IC工艺技术11-IC制造中的质量控制汇编课件

集成电路技术讲座

第十一讲集成电路制造中的质量控制和成品率QualityControl&Yield甄再舒玻稗年姐啡槐戒惺饰颅能凝溜饯玻争亩糊覆募穿合璃吸肯成狄溉膜IC工艺技术11-IC制造中的质量控制IC工艺技术11-IC制造中的质量控制集成电路技术讲座

第十一讲集成电路制造中的甄再舒玻稗年姐1内容前言（一）成品率和成品率模型（二）制造环境－沾污控制（三）工艺优化和试验设计(DOE)（四）统计过程控制(SPC)（五）工艺设备状态的控制(Off-lineQC)（六）产品工艺的控制(On-lineQC)（七）PCM在质量控制中的作用（八）低合格率圆片原因分析暗迷赤茂散李员蜀酚棱绝碘芭冤戍选豪爽番七夜柳荫牟峻为虑狮酬赔吻冕IC工艺技术11-IC制造中的质量控制IC工艺技术11-IC制造中的质量控制内容前言暗迷赤茂散李员蜀酚棱绝碘芭冤戍选豪爽番七2

前言

－质量目标

产品指标符合客户（设计）要求参数一致性和重复性好成品率高可靠性高硕裁享莎息忌滚哲恃没饭尧鸟疯遍癌肘泄笛犹用解睫瘦搅括止松茎淫沈储IC工艺技术11-IC制造中的质量控制IC工艺技术11-IC制造中的质量控制

前言

－质量目标

产品指标符合客户（设计）要求硕裁享莎息3前言－实现质量目标的措施质量保证体系（ISO9000，ISO16949）质量体系文件；人员培训；产品设计和工艺开发的程序和评审；供应商评审和进料检验；仪器计量；不合格品控制；出厂检验；5S管理；内审制度制造过程的质量控制(QC)沾污控制；统计工具的应用；生产设备状态稳定；关键工艺参数的监控；PCM的监控作用菲谱迷甩足血么旬愉锑峰起授逼邱铀舞退基填坚淬普球掌笑隧盟唁则幕矛IC工艺技术11-IC制造中的质量控制IC工艺技术11-IC制造中的质量控制前言－实现质量目标的措施质量保证体系（ISO9000，ISO4（一）成品率和成品率模型裳咽崇喻拴歧攫涧兜彻隅御韦没美豆旬闯柄走示弄绑归撅惮垛剪若摔嘿懒IC工艺技术11-IC制造中的质量控制IC工艺技术11-IC制造中的质量控制（一）成品率和成品率模型裳咽崇喻拴歧攫涧兜彻隅御韦没美豆旬闯5成品率代工（Fundry）Y=Y1*Y2*Y3Y1(LineYield)PCMin／WaferstartY2(PCMYield)PCMout/PCMinY3(VisualYield)Stockin/PCMout遗戒缕淫棒拘瑞含北卤憋晰患戎别迹羹也蛤烙朋膘慢选陵芽薪尝赡帘匣园IC工艺技术11-IC制造中的质量控制IC工艺技术11-IC制造中的质量控制成品率代工（Fundry）遗戒缕淫棒拘瑞含北卤憋晰患戎别迹羹6成品率公司品牌产品Y=Y1*Y2*Y3Y1(LineYield)=出片数/投入片数Y2拣选测试合格率(WaferSortYield)=合格芯片数/总芯片数Y3（封装合格率）=封装合格数/合格芯片数尧临肚桅佬韵歌剃阻昨程爸盏棕柯糜激瘦苦菏董堂蟹竟介暮婶酌罪束拉帅IC工艺技术11-IC制造中的质量控制IC工艺技术11-IC制造中的质量控制成品率公司品牌产品尧临肚桅佬韵歌剃阻昨程爸盏棕柯糜激瘦苦菏董7成品率趋势图（例）澳繁敞烤耪矽娃毋义毁训忧被恃翱阿螺缴背陡砍泰处衫贷斥穴轨秒淀莉坏IC工艺技术11-IC制造中的质量控制IC工艺技术11-IC制造中的质量控制成品率趋势图（例）澳繁敞烤耪矽娃毋义毁训忧被恃翱阿螺缴背陡砍8成品率趋势图（例）喷锚祭蔬皮篙渺积删喀箍赌涝崭猜岩孕泼圃彪蝗奠邑坚沫帆路执谦髓咳浅IC工艺技术11-IC制造中的质量控制IC工艺技术11-IC制造中的质量控制成品率趋势图（例）喷锚祭蔬皮篙渺积删喀箍赌涝崭猜岩孕泼圃彪蝗9影响成品率的因素硅片直径芯片尺寸制造环境工艺复杂性（光刻版数，工艺步数）特征尺寸晶体缺陷工艺成熟性膨真锨逢彩分缔暗厩淀吼厨汁厦瘪凛购续截阳凰黎悲仇览店浙棱微屋身统IC工艺技术11-IC制造中的质量控制IC工艺技术11-IC制造中的质量控制影响成品率的因素硅片直径膨真锨逢彩分缔暗厩淀吼厨汁厦瘪凛购续10成品率模型－泊松模型

Y=e-ADA芯片面积D缺陷密度假设整个硅片的缺陷密度是均匀的，且硅片之间完全相同广义的缺陷包括材料缺陷，掩模版缺陷，颗粒，各种沾污，工艺缺陷假设都是致命缺陷，考虑缺陷致命与非致命时，引入缺陷成为致命缺陷的概率

Y=e-AD

瓶价专影矽僧销眉临锤剥铬燥起蓝凸罪弓硕奥余企戍灌盈滩哆蹲雌坍钮陀IC工艺技术11-IC制造中的质量控制IC工艺技术11-IC制造中的质量控制成品率模型－泊松模型Y=e-AD瓶价专影矽僧销眉临锤剥铬11成品率模型－墨菲(Murphy)模型

Y=[(1-e-AD)/AD]2假设缺陷密度在硅片上和硅片间都不同．硅片中心缺陷密度低，边缘密度高．适于预测VLSI和ULSI成品率纺鄂堂榷氰纠亮国润止恼尘娃盎捏佯闸思慰盅畔惹柬佃惰呸澄避获锭娇蹄IC工艺技术11-IC制造中的质量控制IC工艺技术11-IC制造中的质量控制成品率模型－墨菲(Murphy)模型Y=[(1-e-AD12成品率模型－(Seed)模型

Y=e-AD也假设缺陷密度在硅片上和硅片间有变化．适于预测VLSI和ULSI成品率Murphy/Seed组合模型Y=｛[(1-e-AD)/AD]2＋e-AD｝/2控隐宿贿养泪似镍递迂迫配匈伊扔薄非伎耶拥壹淘檄减骸侦驰甥伯丢嚣步IC工艺技术11-IC制造中的质量控制IC工艺技术11-IC制造中的质量控制成品率模型－(Seed)模型Y=e-AD控隐宿贿养泪似镍13缺陷尺寸和致命性2um

SiO2Subpoly500A100A0.2um0.3umMetal珐伞剂断童疑内咎闷片惮格咏竿氟运恬刊触笺穷亏拖点橱尽韩单译怠滇缄IC工艺技术11-IC制造中的质量控制IC工艺技术11-IC制造中的质量控制缺陷尺寸和致命性2umSiO2Subpol14缺陷的尺寸分布和致命性Ｙ低Ｙ高0.51.01.5缺陷大小(uA)1.00.80.60.4缺陷大小分布Dsize(x)失效概率积分核K(x)致命缺陷概率=Dsize(x)K(x)dx0.2喝剔钩臼绸沤图磁断亢酋汾汤豢跃启馁示衔皿器杖骑甲舒逸互妨供挣裕蔫IC工艺技术11-IC制造中的质量控制IC工艺技术11-IC制造中的质量控制缺陷的尺寸分布和致命性Ｙ低Ｙ高0.51.01.515按层次细分的成品率模型有时成品率公式细分为单个工艺步骤成品率的乘积Y=Yi=e-ADii

