晶圓切割如何控制良品率？

陸芯半導體 半導體工程師 2021-12-12 08：27

晶圓的成本以及能否量產最終取決於良率。晶圓的良率非常重要。在開發過程中，我們關注晶片的效能，但在量產階段必須要看良率，有時為了良率不得不降低效能。

那麼晶圓切割的良率是多少呢？

晶圓是透過晶片的最佳測試。合格晶片數/總晶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%，那麼600道工序後的整體良率是多少？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，對外公佈的資料往往並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。從晶圓製造、中期測試、封裝到最終測試，每一步都會對良率產生影響。工藝複雜，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晶片。如果晶圓價格是固定的，好的晶片越多，意味著每片晶圓的產量。成本越高，每顆晶片的成本就越低，當然利潤也就越高。

晶圓良率受制程裝置、原材料等因素影響較大，要獲得更高的晶圓良率，首先要穩定製程裝置，定期恢復製程能力。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、溼度、溫度和光線亮度。因此，晶片製造和封裝測試的過程需要在超潔淨的工作環境中進行。最後，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。由於領域不同，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製造過程。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資料進行良率分析。

對於實際生產線對於晶圓製造來說，監控每臺製造裝置的穩定性是非常重要的。如上圖所示，可以由記錄裝置的關鍵工藝產生，並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引數點。

最後，晶圓經過測試後，可以透過自動分揀機剔除有缺陷的晶片，也可以對效能參差不齊的晶片進行分揀，例如英特爾CPU晶圓，可以檢測出效能更好的晶片。i7處理器晶片，幾乎做成了i5晶片，其實是媽媽生的，區別就是一個好看，一個醜。

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於大圓片。這也與裝置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，前幾年半導體熱衷於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。甚至半導體裝置製造商也沒有為小尺寸晶圓製造裝置。

半導體工程師

半導體經驗分享，半導體成果交流，半導體資訊釋出。半導體行業動態，半導體從業者職業規劃，晶片工程師成長曆程。