浅谈影响晶圆分选良率的因素（1）

晶圆分选良率因素

制造后，晶圆被送到晶圆分选测试仪。在测试期间，每个芯片都会进行电气测试，以检查设备规范和功能。每个电路可能执行数百个单独的电气测试。虽然这些测试测量设备的电气性能，但它们间接测量制造工艺的精度和清洁度。由于自然过程变化和未检测到的缺陷，晶圆可能通过了所有的工艺内检查，但仍然有不工作的芯片。

由于晶圆分选是一个全面的测试，许多因素影响良率。它们是：

1. 晶圆直径

2. 裸片尺寸（面积）

3. 加工步骤数量

4. 电路密度

5. 缺陷密度

6. 晶体缺陷密度

7. 工艺周期时间

晶圆直径和边缘裸片

半导体行业在引入硅时采用了圆形晶圆。第一批晶圆直径不到1英寸。从那时起，晶圆直径一直在稳步增加，150毫米（6英寸）在1980年代末成为VLSI制造线的标配，200毫米晶圆在1990年代用于生产。到2012年，300毫米晶圆全面生产，450毫米直径晶圆正在引入，预计到2018年全面生产。

向更大直径晶圆的转变是由生产效率、裸片尺寸的增加以及对晶圆分选良率的影响驱动的。当考虑到处理更大直径晶圆的成本增加是递增的，而晶圆上的可用完整芯片数量可以大幅增加时，生产效率就很容易理解，如下图所示。

增加晶圆直径对晶圆分选良率也有积极影响。下图显示了两个相同直径但不同裸片尺寸的晶圆。请注意，较小直径的晶圆有很大一部分表面被部分裸片覆盖——这些裸片无法正常工作。更大的晶圆，如果所有其他因素都相等，由于拥有更多数量和更高比例的完整裸片，将具有更高的晶圆分选良率。

晶圆直径和裸片尺寸

更大直径晶圆的另一个驱动力是裸片尺寸的增加趋势。如图所示，如果不增加晶圆直径而增加裸片尺寸，也会导致晶圆表面有更小比例的完整裸片。为了在裸片尺寸增加的同时保持合理的晶圆分选良率，需要增加晶圆直径。下图列出了不同尺寸晶圆上可容纳的各种尺寸芯片的数量。底线是，更大直径的晶圆更具成本效益。

晶圆直径和晶体缺陷

在之前的章节中，引入了晶圆晶体错位的概念。晶体错位是晶圆上的点缺陷，来自晶体结构的局部不连续性。错位贯穿整个晶体结构，并且像污染和工艺缺陷密度一样，影响晶圆分选良率。

错位也是在制造过程中产生的。它们在晶圆边缘的芯片和划痕处生成（或成核）。这些芯片和划痕来自处理技术不当和自动处理设备。磨损区域会导致晶体错位。不幸的是，在随后的热处理过程中，如氧化和扩散，错位线会传播到晶圆中心（见下图）。错位线进入晶圆内部的长度是晶圆热历史的函数。因此，接受更多工艺步骤和/或更多加热步骤的晶圆将有更多的错位线，影响更多的芯片。解决这个问题的一个明显方法是更大直径的晶圆，这在晶圆中心留下了更多未受影响的裸片。