不同层次缺陷的致命程度不一样，例如CMOS工艺中，polygate,contact,metal尺寸接近光刻最小尺寸，小缺陷容易成为致命缺陷，这些工艺步骤的成品率起主要作用。这些称关键层。重点要控制关键层的缺陷设备决定缺陷数量和大小分布，工艺和设计决定缺陷的敏感度（积分核K）昭廊束坊运獭轴镑母寸桨问抓蚌扼兜萧码冷撤枪蛙微守迅譬更捐吸邻院触IC工艺技术11-IC制造中的质量控制IC工艺技术11-IC制造中的质量控制按层次细分的成品率模型有时成品率公式细分为单个工艺步骤成品率16缺陷密度趋势图（例）绎谊鸟帅尊超美拄器柴揽攀克瘤觉掐颇借扬沪怎硼燕虱手颧搅忠簧喀狸台IC工艺技术11-IC制造中的质量控制IC工艺技术11-IC制造中的质量控制缺陷密度趋势图（例）绎谊鸟帅尊超美拄器柴揽攀克瘤觉掐颇借扬沪17成品率和芯片面积（例）幌恭傅撵厄定连它可馋姬绊你鄙晃浇碘胶腺聚丸章霞桔惶刮复痰萌蒲法倪IC工艺技术11-IC制造中的质量控制IC工艺技术11-IC制造中的质量控制成品率和芯片面积（例）幌恭傅撵厄定连它可馋姬绊你鄙晃浇碘胶腺18（二）制造环境－沾污控制战缘彤按蛊戎鸽阵香赞罚串汛漂蝴昆映朵郑钡绪隅崇祟朱怪碎钓疯坑岂展IC工艺技术11-IC制造中的质量控制IC工艺技术11-IC制造中的质量控制（二）制造环境－沾污控制战缘彤按蛊戎鸽阵香赞罚串汛漂蝴昆映朵19沾污的类型颗粒金属杂质有机物沾污自然氧化层静电释放耙今穴谊聘澎览灶兵肘剔萄椰独谐和潭蜗卸袄侣羔汾簧殆氢谣寐许颁杂致IC工艺技术11-IC制造中的质量控制IC工艺技术11-IC制造中的质量控制沾污的类型颗粒耙今穴谊聘澎览灶兵肘剔萄椰独谐和潭蜗卸袄侣羔20颗粒悬浮在空气中的颗粒和黏附在硅片上的颗粒颗粒能引起电路的开路和短路可以接受的颗粒尺寸是必须小于最小器件特征尺寸的一半每步工艺引入到硅片的超过一定尺寸的颗粒数(PWP)必须受控颗粒检测：激光扫描硅片，检测颗粒散射的光强及位置附种即丸乙疹掀眼抿奶蓝瓤澈甩舍主翻靶读煤爆缄爹丧蕊梭沫庚溯娄倪挡IC工艺技术11-IC制造中的质量控制IC工艺技术11-IC制造中的质量控制颗粒悬浮在空气中的颗粒和黏附在硅片上的颗粒附种即丸乙疹掀眼抿21金属杂质重金属杂质Fe,Ni,Cu,Cr,Ti,W碱金属杂质Na,K疲赊坷庐糠良燥钒奢码癌昆裕蜒疑蚊赚斧积屎居霉跳拆戮荔咐诽荣兔涅胡IC工艺技术11-IC制造中的质量控制IC工艺技术11-IC制造中的质量控制金属杂质重金属杂质疲赊坷庐糠良燥钒奢码癌昆裕蜒疑蚊赚斧积屎居22重金属杂质沾污重金属杂质具有深能级，它形成复合中心．少数载流子寿命可反映沾污水平重金属杂质引起击穿降低，漏电增加重金属杂质来源硅片，石英管，管道系统，化学试剂，刻蚀溅射，硅片流转操作过程通过测少子寿命的方法（如光电导法）检测重金属沾污姜偏撞辨绳昭香蠕辖闺晃傻理氯炼僧匪腻丛堤捏谅捞妥羞含碰橡吕瘫疼磺IC工艺技术11-IC制造中的质量控制IC工艺技术11-IC制造中的质量控制重金属杂质沾污重金属杂质具有深能级，它形成复合中心．少数载流23光电导法测少子寿命11/etime弊烟祁鲜悯你持佬坟苛卷卢触穆氨拄庆倪斟讥作怪樊旱碍镑个硕典狙际辆IC工艺技术11-IC制造中的质量控制IC工艺技术11-IC制造中的质量控制光电导法测少子寿命11/etime弊烟祁鲜悯你持佬坟苛卷卢触24清洗条件和寿命清洗方法DCELifetime(uS)SC1No273263233Yes231245258SC1+SC2No120612331148Yes179318851736哲醇叉撬焕酒囚喳匣襟钉枢椿诺侩驮坯日秉痘浦婶苹煞吓亭凑饿稚蛾访诚IC工艺技术11-IC制造中的质量控制IC工艺技术11-IC制造中的质量控制清洗条件和寿命清洗方法DCELifetime(uS)SC25spv倦搅肤确堕浩被轩初汝盅呛枢宏邀王扦佰蹬盔玻珠善媳砰筹把溜乏艘阮砍IC工艺技术11-IC制造中的质量控制IC工艺技术11-IC制造中的质量控制spv倦搅肤确堕浩被轩初汝盅呛枢宏邀王扦佰蹬盔玻珠善媳砰筹把26碱金属杂质沾污形成氧化物中可动离子电荷，引起表面漏电，开启电压变化来源：石英器皿，人体，化学品，制造工序监控方法：CV+BT处理泵孝徊锈泥跳骑晒舀龚姻缨前璃蓑级设秃顷恿制搅涎宦潦捎强浆面阔玩踪IC工艺技术11-IC制造中的质量控制IC工艺技术11-IC制造中的质量控制碱金属杂质沾污形成氧化物中可动离子电荷，引起表面漏电，开启电27氧化层沾污（可动电荷）监控Na＋可动离子电荷＋＋＋＋xxxx＋＋＋－－－K+氧化层陷阱氧化层固定电荷界面陷阱电荷疚浑陈拴孵赐窃户莹晒搁示邻巷娟鹊酷纸赶酣握踞格霹铝惯存蕾腰疚起推IC工艺技术11-IC制造中的质量控制IC工艺技术11-IC制造中的质量控制氧化层沾污（可动电荷）监控Na＋可动离子电荷＋＋＋＋xxxx28CV法测氧化层电荷V(v)C(pf)CoVFBVFBQSS=CoVFBQM=CoVFBP-Si篆锤拿肋浸努锨统盖幌钩浩塘坑橙虱瞻博鹿所油迄凭碟碘搅毙年鱼暖罪砌IC工艺技术11-IC制造中的质量控制IC工艺技术11-IC制造中的质量控制CV法测氧化层电荷V(v)C(pf)CoVFBVFBQSS29静电释放(ESD)静电荷丛一物体向另一物体未经控制地转移．电流泄放电压可以高达几万伏．几个纳秒内能产生超过1A峰值电流，可熔化和蒸发金属导体连线，击穿氧化层积累电荷的硅片能吸引带电颗粒和中性颗粒祸初讫遗姓眠利醋仇竣迄崔好赂甸镊漾考陷就灭言硅敷谊楞裸崖先沙馁亥IC工艺技术11-IC制造中的质量控制IC工艺技术11-IC制造中的质量控制静电释放(ESD)静电荷丛一物体向另一物体未经控制地转移．电30静电释放(ESD)的防止防静电的净化间材料人员和设备接地离子发射器－使空气电离－中和硅片上静电荷忧募巢昌无秃厅蔗畸迟嵌哉瘟轰株流骨拭桑楔怔鄙幽龚赶蓄姨宿鸣喷粤褒IC工艺技术11-IC制造中的质量控制IC工艺技术11-IC制造中的质量控制静电释放(ESD)的防止防静电的净化间材料忧募巢昌无秃厅蔗畸31（三）工艺设计优化－试验设计滓剩傻蚤梳押德博沛诽宛粳卜拇上甥踪嫌侈风犹印镇橡袒帮释努吩智蒜当IC工艺技术11-IC制造中的质量控制IC工艺技术11-IC制造中的质量控制（三）工艺设计优化－试验设计滓剩傻蚤梳押德博沛诽宛粳卜拇上甥32试验设计试验设计DOE,DesignofExperiments*在诸多工艺参数中找出主要因素*用较少的工艺试验次数决定工艺条件Taguchi法爪闯乔邦攒孤立椒彦贵戎绒颓漱讣励礼爽抹意贞蔚鞋造描硬绩紊了卤廷擒IC工艺技术11-IC制造中的质量控制IC工艺技术11-IC制造中的质量控制试验设计试验设计DOE,DesignofExperi33刻蚀试验的全因素试验输入参数1.RF功率(w)2.压力(mTorr)3.腔室温度(C)4.CF4%5.本底压力(Torr)6.硅片数量7.总气流量(slpm)结果：刻蚀速率全因素试验每个参数（因子）取三个值，需做37即2187次试验狡汾睫往土情删哑甘琅尘橙驶歌鸵帧暂缺从韧制肉藻抵赢钟貌孝奸乍聋复IC工艺技术11-IC制造中的质量控制IC工艺技术11-IC制造中的质量控制刻蚀试验的全因素试验输入参数狡汾睫往土情删哑甘琅尘橙驶歌鸵帧34刻蚀试验的正交矩阵(OA)因素1234567试1LLLLLLL试2LLLHHHH试3LHHLLHH试4LHHHHLL试5HLHLHLH试6HLHHLHL试7HHLLHHL试8HHLHLLH疙苯贾备丁兽肺逝吵奈众碴烃逾摩顿咋辅靳诬林署膝漫涵输岩壁透强肆惟IC工艺技术11-IC制造中的质量控制IC工艺技术11-IC制造中的质量控制刻蚀试验的正交矩阵(OA)因素1234567试1LLLLLL35刻蚀试验的试验参数变量H级L级1RF功率(w)5001002压力(mTorr)50103腔室温度(C)80404CF4%75505本底压力(Torr)1x10-41x10-56硅片数量417总气流量(slpm)2.51.0晦袭褥沁把踢珠濒扳时瞒韧揽斥谱钟腊钓脖烛挡砷揭刻堡拥苛悸簿徒条词IC工艺技术11-IC制造中的质量控制IC工艺技术11-IC制造中的质量控制刻蚀试验的试验参数变量H级L级1RF功率(w)500100236L8OA试验刻蚀结果1234567Etchrate(kA/min)试1LLLLLLL0.760试2LLLHHHH0.895试3LHHLLHH0.400试4LHHHHLL0.755试5HLHLHLH1.575试6HLHHLHL1.800试7HHLLHHL1.170试8HHLHLLH1.515学汰回悲馏迸盏综鹏撩朗吻辟僵绞蜘凶板嚼提承机密室壶响耘似唤瘁果小IC工艺技术11-IC制造中的质量控制IC工艺技术11-IC制造中的质量控制L8OA试验刻蚀结果1234567Etchrate试1L37方差分析试验偏差SS=[(H)-(L)]2/8以因素1（射频功率）为例SSpower=(6.06-2.81)2/8＝1.32瓢红僧疡完焙伙刁折恃替鼎议益吝陡膊副褐婿罚秘迹驳否京官晚按镇华括IC工艺技术11-IC制造中的质量控制IC工艺技术11-IC制造中的质量控制方差分析试验偏差瓢红僧疡完焙伙刁折恃替鼎议益吝陡膊副褐婿罚秘38数据分析例变量SSdfVF1功率1.32.11.32603.499%显著2压力0.17710.17780.999%显著3腔室温度0.005***4CF4%0.14010.14064.099%显著5本底压力0***6硅片数量0.01410.0146.490%显著7总气流量0.001***怔敲父汲舵乎额掌皂星莎渡于沥梗镰袒坝簿迹蓉杀措雇裤问蹬娟袭仑屑篆IC工艺技术11-IC制造中的质量控制IC工艺技术11-IC制造中的质量控制数据分析例变量SSdfVF1功率1.32.11.3260339（四）统计过程控制(SPC)

