刚进入Fab的新人需要知道的行话 继续接着学习
第五类:工艺整合与控制 (Process Integration & Control)
这是PIE(工艺整合工程师)的核心工作范畴,关注的是如何将所有工艺步骤“粘合”在一起,并确保整个流程的健康度。
Process Window (工艺窗口)
解释:指某一个工艺参数(如曝光能量、刻蚀时间)可以变化的范围,在这个范围内,产出的结果(如CD、薄膜厚度)都能满足规格(Spec)。
要点:窗口越宽,代表工艺越稳定(Robust),抵抗各种生产波动的能力越强。我们做研发和优化的一个核心目标,就是想方设法“拓宽工艺窗口”。
Process Margin (工艺裕度)
解释:与工艺窗口类似,但更强调当前操作点距离规格边界的“安全距离”。
要点:当有人说“这个工艺的Margin很小”,意思就是它非常敏感,稍微有点波动就可能产生废品,需要特别关注。
DOE (Design of Experiments / 实验设计)
解释:一种科学的、高效的安排实验的方法,用于研究多个工艺参数对结果的影响。
要点:这是工程师解决复杂问题的“核武器”。当遇到棘手的良率问题或需要开发新工艺时,我们不会盲目试错,而是通过DOE来系统性地找到最优参数组合。你会经常听到“我们来下一批DOE Wafer”。
TCAD (Technology Computer-Aided Design / 工艺与器件仿真)
要点:这是“虚拟晶圆厂”,可以在不动用真实晶圆的情况下,预测工艺变化对器件性能的影响。能极大节约研发成本和时间,是先进制程研发的必备工具。
Scribe Line (划片槽)
解释:芯片(Die)与芯片之间的分割区域。在制造时,我们会在这个区域放置专门用于测试的结构。
要点:你看到的WAT数据,就是测试这些Scribe Line里的测试键(Test Key)得来的。它们是评估整片晶圆工艺均匀性和健康度的“哨兵”。
Dummy Pattern / Fill Pattern (虚拟图形 / 填充图形)
解释:为了提高图形密度均匀性而在电路的空白区域额外增加的、无实际功能的图形。
要点:这对于CMP和Etch工艺至关重要。如果没有Dummy,图形稀疏区和密集区的研磨、刻蚀速率会不一致(称为Loading Effect),导致平坦度和尺寸控制变差。
第六类:单元工艺进阶 (Advanced Module Terminology)
Lithography & Etch (光刻与刻蚀)
Overlay (套刻精度):衡量前后两层光刻图形对准的精确度。套刻不准,晶体管就无法正确形成,好比盖楼时二楼盖到了一楼的外面。
Selectivity (选择比):在刻蚀过程中,目标材料的刻蚀速率与非目标材料(如光刻胶或下层薄膜)刻蚀速率的比值。
要点:选择比越高越好,意味着在刻穿目标层的同时,能最大程度地保护下面的功能层和光刻胶“面具”。
Profile / Taper Angle (轮廓 / 斜角):刻蚀后侧壁的形貌。可以是垂直的(Anisotropic),也可以是倾斜的(Tapered),甚至是各向同性的(Isotropic)。
要点:不同的应用需要不同的Profile。例如,接触孔(Contact)需要垂直的侧壁以保证良好填充,而某些斜坡结构则需要特定的角度。
OPC (Optical Proximity Correction / 光学邻近效应校正):在光罩上对图形进行预先的微小扭曲和变形,以补偿光刻过程中因光学衍射导致的图形失真。
要点:没有OPC,你设计的矩形在晶圆上可能会变成哑铃形。这是保证图形保真度的关键。
Thin Film & Thermal (薄膜与热处理)
Step Coverage (台阶覆盖率):薄膜沉积在有高低不平结构的表面时,其在台阶侧壁的厚度与在平坦表面厚度的比值。
要点:差的Step Coverage会导致连接孔内金属断裂或绝缘层空洞,是可靠性的杀手。ALD(原子层沉积)技术就是因其完美的Step Coverage而备受青睐。
