半导体制造业如何降低成本、缩短交期、提升成品率,都成为面对全球竞争的关键。由于成品率的损失造成成本的提升,因此各半导体厂莫不急于藉由各种分析手法,针对生产过程进行严格监控,以达到成品率提升的最终目的。2007年5月24日,《半导体国际》一年一度的第三届成品率提升研讨会延续了《半导体国际》系列研讨会一贯的技术风格和高品质,在上海龙东商务酒店成功举办。本次成品率提升研讨会汇聚了来自主要的晶圆厂和设备及软件供应商的成品率提升技术方面的专家和经理人,针对90nm及以下工艺节点成品率提升解决方案和实际案例进行了精彩的演讲,与到会的200多位工程师共同分享了宝贵的经验和技术,互动气氛尤为热烈。
随着半导体制造工艺向90nm及更高技术节点发展,对晶圆边缘和背面缺陷的检测要求变得越来越重要,晶圆边缘缺陷检测就会占30%的比重;而不断增加的正面缺陷追溯其源头可能是来自晶圆的背部和边缘缺陷。针对传统的大缺陷检测和微缺陷检测之间被忽略的部分,Rudolph Technologies公司提出了先进的大缺陷检测(Advanced Macro Defect Inspection)解决方案。Rudolph Technologies中国分公司的应用经理戴弘毅介绍,大缺陷检测主要应用于光刻工艺中,检测20um至50um的晶圆正面缺陷;微缺陷检测可适用所有前道工艺流程,可提供0.01um及更高分辨率的检测,但有些工艺中却无须如此高分辨率检测,并且检测取样带来低产量和高用户成本。先进的大缺陷检测可以检测0.5um至10um的晶圆正面、背部和边缘缺陷,搭建了大缺陷和微缺陷检测间的桥梁。

KLA-Tencor战略营销二部总经理张赞彬指出,在90nm以及更高节点由于新材料的引入、新工艺的研发和未来光刻技术的使用,将带来更多缺陷问题,制造厂也将面临更大的经济性和技术性挑战;在0.13um缺陷问题主要集中于后段工艺,半导体发展到90和65nm时缺陷问题集中于前段工艺,电子束扫描是其中一种有效检测手段。张赞彬介绍了电子束左右扫描方法(E-beam Swathing Scan),该方法1-2小时可以得到检测结果,相比其他扫描速度更快,更加适合量产要求;同时,他介绍了电子束扫描中电压对比方法的使用,以及DRAM、Flash以及Logic产品中采用电子束扫描方法关键缺陷检测的应用。
通常造成IC成品率损失最主要的原因之一是晶圆上的缺陷,一般缺陷空间图样主要可分两类,分别为系统性缺陷(Systematic defect)及随机性缺陷(Random defect)。随机性缺陷图样主要为随机落于晶圆上的空气中微粒所造成;系统性缺陷图样主要成因则如刮伤、光罩未对准或化学物质污损甚至过度蚀刻等诸多因素所造成的。引入影响成品率因素的关系式Y=YsYR,HHNEC Fab1 YE部门经理殷建斐介绍了HHNEC公司控制随机缺陷进而提升成品率的工艺流程和方法。通过众多图表的分析,殷建斐指出在该流程中HHNEC将随机缺陷损失分割成与工艺相关的缺陷模式,分析选择其中影响成品率的重要的3-5个关键缺陷,明确所有者关系并设定目标,追溯其根源,通过不断的循环优化和过程控制,达到成品率提升的目的,该流程在加速HHNEC 0.18um工艺成品率提升上起到了相当有效的作用。
应用材料的肖思群博士分析了半导体工业发展的一些工艺趋势,以及工艺延伸至32nm技术节点时更紧密设计规则下缺陷检测面临的挑战。他指出在32nm节点由于新材料、新设计和浸没式光刻等技术使得工艺更加复杂,亮场检测的分辨率限制和检测最小缺陷的尺寸受波长限制使得检测技术存在局限性;同时介绍了亮场检测、暗场检测和电子束扫描检测方法,指出通过使用偏振光可以检测更深的缺陷问题。
针对在实际制造中遇到的成品率损失的案例,通过剖析具体问题、找出根源和提出解决方案的过程,来自TSMC的黄启伦对混合信号产品中器件漂移和特征作了深入分析。他指出,基于Layout研究,器件的失配是失效的因素,通过Layout和工艺的优化提高NBTI测试工具的作用,在线的NBTI监测工具对消除这些实际问题十分及时有效。
基于国内Fab厂的制造经验,中芯国际的彭家成从成品率管理的的角度介绍了在成品率提升过程中产品工程组的功能以及EDA成品率分析流程和PFA流程及相关方法的使用,他指出一个良好的产品工程组需要结合工艺整合师、Module、测试工程师和FA专家进行成品率分析和FA诊断;多年的经验累积,他告诫国内的工程师需要脚踏