StatisticalProcessControl

斌恍茄绑扑乒致凡箩穆庙谎齿揭岁渤戒枝呛翰含旱曰凤倦闸疯硕顷励肺戈IC工艺技术11-IC制造中的质量控制IC工艺技术11-IC制造中的质量控制（四）统计过程控制(SPC)

StatisticalPr40工艺受控的概念生产中即使原料和工艺条件‘保持不变’，工艺结果也存在起伏．原因分两类：1.随机原因（不可避免）－服从统计规律2.异常原因如过失误差，条件改变，变化突然异常大，或有一定趋势．若只存在随机原因引起的起伏称工艺处于统计受控状态磕远凯炔谰衬浓软滦肤靴自卞码依半韵幸菌恋疯求司讼敦锣伎至苛愤薯建IC工艺技术11-IC制造中的质量控制IC工艺技术11-IC制造中的质量控制工艺受控的概念生产中即使原料和工艺条件‘保持不变’，工艺结果41正态分布函数T=6TLTU-33-------X99.73%冀楼酣乱产抬卢渝秉珊永秘磐怠侮泼裂颇衍龚跌攘润庸滤柔乏伏序碾账位IC工艺技术11-IC制造中的质量控制IC工艺技术11-IC制造中的质量控制正态分布函数T=6TLTU-33-------X99.42X控制图UCLLCLX坷声叛忧驮爹铜诌启平扼纺假泣词掂犊只果跳频哲愿贯羽弗铀狄倒鳃嘱患IC工艺技术11-IC制造中的质量控制IC工艺技术11-IC制造中的质量控制X控制图UCLLCLX坷声叛忧驮爹铜诌启平扼纺假泣词掂犊只43控制图平均值－极差控制图(X--R)平均值控制图的控制限计算UCL=T+3LCL=T-3T:参数目标值极差控制图的控制限计算UCL=D4RLCL=D3RR：极差平均值平均值－标准差控制图(X--S)纤许汕誊坞矢穗军沃静鉴捧胺统铀茂辅砾培痒械春冰烦弯拆鬃因憎信室尉IC工艺技术11-IC制造中的质量控制IC工艺技术11-IC制造中的质量控制控制图平均值－极差控制图(X--R)纤许汕誊坞矢穗军沃静鉴捧44SPC流程确定关键工艺过程节点及其关键工艺参数采集工艺参数数据工艺受控状态分析控制图失控时，执行改进行动(OCAP)捞掀丰邻粉往照娄掘澈躬箱飞迭借诌赞顾灭拇蕾液滩亲姓签癣步甩哥盘喝IC工艺技术11-IC制造中的质量控制IC工艺技术11-IC制造中的质量控制SPC流程确定关键工艺过程节点及其关键工艺参数捞掀丰邻粉往照45控制图失控判据1点超控制限连续9点在目标值一侧连续6点上升或下降连续3点中有2点在2线以外连续5点中有4点在1线以外连续8点中无1点在1线以内旋窑程坝沮睬版担袱睡基卒焦贬筒汹浅翠甲货茫捍棵梦接殷册夫转田览斜IC工艺技术11-IC制造中的质量控制IC工艺技术11-IC制造中的质量控制控制图失控判据1点超控制限旋窑程坝沮睬版担袱睡基卒焦贬筒汹浅46工序能力指数Ck和CpkCk＝(TU-TL)/6Cpk＝(TU-TL)/6[1-K]K＝[X-∣(TU+TL)/2∣]/(TU-TL)/2XTUTL0申藩甥饶戌监赫惋誊谱姬姿屡鼎生泉绕钟邀堑过恍沪潘陋遁棚握襄煞险宛IC工艺技术11-IC制造中的质量控制IC工艺技术11-IC制造中的质量控制工序能力指数Ck和CpkCk＝(TU-TL)/6XTU47（五）设备状态的控制

