓分選是一個全面的測試，許多因素影響良率。它們是：

1. 晶圓直徑

2. 裸片尺寸（面積）

3. 加工步驟數(shù)量

4. 電路密度

5. 缺陷密度

6. 晶體缺陷密度

7. 工藝周期時(shí)間

晶圓直徑和邊緣裸片

半導(dǎo)體行業(yè)在引入硅時(shí)采用了圓形晶圓。第一批晶圓直徑不到1英寸。從那時(shí)起，晶圓直徑一直在穩(wěn)步增加，150毫米（6英寸）在1980年代末成為VLSI制造線的標(biāo)配，200毫米晶圓在1990年代用于生產(chǎn)。到2012年，300毫米晶圓全面生產(chǎn)，450毫米直徑晶圓正在引入，預(yù)計(jì)到2018年全面生產(chǎn)。

向更大直徑晶圓的轉(zhuǎn)變是由生產(chǎn)效率、裸片尺寸的增加以及對晶圓分選良率的影響驅(qū)動的。當(dāng)考慮到處理更大直徑晶圓的成本增加是遞增的，而晶圓上的可用完整芯片數(shù)量可以大幅增加時(shí)，生產(chǎn)效率就很容易理解，如下圖所示。

增加晶圓直徑對晶圓分選良率也有積極影響。下圖顯示了兩個相同直徑但不同裸片尺寸的晶圓。請注意，較小直徑的晶圓有很大一部分表面被部分裸片覆蓋——這些裸片無法正常工作。更大的晶圓，如果所有其他因素都相等，由于擁有更多數(shù)量和更高比例的完整裸片，將具有更高的晶圓分選良率。

晶圓直徑和裸片尺寸

更大直徑晶圓的另一個驅(qū)動力是裸片尺寸的增加趨勢。如圖所示，如果不增加晶圓直徑而增加裸片尺寸，也會導(dǎo)致晶圓表面有更小比例的完整裸片。為了在裸片尺寸增加的同時(shí)保持合理的晶圓分選良率，需要增加晶圓直徑。下圖列出了不同尺寸晶圓上可容納的各種尺寸芯片的數(shù)量。底線是，更大直徑的晶圓更具成本效益。

晶圓直徑和晶體缺陷

在之前的章節(jié)中，引入了晶圓晶體錯位的概念。晶體錯位是晶圓上的點(diǎn)缺陷，來自晶體結(jié)構(gòu)的局部不連續(xù)性。錯位貫穿整個晶體結(jié)構(gòu)，并且像污染和工藝缺陷密度一樣，影響晶圓分選良率。

錯位也是在制造過程中產(chǎn)生的。它們在晶圓邊緣的芯片和劃痕處生成（或成核）。這些芯片和劃痕來自處理技術(shù)不當(dāng)和自動處理設(shè)備。磨損區(qū)域會導(dǎo)致晶體錯位。不幸的是，在隨后的熱處理過程中，如氧化和擴(kuò)散，錯位線會傳播到晶圓中心（見下圖）。錯位線進(jìn)入晶圓內(nèi)部的長度是晶圓熱歷史的函數(shù)。因此，接受更多工藝步驟和/或更多加熱步驟的晶圓將有更多的錯位線，影響更多的芯片。解決這個問題的一個明顯方法是更大直徑的晶圓，這在晶圓中心留下了更多未受影響的裸片。