Stress (应力):薄膜内部存在的张应力(Tensile)或压应力(Compressive)。
要点:过大的应力会导致晶圆弯曲(Bow/Warp),甚至薄膜开裂、剥落。但我们也会利用应力来提升器件性能,这就是“应变工程”(Strain Engineering)。
RTA (Rapid Thermal Anneal / 快速热退火):一种热处理技术,能在几十秒内将晶圆快速升至高温再快速降温。
要点:相比传统炉管(Furnace)几小时的处理,RTA能实现相同的激活/修复效果,同时有效控制杂质的过度扩散,对于尺寸微缩至关重要。
第七类:良率、缺陷与分析 (Yield, Defect & Analysis)
Yield Excursion / Yield Crash (良率漂移 / 良率崩盘)
解释:指产品良率突然或持续地偏离正常基线(Baseline)。
要点:这是Fab里最紧急的警报。一旦发生,会立即成立跨部门的“作战小组”(Task Force)来解决问题。
D0 / Defect Density (缺陷密度)
解释:单位面积内的缺陷数量。D0是衡量工艺洁净度的核心指标。
要点:D0越高,良率越低。我们持续不断地工作,就是为了把D0降到最低。
Kill Ratio (致命率)
解释:某个特定类型的缺陷导致芯片最终失效的概率。
要点:并非所有缺陷都是致命的。一个大尺寸的颗粒落在有源区,Kill Ratio可能接近100%;而一个小缺陷落在非关键区域,可能就毫无影响。分析Kill Ratio有助于我们优先处理最致命的缺陷问题。
Systematic vs. Random Defect (系统性 vs. 随机性缺陷)
解释:系统性缺陷是有规律的、重复出现的,通常与光罩、设备或特定工艺步骤的设计相关。随机性缺陷是偶然的、无规律分布的,如环境中的颗粒。
要点:解决两者的思路完全不同。系统性缺陷需要从根源上(如修改OPC、优化Recipe)解决;随机性缺陷则需要改善设备维护和工厂环境。
In-line Inspection (在线检测)
解释:在生产过程中的关键步骤后,立刻用设备(如KLA的扫描仪)检查晶圆表面,而不是等到所有工序完成后。
要点:这能让我们在问题发生的早期就发现它,及时拦截有问题的晶圆,并快速定位问题工序,避免整批报废。
第八类:设备与运营 (Equipment & Operations)
MES (Manufacturing Execution System / 制造执行系统)
解释:Fab的“大脑”和“神经中枢”。它追踪每一个Lot的实时位置,控制设备执行正确的Recipe,收集海量的生产数据。
要点:工程师通过MES系统下指令、查数据、Hold Lot。你每天的工作都离不开它。
PM (Preventive Maintenance / 预见性维护)
解释:设备工程师定期对设备进行的清洁、保养和更换耗材的工作。
要点:就像汽车需要定期保养一样。高质量的PM是保证设备稳定运行、降低D0的基础。PM后的设备状态恢复,是我们工艺工程师需要密切监控的。
Hold Lot (扣留批次)
解释:由于发现异常(如SPC OOC、量测超标、高Defect),通过MES系统将一个Lot暂停在当前步骤,禁止其继续流片。
要点:这是止损的关键动作。Hold住的Lot需要工程师进行分析和判定(Disposition),决定是放行(Release)、报废(Scrap)还是重工(Rework)。
OOC / OOS (Out of Control / Out of Spec)
解释:OOC指SPC图上的数据点超出了控制线(UCL/LCL),表明过程发生波动,但结果可能仍在规格内。OOS指测量结果超出了工程规格(USL/LSL),意味着产品已经不合格。
要点:OOC是预警,需要调查原因。OOS是事故,通常需要立即Hold Lot。
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