生產力和工藝良率

概覽

晶圓制造和封裝是一個極其漫長和復雜的過程，涉及數百個要求嚴格的步驟。這些步驟從未每次都完美執行，污染和材料變化結合在一起會導致晶圓在生產過程中的損失。此外，晶圓上的一些芯片未能滿足客戶的電氣和性能規范。在本章中，將確定主要的良率測量點以及影響良率的主要工藝和材料因素。還介紹了不同良率點和不同電路的典型良率。

良率測量點

維護和提高工藝和產品良率是半導體制造業的生命線。對一個偶然的觀察者來說，似乎整個行業都對生產良率著迷。這種觀察確實是正確的。由于工藝的嚴格要求和生產一個封裝芯片所需的龐大工藝數量，導致產品損失。這兩個因素導致生產過程通常只發貨其投入晶圓制造線的芯片的20%到80%。

這些良率與大多數制造操作相比似乎非常低。然而，考慮到生產由數百萬微米或亞微米尺寸圖案組成的數百個電路，這些圖案層數相等且非常薄，都處于非常嚴格的清潔水平之內，全部在140毫米^2的芯片限制之內，來自39個不同的掩模，該行業能夠生產出功能芯片的事實本身就是一個證明。

另一個有助于保持良率低迷的因素是大多數生產錯誤的不可修復性。雖然有缺陷的汽車零件可以更換，但在半導體制造業中很少有這樣的選擇。有缺陷的芯片或晶圓通常無法恢復。在某些情況下，未通過性能測試的芯片可以降級并出售用于要求較低的用途。報廢的晶圓可能會找到新的生命，作為控制或監控晶圓。

除了這些工藝因素外，還有業務的批量性質。高昂的資本成本和高于平均水平的工程人員比例轉化為高開銷業務。這種高開銷，加上競爭保持銷售價格的下行壓力，要求大多數芯片生產商運行高產量、高良率的工藝。

鑒于所有這些因素，對良率的關注是可以理解的。大多數設備和材料供應商都強調其產品可能帶來的良率提升。同樣，工藝工程團隊的主要職責是維護和提高工藝良率。良率測量從單個工藝級別開始，并貫穿整個工藝序列進行跟蹤，從進入空白晶圓到完成電路的發貨。

通常，工廠會在工藝的三個主要點監控良率。它們分別在晶圓制造過程結束時、晶圓分選后以及封裝和最終測試過程結束時（見下圖所示）。

累積晶圓制造良率 一個主要的良率測量點是在晶圓制造完成時。這種良率被稱為fab良率、線良率、累積fab良率或“累積”良率。

無論名稱如何，它都是以離開晶圓制造的晶圓數量除以進入工藝的晶圓數量的百分比來表示。由于不同類型的產品具有不同的組件、特征尺寸和密度因素，晶圓制造良率是針對每種產品類型而不是整個制造線良率來計算的。

累積fab良率首先通過計算離開每個單獨工藝的晶圓數量（稱為站點良率）并除以進入該站點的數量來開始。

站點良率又通過相乘來計算整體累積fab良率。

審核編輯：劉清