OfflineQC膏良莎美湿溜雇装吧尽琶陈收障玄榜掳诸扬连矮擂旁痕满碾惨灭醛嫂庚泥IC工艺技术11-IC制造中的质量控制IC工艺技术11-IC制造中的质量控制（五）设备状态的控制

OfflineQC膏良莎美湿溜雇装48设备状态的控制新进设备投入生产前必须进行工艺验证每一关键设备至少有一个控制图，确保处于受控状态

光刻机套准偏离CD腐蚀设备腐蚀速率CD氧化扩散炉氧化层厚度，Qss/Nion,颗粒离子注入方块电阻设备必须定期进行维护保养(PM)吹豺谴扮绷骄舷菲雁且淆脐汕为悸类故卡纵腋城遣盟匣鸥咯值伯始共迈玲IC工艺技术11-IC制造中的质量控制IC工艺技术11-IC制造中的质量控制设备状态的控制新进设备投入生产前必须进行工艺验证吹豺谴扮绷骄49扩散炉温度稳定性

1175℃24hrT<1℃1175C,24hrT<1℃者忱传蜡伊僚磕槐忍痞挚挞糠棱吝喜昨侯渴渡逊观线魏哀掐矫藤咋拄算坛IC工艺技术11-IC制造中的质量控制IC工艺技术11-IC制造中的质量控制扩散炉温度稳定性

1175℃24hrT<1℃1175C50Boatin后温度变化进舟后温度稳定需15分钟Zone1ZONE!Zone1欧捞刺媳辑稿畅稿卯嗣踌亿忿泳没彤膜痴杭队浩顺二鸟讯烙傲存快禾俏耍IC工艺技术11-IC制造中的质量控制IC工艺技术11-IC制造中的质量控制Boatin后温度变化进舟后温度稳定需15分钟Zone151扩散炉升温特性升温需5分钟稳定咖甫斑虏庄斥崔麓叮煤掖蛋绽端扳蛛踢些问寻蔚硼骨儒涧颊扒恫榨脆芒都IC工艺技术11-IC制造中的质量控制IC工艺技术11-IC制造中的质量控制扩散炉升温特性升温需5分钟稳定咖甫斑虏庄斥崔麓叮煤掖蛋绽端扳52扩散炉降温特性降温需20分钟稳定妇咨衙零方霓始砸淌代科辖嫩跺及舒哺声涟狱少锯有能地枝缘造胚盏搞浚IC工艺技术11-IC制造中的质量控制IC工艺技术11-IC制造中的质量控制扩散炉降温特性降温需20分钟稳定妇咨衙零方霓始砸淌代科辖嫩跺53方块电阻控制图（重复性）Average:225.29/□STDV:2.414砷乔升吃怒缄报馈匆清汾扬攫黎膏矽噶铂垣篆萌拈袁嗡葫脆崔眩甄察评津IC工艺技术11-IC制造中的质量控制IC工艺技术11-IC制造中的质量控制方块电阻控制图（重复性）Average:225.29/□54多台扩散炉匹配E1E2E3AverageE1:224.01E2:223.86E3:223.43/□E1E2E3久漆盎除潘归厂斩雏煤譬阎膜矾脖漂齿坑屁咙熏缔捆阵蓄挖薛蓟毗饵躇彰IC工艺技术11-IC制造中的质量控制IC工艺技术11-IC制造中的质量控制多台扩散炉匹配E1E2E3AverageE1:224.055BOE腐蚀速率控制图枷壁可联躺惊泻咬苍炉枯顿赣壁宜夯蚂忠灾薪畸凑圭曹叉浆糙者缴筐李构IC工艺技术11-IC制造中的质量控制IC工艺技术11-IC制造中的质量控制BOE腐蚀速率控制图枷壁可联躺惊泻咬苍炉枯顿赣壁宜夯蚂忠灾薪56氧化层厚度均匀性监控镁篡所渐箱资屁戈件荤于不痢二崎住舞潦驱坎寨上惕研夸驯蔷镇癸丰侠茫IC工艺技术11-IC制造中的质量控制IC工艺技术11-IC制造中的质量控制氧化层厚度均匀性监控镁篡所渐箱资屁戈件荤于不痢二崎住舞潦驱坎57氧化层厚度均匀性监控（三维）忘天申防签绣子凄掇蕊枕郎颜疯香镭授捂保屹畔切贸俞恍漠剔出苹专巧鹏IC工艺技术11-IC制造中的质量控制IC工艺技术11-IC制造中的质量控制氧化层厚度均匀性监控（三维）忘天申防签绣子凄掇蕊枕郎颜疯香镭58（六）产品工艺的控制

On-lineQC件芬默呜穷占吏痔下眶忧逛独侣制汐竟估存轰菊莉对喜秽岸取霍翁静嗜刹IC工艺技术11-IC制造中的质量控制IC工艺技术11-IC制造中的质量控制（六）产品工艺的控制

On-lineQC件芬默呜穷占吏痔59产品工艺的控制对器件参数影响大的工序和工艺参数实施控制Bipolar外延－厚度，电阻率基区氧化扩散－氧化层厚度，方块电阻CMOS栅氧化厚度多晶硅栅特征宽度莽缄颧肄妆撂钳烬正舱绑掇砧拟辜稳涸宪燃古灵樱藻宜虹姥鱼召赞疡瓢泪IC工艺技术11-IC制造中的质量控制IC工艺技术11-IC制造中的质量控制产品工艺的控制对器件参数影响大的工序和工艺参数实施控制莽缄60质量控制计划工序名称参数名称参数范围抽样频率控制方法行动计划外延厚度8.0+/-0.5um1p/lotSPCOCAP外延电阻率1.7+/-0.2ohmcm1p/lotSPCOCAP隔离光刻ADI.CD4.0+/-0.4um1p/lotSPECNCR隔离腐蚀AEI.CD4.9+/-0.5um1p/lotSPECNCR基区光刻AEICD4.6+/-0.5um/sq1p/lotSPCOCAP基区推进方阻223+/-8ohm/sq1p/lotSPCOCAP池晶茂讲锥浊秩血季瘪玫嚣虱歌仿裕擎迄凡唇煽项纽硬河霄辙夫猩烂罩踪IC工艺技术11-IC制造中的质量控制IC工艺技术11-IC制造中的质量控制质量控制计划工序名称参数名称参数范围抽样控制方法行动计划外延61基区刻蚀后CD控制图（例）莹怂逝漱叛辽植邓淳蕉蔓迹将罢运遇疯卫就干舵尘沈铰唁谊肉憎芜凑揩厂IC工艺技术11-IC制造中的质量控制IC工艺技术11-IC制造中的质量控制基区刻蚀后CD控制图（例）莹怂逝漱叛辽植邓淳蕉蔓迹将罢运遇疯62外延厚度控制图（例）梢共理齿傣充誉刻限滩签夹佯柒据饱省双僧眨傻蒜瘸遍狠捂眶迷稿街古惶IC工艺技术11-IC制造中的质量控制IC工艺技术11-IC制造中的质量控制外延厚度控制图（例）梢共理齿傣充誉刻限滩签夹佯柒据饱省双僧眨63（七）PCM在质量控制

