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晶圓切割過程如何控制良品率?

2021-12-04 0

今天,我檢查了晶圓良率控制。晶圓的成本以及能否量產最終取決于良率。晶圓的良率非常重要。在開發過程中,我們關注芯片的性能,但在量產階段必須要看良率,有時為了良率不得不降低性能。

那么晶圓切割的良率是多少呢?
晶圓是通過芯片的最佳測試。合格芯片數/總芯片數 === 就是晶圓的良率。普通IC晶圓一般可以在晶圓級進行測試和分發。
良率還需要細分為晶圓良率、裸片良率和封測良率,總良率就是這三種良率的總和。總費率將決定晶圓廠是虧本還是賺錢。
例如,如果晶圓廠的一條生產線上的每道工序的良率高達99%,那么600道工序后的整體良率是多少?答案是 0.24%,幾乎是 0。
所以,代工企業都會把總良率作為最高機密,對外公布的數據往往并不是公司真實的總良率。
晶圓的最終良率主要由各工序良率的乘積構成。從晶圓制造、中期測試、封裝到最終測試,每一步都會對良率產生影響。工藝復雜,工藝步驟(約300步)成為影響良率的主要因素。可以看出,晶圓良率越高,在同一晶圓上可以生產出越多好的芯片。如果晶圓價格是固定的,好的芯片越多,意味著每片晶圓的產量。成本越高,每顆芯片的成本就越低,當然利潤也就越高。

晶圓良率受制程設備、原材料等因素影響較大,要獲得更高的晶圓良率,首先要穩定制程設備,定期恢復制程能力。另外,環境因素對wafer、Die、封測良率這三個良率都有一定的影響。常見的環境因素包括灰塵、濕度、溫度和光線亮度。因此,芯片制造和封裝測試的過程需要在超潔凈的工作環境中進行。最后,還有技術成熟度的問題。一般情況下,新工藝出來時,良率會很低。隨著生產的推進和導致良率低的因素被發現和改進,良率將不斷提高。如今,每隔幾個月甚至幾周就會推出新的工藝或工具,因此提高良率已成為半導體公司永無止境的過程。
如何控制晶圓良率
很多半導體公司都有專門從事良率提升的工程師,晶圓代工廠有良率工程師專門負責良率提升(YE)部門負責提升晶圓良率,Fabless的運營部門有產品工程師(PE)負責負責提高成品率。由于領域不同,這些工程師的側重點也會不同。晶圓廠的良率工程師非常精通制造過程。他們主要使用公司的良率管理系統(YMS)對一些與工藝相關的數據進行良率分析。一般有以下幾種方法:
1)生產線在線缺陷掃描
2)過程監控測試數據(WAT)
3)生產線測量數據(Metrology)
4) 工具通用性
5)工藝規范
6)故障分析
對于實際生產線對于晶圓制造來說,監控每臺制造設備的穩定性是非常重要的。如上圖所示,可以由記錄設備的關鍵工藝產生,并積累一條隨生產時間變化的波段曲線,形成工藝精度控制的參數點。
最后,晶圓經過測試后,可以通過自動分揀機剔除有缺陷的芯片,也可以對性能參差不齊的芯片進行分揀,例如英特爾CPU晶圓,可以檢測出性能更好的芯片。 i7處理器芯片,幾乎做成了i5芯片,其實是媽媽生的,區別就是一個好看,一個丑。.
也有不同尺寸的晶圓。同一條生產線的良率會有所不同。小圓片的良率不一定要高于大圓片。這也與設備工藝的匹配程度有關。晶圓通常在邊緣區域具有最壞的裸片。因此,很多生產線都追求大尺寸晶圓,使得邊緣壞芯的比例相對較低。
但大尺寸晶圓面臨著應力、成膜等諸多先天問題。例如,前幾年半導體熱衷于10英寸和12英寸生產線,導致8英寸和6英寸生產線被放棄。甚至半導體設備制造商也沒有為小尺寸晶圓制造設備。近兩年,8英寸二手設備這塊緊缺,朋友公司閑置一年的6英寸晶圓廠現在已經無法接單了。風水轉了!可能是因為中美貿易戰。許多公司正在尋找國產替代品,例如一些汽車芯片和通信芯片。

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