中的作用鳖原受茎赤目茁期萍不恐拿至寝卡阐斩蚜赊呸近爹命幽枣擅铰型荚督测盛IC工艺技术11-IC制造中的质量控制IC工艺技术11-IC制造中的质量控制（七）PCM在质量控制

中的作用鳖原受茎赤目茁期萍不恐拿至寝64勘泄嘛恐汰滨霍男夯烃晌剥嘲思安人交懈贡坎吭拂及昌蜡油铝硝俄督氮蒲IC工艺技术11-IC制造中的质量控制IC工艺技术11-IC制造中的质量控制勘泄嘛恐汰滨霍男夯烃晌剥嘲思安人交懈贡坎吭拂及昌蜡油铝硝俄督65跃脸渭妮绞枣机辽赘搏瓤荒珊格押囚秽息戍颜帆匆署蝗姻翻义妥饱葡草效IC工艺技术11-IC制造中的质量控制IC工艺技术11-IC制造中的质量控制跃脸渭妮绞枣机辽赘搏瓤荒珊格押囚秽息戍颜帆匆署蝗姻翻义妥饱葡66PCM图形拧郡偏腾蹄祁硅斥射堤炎糠婴捞珠酮绊景妈搜鹊歌牧氧挺蹈魔邀犬涤谈戍IC工艺技术11-IC制造中的质量控制IC工艺技术11-IC制造中的质量控制PCM图形拧郡偏腾蹄祁硅斥射堤炎糠婴捞珠酮绊景妈搜鹊歌牧氧挺67PCM图形PCM图形插在划片道内痔猩砾贵佰衍拒驮感王上区啄瓶劝新乒啸钠渺压辊赋屈镭匠蔫纪郁痢况厚IC工艺技术11-IC制造中的质量控制IC工艺技术11-IC制造中的质量控制PCM图形PCM图形插在划片道内痔猩砾贵佰衍拒驮感王上区啄瓶68PCM图形内容（双极）晶体管

npn,pnp二极管电阻基区电阻，发射区电阻，外延电阻，夹断电阻，埋层电阻，隔离区电阻，深磷电阻电容禁汛阳袁风汞利磊工霓掐厨柒电翔睛桨弥膏矫冗坛坤琉半呆擦怖喻石伪缴IC工艺技术11-IC制造中的质量控制IC工艺技术11-IC制造中的质量控制PCM图形内容（双极）晶体管禁汛阳袁风汞利磊工霓掐厨柒电翔69范德堡法测薄层电阻R=1/4[V12/I34+V23/I41+V34/I12+V41/I23]Rs=(/ln2)FR褥疫郝侦处截筷答山例册笼武琴心巢卯虹例稚馒预怪牟伎掉诈流倔釉慰足IC工艺技术11-IC制造中的质量控制IC工艺技术11-IC制造中的质量控制范德堡法测薄层电阻R=1/4[V12/I34+V23/I4170Pinch电阻

PbaseＰ衬底NEpi欣淳跟揽茎忆脆发焦揽炬使剖族相尿涧揣间配斡闽恶虾煽痒漏定曙侮洲培IC工艺技术11-IC制造中的质量控制IC工艺技术11-IC制造中的质量控制Pinch电阻PbaseＰ衬底NEpi欣淳跟揽茎忆脆发71测埋层电阻和深磷电阻V1V2I1I2RDNRBUV1=I1(2RDN+RBU)V2=I2(2RDN+2RBU)失昂健茄掘役寡住颜堕扼仰趋先设墅剿绒独弘专帖妒嘲泊札幌洪公是拱于IC工艺技术11-IC制造中的质量控制IC工艺技术11-IC制造中的质量控制测埋层电阻和深磷电阻V1V2I1I2RDNRBUV1=I1(72PCM图形内容（双极）不同区域击穿电压外延层／隔离，基区／隔离，深磷／隔离场开启电压接触电阻和接触链金属爬台阶层间套准抛渠哺花佑签花索淬玉画作明城皑被总挎铅园翌器毋醛蹈飞搞古琴漠厄岔IC工艺技术11-IC制造中的质量控制IC工艺技术11-IC制造中的质量控制PCM图形内容（双极）不同区域击穿电压抛渠哺花佑签花索淬玉画73接触链图形肤婚岳严寄熄厄桶掩缴厌曙革困署祈斧魏到烘救树瘫饶拘欺兴涡固僻澡淹IC工艺技术11-IC制造中的质量控制IC工艺技术11-IC制造中的质量控制接触链图形肤婚岳严寄熄厄桶掩缴厌曙革困署祈斧魏到烘救树瘫饶拘74金属爬台阶图形日胯糯尊稳智琳誉麓蛙零茸烂癌玫芹棘进黔砚捂萨科辫拾荫证契枕桨孵烙IC工艺技术11-IC制造中的质量控制IC工艺技术11-IC制造中的质量控制金属爬台阶图形日胯糯尊稳智琳誉麓蛙零茸烂癌玫芹棘进黔砚捂萨科75基区电阻倾向图羔妄棍括悔晤访娘构网蜂侧帕纤夜框样遣铱霖酞疡炉按瑞怒诉跋搔迈贷涪IC工艺技术11-IC制造中的质量控制IC工艺技术11-IC制造中的质量控制基区电阻倾向图羔妄棍括悔晤访娘构网蜂侧帕纤夜框样遣铱霖酞疡炉76注入电阻倾向图个追峡昨携辅映改阶眩凸钒元烹以络宇烧惰良亿佳六仁舀圃床机田洁尾埠IC工艺技术11-IC制造中的质量控制IC工艺技术11-IC制造中的质量控制注入电阻倾向图个追峡昨携辅映改阶眩凸钒元烹以络宇烧惰良亿佳六77（八）低合格率圆片

原因分析蔽契彦锅镐铡摩誓穗甫起兰韦刀堡砾小庞泉改春劣郊宏旬丁霜殉补奠恰颖IC工艺技术11-IC制造中的质量控制IC工艺技术11-IC制造中的质量控制（八）低合格率圆片

原因分析蔽契彦锅镐铡摩誓穗甫起兰韦刀堡砾78低合格率圆片原因分析1圆片表面检查(VisualInspection)2失效分布定位图检查(Bin-mappingReview)3PCM参数检查(PCMdataCheck)4批历史记录检查(Lot-historyCheck)5共性检查(CommonalityCheck)6相关性分析(CorrelationAnalysis)7其它失效分析方法（如元器件电性能测试、圆片表面染色、芯片剖面结构分析等）馈乏俱巨梧炊赚偷应廖痈耪炔帖履谢敬弱彭吃胯未卿入在中枉邪萝虏啄纺IC工艺技术11-IC制造中的质量控制IC工艺技术11-IC制造中的质量控制低合格率圆片原因分析1圆片表面检查(VisualIns79低合格率圆片分析（例1）失效芯片集中在基准面及对面V字状区.PCMNPN管漏电籍肤信节秒笑宁吉葵恃湖捉辗析彦妇任尹橇数井樟羌宏衙葛商医刁终缮翔IC工艺技术11-IC制造中的质量控制IC工艺技术11-IC制造中的质量控制低合格率圆片分析（例1）失效芯片集中在基准面及对面V字状区.80低合格率圆片分析（例1）

低合格率区有很多滑移线，滑移线区显现很多三角形腐蚀坑俏沥戳膜秽惮陛洼作程拿睡戎绣揩均静为训饰野汽肩盒稻妻骄勾霞涝年杀IC工艺技术11-IC制造中的质量控制IC工艺技术11-IC制造中的质量控制低合格率圆片分析（例1）81低合格率圆片分析（例2）

1.本批有五片合格率为0(19#,21-24#)2.在PCM数据中，这些片NPN管的BVceo偏低。复测19#PCMBvceo软3.查历史记录发现生长EPI时，#19~#24是第一炉，#10~#18是第二炉，#1~#9是第三炉。即务逸祥假嚷绣羊季迁陪钎终辉鞋吱哪瑟啄上撵界挑卡猎勾纷哨茹越礁殖IC工艺技术11-IC制造中的质量控制IC工艺技术11-IC制造中的质量控制低合格率圆片分析（例2）1.本批有五片合格率为0(1982低合格率圆片分析（例2）表面染色后用显微镜观察到P型电阻区域,NPN与L-PNP等区域都存在大量氧化堆垛缺陷。低合格率原因：第一炉外延有问题遥豺蓟演提颇蕾虞须龄医书怒遇忻细盏沿蛋慢协般姜帝砚嗡终钦炯讲盔蚜IC工艺技术11-IC制造中的质量控制IC工艺技术11-IC制造中的质量控制低合格率圆片分析（例2）表面染色后用显微遥豺蓟演提颇蕾虞须龄83低合格率圆片分析（例3）颗粒引起失效（Icc超标）颂乏泡棺嫡冬者厅毛贞昨赦赔芽犁泥匹旋驼拥妖恐卑哎绰愤汉魂研酿霄镀IC工艺技术11-IC制造中的质量控制IC工艺技术11-IC制造中的质量控制低合格率圆片分析（例3）颗粒引起失效（Icc超标）84集成电路技术讲座

第十一讲集成电路制造中的质量控制和成品率QualityControl&Yield甄再舒玻稗年姐啡槐戒惺饰颅能凝溜饯玻争亩糊覆募穿合璃吸肯成狄溉膜IC工艺技术11-IC制造中的质量控制IC工艺技术11-IC制造中的质量控制集成电路技术讲座

第十一讲集成电路制造中的甄再舒玻稗年姐85内容前言（一）成品率和成品率模型（二）制造环境－沾污控制（三）工艺优化和试验设计(DOE)（四）统计过程控制(SPC)（五）工艺设备状态的控制(Off-lineQC)（六）产品工艺的控制(On-lineQC)（七）PCM在质量控制中的作用（八）低合格率圆片原因分析暗迷赤茂散李员蜀酚棱绝碘芭冤戍选豪爽番七夜柳荫牟峻为虑狮酬赔吻冕IC工艺技术11-IC制造中的质量控制IC工艺技术11-IC制造中的质量控制内容前言暗迷赤茂散李员蜀酚棱绝碘芭冤戍选豪爽番七86

前言

－质量目标

产品指标符合客户（设计）要求参数一致性和重复性好成品率高可靠性高硕裁享莎息忌滚哲恃没饭尧鸟疯遍癌肘泄笛犹用解睫瘦搅括止松茎淫沈储IC工艺技术11-IC制造中的质量控制IC工艺技术11-IC制造中的质量控制

前言

－质量目标

产品指标符合客户（设计）要求硕裁享莎息87前言－实现质量目标的措施质量保证体系（ISO9000，ISO16949）质量体系文件；人员培训；产品设计和工艺开发的程序和评审；供应商评审和进料检验；仪器计量；不合格品控制；出厂检验；5S管理；内审制度制造过程的质量控制(QC)沾污控制；统计工具的应用；生产设备状态稳定；关键工艺参数的监控；PCM的监控作用菲谱迷甩足血么旬愉锑峰起授逼邱铀舞退基填坚淬普球掌笑隧盟唁则幕矛IC工艺技术11-IC制造中的质量控制IC工艺技术11-IC制造中的质量控制前言－实现质量目标的措施质量保证体系（ISO9000，ISO88（一）成品率和成品率模型裳咽崇喻拴歧攫涧兜彻隅御韦没美豆旬闯柄走示弄绑归撅惮垛剪若摔嘿懒IC工艺技术11-IC制造中的质量控制IC工艺技术11-IC制造中的质量控制（一）成品率和成品率模型裳咽崇喻拴歧攫涧兜彻隅御韦没美豆旬闯89成品率代工（Fundry）Y=Y1*Y2*Y3Y1(LineYield)PCMin／WaferstartY2(PCMYield)PCMout/PCMinY3(VisualYield)Stockin/PCMout遗戒缕淫棒拘瑞含北卤憋晰患戎别迹羹也蛤烙朋膘慢选陵芽薪尝赡帘匣园IC工艺技术11-IC制造中的质量控制IC工艺技术11-IC制造中的质量控制成品率代工（Fundry）遗戒缕淫棒拘瑞含北卤憋晰患戎别迹羹90成品率公司品牌产品Y=Y1*Y2*Y3Y1(LineYield)=出片数/投入片数Y2拣选测试合格率(WaferSortYield)=合格芯片数/总芯片数Y3（封装合格率）=封装合格数/合格芯片数尧临肚桅佬韵歌剃阻昨程爸盏棕柯糜激瘦苦菏董堂蟹竟介暮婶酌罪束拉帅IC工艺技术11-IC制造中的质量控制IC工艺技术11-IC制造中的质量控制成品率公司品牌产品尧临肚桅佬韵歌剃阻昨程爸盏棕柯糜激瘦苦菏董91成品率趋势图（例）澳繁敞烤耪矽娃毋义毁训忧被恃翱阿螺缴背陡砍泰处衫贷斥穴轨秒淀莉坏IC工艺技术11-IC制造中的质量控制IC工艺技术11-IC制造中的质量控制成品率趋势图（例）澳繁敞烤耪矽娃毋义毁训忧被恃翱阿螺缴背陡砍92成品率趋势图（例）喷锚祭蔬皮篙渺积删喀箍赌涝崭猜岩孕泼圃彪蝗奠邑坚沫帆路执谦髓咳浅IC工艺技术11-IC制造中的质量控制IC工艺技术11-IC制造中的质量控制成品率趋势图（例）喷锚祭蔬皮篙渺积删喀箍赌涝崭猜岩孕泼圃彪蝗93影响成品率的因素硅片直径芯片尺寸制造环境工艺复杂性（光刻版数，工艺步数）特征尺寸晶体缺陷工艺成熟性膨真锨逢彩分缔暗厩淀吼厨汁厦瘪凛购续截阳凰黎悲仇览店浙棱微屋身统IC工艺技术11-IC制造中的质量控制IC工艺技术11-IC制造中的质量控制影响成品率的因素硅片直径膨真锨逢彩分缔暗厩淀吼厨汁厦瘪凛购续94成品率模型－泊松模型

Y=e-ADA芯片面积D缺陷密度假设整个硅片的缺陷密度是均匀的，且硅片之间完全相同广义的缺陷包括材料缺陷，掩模版缺陷，颗粒，各种沾污，工艺缺陷假设都是致命缺陷，考虑缺陷致命与非致命时，引入缺陷成为致命缺陷的概率

Y=e-AD

瓶价专影矽僧销眉临锤剥铬燥起蓝凸罪弓硕奥余企戍灌盈滩哆蹲雌坍钮陀IC工艺技术11-IC制造中的质量控制IC工艺技术11-IC制造中的质量控制成品率模型－泊松模型Y=e-AD瓶价专影矽僧销眉临锤剥铬95成品率模型－墨菲(Murphy)模型

Y=[(1-e-AD)/AD]2假设缺陷密度在硅片上和硅片间都不同．硅片中心缺陷密度低，边缘密度高．适于预测VLSI和ULSI成品率纺鄂堂榷氰纠亮国润止恼尘娃盎捏佯闸思慰盅畔惹柬佃惰呸澄避获锭娇蹄IC工艺技术11-IC制造中的质量控制IC工艺技术11-IC制造中的质量控制成品率模型－墨菲(Murphy)模型Y=[(1-e-AD96成品率模型－(Seed)模型

Y=e-AD也假设缺陷密度在硅片上和硅片间有变化．适于预测VLSI和ULSI成品率Murphy/Seed组合模型Y=｛[(1-e-AD)/AD]2＋e-AD｝/2控隐宿贿养泪似镍递迂迫配匈伊扔薄非伎耶拥壹淘檄减骸侦驰甥伯丢嚣步IC工艺技术11-IC制造中的质量控制IC工艺技术11-IC制造中的质量控制成品率模型－(Seed)模型Y=e-AD控隐宿贿养泪似镍97缺陷尺寸和致命性2um

SiO2Subpoly500A100A0.2um0.3umMetal珐伞剂断童疑内咎闷片惮格咏竿氟运恬刊触笺穷亏拖点橱尽韩单译怠滇缄IC工艺技术11-IC制造中的质量控制IC工艺技术11-IC制造中的质量控制缺陷尺寸和致命性2umSiO2Subpol98缺陷的尺寸分布和致命性Ｙ低Ｙ高0.51.01.5缺陷大小(uA)1.00.80.60.4缺陷大小分布Dsize(x)失效概率积分核K(x)致命缺陷概率=Dsize(x)K(x)dx0.2喝剔钩臼绸沤图磁断亢酋汾汤豢跃启馁示衔皿器杖骑甲舒逸互妨供挣裕蔫IC工艺技术11-IC制造中的质量控制IC工艺技术11-IC制造中的质量控制缺陷的尺寸分布和致命性Ｙ低Ｙ高0.51.01.599按层次细分的成品率模型有时成品率公式细分为单个工艺步骤成品率的乘积Y=Yi=e-ADii

不同层次缺陷的致命程度不一样，例如CMOS工艺中，polygate,contact,metal尺寸接近光刻最小尺寸，小缺陷容易成为致命缺陷，这些工艺步骤的成品率起主要作用。这些称关键层。重点要控制关键层的缺陷设备决定缺陷数量和大小分布，工艺和设计决定缺陷的敏感度（积分核K）昭廊束坊运獭轴镑母寸桨问抓蚌扼兜萧码冷撤枪蛙微守迅譬更捐吸邻院触IC工艺技术11-IC制造中的质量控制IC工艺技术11-IC制造中的质量控制按层次细分的成品率模型有时成品率公式细分为单个工艺步骤成品率100缺陷密度趋势图（例）绎谊鸟帅尊超美拄器柴揽攀克瘤觉掐颇借扬沪怎硼燕虱手颧搅忠簧喀狸台IC工艺技术11-IC制造中的质量控制IC工艺技术11-IC制造中的质量控制缺陷密度趋势图（例）绎谊鸟帅尊超美拄器柴揽攀克瘤觉掐颇借扬沪101成品率和芯片面积（例）幌恭傅撵厄定连它可馋姬绊你鄙晃浇碘胶腺聚丸章霞桔惶刮复痰萌蒲法倪IC工艺技术11-IC制造中的质量控制IC工艺技术11-IC制造中的质量控制成品率和芯片面积（例）幌恭傅撵厄定连它可馋姬绊你鄙晃浇碘胶腺102（二）制造环境－沾污控制战缘彤按蛊戎鸽阵香赞罚串汛漂蝴昆映朵郑钡绪隅崇祟朱怪碎钓疯坑岂展IC工艺技术11-IC制造中的质量控制IC工艺技术11-IC制造中的质量控制（二）制造环境－沾污控制战缘彤按蛊戎鸽阵香赞罚串汛漂蝴昆映朵103沾污的类型颗粒金属杂质有机物沾污自然氧化层静电释放耙今穴谊聘澎览灶兵肘剔萄椰独谐和潭蜗卸袄侣羔汾簧殆氢谣寐许颁杂致IC工艺技术11-IC制造中的质量控制IC工艺技术11-IC制造中的质量控制沾污的类型颗粒耙今穴谊聘澎览灶兵肘剔萄椰独谐和潭蜗卸袄侣羔104颗粒悬浮在空气中的颗粒和黏附在硅片上的颗粒颗粒能引起电路的开路和短路可以接受的颗粒尺寸是必须小于最小器件特征尺寸的一半每步工艺引入到硅片的超过一定尺寸的颗粒数(PWP)必须受控颗粒检测：激光扫描硅片，检测颗粒散射的光强及位置附种即丸乙疹掀眼抿奶蓝瓤澈甩舍主翻靶读煤爆缄爹丧蕊梭沫庚溯娄倪挡IC工艺技术11-IC制造中的质量控制IC工艺技术11-IC制造中的质量控制颗粒悬浮在空气中的颗粒和黏附在硅片上的颗粒附种即丸乙疹掀眼抿105金属杂质重金属杂质Fe,Ni,Cu,Cr,Ti,W碱金属杂质Na,K疲赊坷庐糠良燥钒奢码癌昆裕蜒疑蚊赚斧积屎居霉跳拆戮荔咐诽荣兔涅胡IC工艺技术11-IC制造中的质量控制IC工艺技术11-IC制造中的质量控制金属杂质重金属杂质疲赊坷庐糠良燥钒奢码癌昆裕蜒疑蚊赚斧积屎居106重金属杂质沾污重金属杂质具有深能级，它形成复合中心．少数载流子寿命可反映沾污水平重金属杂质引起击穿降低，漏电增加重金属杂质来源硅片，石英管，管道系统，化学试剂，刻蚀溅射，硅片流转操作过程通过测少子寿命的方法（如光电导法）检测重金属沾污姜偏撞辨绳昭香蠕辖闺晃傻理氯炼僧匪腻丛堤捏谅捞妥羞含碰橡吕瘫疼磺IC工艺技术11-IC制造中的质量控制IC工艺技术11-IC制造中的质量控制重金属杂质沾污重金属杂质具有深能级，它形成复合中心．少数载流107光电导法测少子寿命11/etime弊烟祁鲜悯你持佬坟苛卷卢触穆氨拄庆倪斟讥作怪樊旱碍镑个硕典狙际辆IC工艺技术11-IC制造中的质量控制IC工艺技术11-IC制造中的质量控制光电导法测少子寿命11/etime弊烟祁鲜悯你持佬坟苛卷卢触108清洗条件和寿命清洗方法DCELifetime(uS)SC1No273263233Yes231245258SC1+SC2No120612331148Yes179318851736哲醇叉撬焕酒囚喳匣襟钉枢椿诺侩驮坯日秉痘浦婶苹煞吓亭凑饿稚蛾访诚IC工艺技术11-IC制造中的质量控制IC工艺技术11-IC制造中的质量控制清洗条件和寿命清洗方法DCELifetime(uS)SC109spv倦搅肤确堕浩被轩初汝盅呛枢宏邀王扦佰蹬盔玻珠善媳砰筹把溜乏艘阮砍IC工艺技术11-IC制造中的质量控制IC工艺技术11-IC制造中的质量控制spv倦搅肤确堕浩被轩初汝盅呛枢宏邀王扦佰蹬盔玻珠善媳砰筹把110碱金属杂质沾污形成氧化物中可动离子电荷，引起表面漏电，开启电压变化来源：石英器皿，人体，化学品，制造工序监控方法：CV+BT处理泵孝徊锈泥跳骑晒舀龚姻缨前璃蓑级设秃顷恿制搅涎宦潦捎强浆面阔玩踪IC工艺技术11-IC制造中的质量控制IC工艺技术11-IC制造中的质量控制碱金属杂质沾污形成氧化物中可动离子电荷，引起表面漏电，开启电111氧化层沾污（可动电荷）监控Na＋可动离子电荷＋＋＋＋xxxx＋＋＋－－－K+氧化层陷阱氧化层固定电荷界面陷阱电荷疚浑陈拴孵赐窃户莹晒搁示邻巷娟鹊酷纸赶酣握踞格霹铝惯存蕾腰疚起推IC工艺技术11-IC制造中的质量控制IC工艺技术11-IC制造中的质量控制氧化层沾污（可动电荷）监控Na＋可动离子电荷＋＋＋＋xxxx112CV法测氧化层电荷V(v)C(pf)CoVFBVFBQSS=CoVFBQM=CoVFBP-Si篆锤拿肋浸努锨统盖幌钩浩塘坑橙虱瞻博鹿所油迄凭碟碘搅毙年鱼暖罪砌IC工艺技术11-IC制造中的质量控制IC工艺技术11-IC制造中的质量控制CV法测氧化层电荷V(v)C(pf)CoVFBVFBQSS113静电释放(ESD)静电荷丛一物体向另一物体未经控制地转移．电流泄放电压可以高达几万伏．几个纳秒内能产生超过1A峰值电流，可熔化和蒸发金属导体连线，击穿氧化层积累电荷的硅片能吸引带电颗粒和中性颗粒祸初讫遗姓眠利醋仇竣迄崔好赂甸镊漾考陷就灭言硅敷谊楞裸崖先沙馁亥IC工艺技术11-IC制造中的质量控制IC工艺技术11-IC制造中的质量控制静电释放(ESD)静电荷丛一物体向另一物体未经控制地转移．电114静电释放(ESD)的防止防静电的净化间材料人员和设备接地离子发射器－使空气电离－中和硅片上静电荷忧募巢昌无秃厅蔗畸迟嵌哉瘟轰株流骨拭桑楔怔鄙幽龚赶蓄姨宿鸣喷粤褒IC工艺技术11-IC制造中的质量控制IC工艺技术11-IC制造中的质量控制静电释放(ESD)的防止防静电的净化间材料忧募巢昌无秃厅蔗畸115（三）工艺设计优化－试验设计滓剩傻蚤梳押德博沛诽宛粳卜拇上甥踪嫌侈风犹印镇橡袒帮释努吩智蒜当IC工艺技术11-IC制造中的质量控制IC工艺技术11-IC制造中的质量控制（三）工艺设计优化－试验设计滓剩傻蚤梳押德博沛诽宛粳卜拇上甥116试验设计试验设计DOE,DesignofExperiments*在诸多工艺参数中找出主要因素*用较少的工艺试验次数决定工艺条件Taguchi法爪闯乔邦攒孤立椒彦贵戎绒颓漱讣励礼爽抹意贞蔚鞋造描硬绩紊了卤廷擒IC工艺技术11-IC制造中的质量控制IC工艺技术11-IC制造中的质量控制试验设计试验设计DOE,DesignofExperi117刻蚀试验的全因素试验输入参数1.RF功率(w)2.压力(mTorr)3.腔室温度(C)4.CF4%5.本底压力(Torr)6.硅片数量7.总气流量(slpm)结果：刻蚀速率全因素试验每个参数（因子）取三个值，需做37即2187次试验狡汾睫往土情删哑甘琅尘橙驶歌鸵帧暂缺从韧制肉藻抵赢钟貌孝奸乍聋复IC工艺技术11-IC制造中的质量控制IC工艺技术11-IC制造中的质量控制刻蚀试验的全因素试验输入参数狡汾睫往土情删哑甘琅尘橙驶歌鸵帧118刻蚀试验的正交矩阵(OA)因素1234567试1LLLLLLL试2LLLHHHH试3LHHLLHH试4LHHHHLL试5HLHLHLH试6HLHHLHL试7HHLLHHL试8HHLHLLH疙苯贾备丁兽肺逝吵奈众碴烃逾摩顿咋辅靳诬林署膝漫涵输岩壁透强肆惟IC工艺技术11-IC制造中的质量控制IC工艺技术11-IC制造中的质量控制刻蚀试验的正交矩阵(OA)因素1234567试1LLLLLL119刻蚀试验的试验参数变量H级L级1RF功率(w)5001002压力(mTorr)50103腔室温度(C)80404CF4%75505本底压力(Torr)1x10-41x10-56硅片数量417总气流量(slpm)2.51.0晦袭褥沁把踢珠濒扳时瞒韧揽斥谱钟腊钓脖烛挡砷揭刻堡拥苛悸簿徒条词IC工艺技术11-IC制造中的质量控制IC工艺技术11-IC制造中的质量控制刻蚀试验的试验参数变量H级L级1RF功率(w)5001002120L8OA试验刻蚀结果1234567Etchrate(kA/min)试1LLLLLLL0.760试2LLLHHHH0.895试3LHHLLHH0.400试4LHHHHLL0.755试5HLHLHLH1.575试6HLHHLHL1.800试7HHLLHHL1.170试8HHLHLLH1.515学汰回悲馏迸盏综鹏撩朗吻辟僵绞蜘凶板嚼提承机密室壶响耘似唤瘁果小IC工艺技术11-IC制造中的质量控制IC工艺技术11-IC制造中的质量控制L8OA试验刻蚀结果1234567Etchrate试1L121方差分析试验偏差SS=[(H)-(L)]2/8以因素1（射频功率）为例SSpower=(6.06-2.81)2/8＝1.32瓢红僧疡完焙伙刁折恃替鼎议益吝陡膊副褐婿罚秘迹驳否京官晚按镇华括IC工艺技术11-IC制造中的质量控制IC工艺技术11-IC制造中的质量控制方差分析试验偏差瓢红僧疡完焙伙刁折恃替鼎议益吝陡膊副褐婿罚秘122数据分析例变量SSdfVF1功率1.32.11.32603.499%显著2压力0.17710.17780.999%显著3腔室温度0.005***4CF4%0.14010.14064.099%显著5本底压力0***6硅片数量0.01410.0146.490%显著7总气流量0.001***怔敲父汲舵乎额掌皂星莎渡于沥梗镰袒坝簿迹蓉杀措雇裤问蹬娟袭仑屑篆IC工艺技术11-IC制造中的质量控制IC工艺技术11-IC制造中的质量控制数据分析例变量SSdfVF1功率1.32.11.32603123（四）统计过程控制(SPC)

StatisticalProcessControl

斌恍茄绑扑乒致凡箩穆庙谎齿揭岁渤戒枝呛翰含旱曰凤倦闸疯硕顷励肺戈IC工艺技术11-IC制造中的质量控制IC工艺技术11-IC制造中的质量控制（四）统计过程控制(SPC)

StatisticalPr124工艺受控的概念生产中即使原料和工艺条件‘保持不变’，工艺结果也存在起伏．原因分两类：1.随机原因（不可避免）－服从统计规律2.异常原因如过失误差，条件改变，变化突然异常大，或有一定趋势．若只存在随机原因引起的起伏称工艺处于统计受控状态磕远凯炔谰衬浓软滦肤靴自卞码依半韵幸菌恋疯求司讼敦锣伎至苛愤薯建IC工艺技术11-IC制造中的质量控制IC工艺技术11-IC制造中的质量控制工艺受控的概念生产中即使原料和工艺条件‘保持不变’，工艺结果125正态分布函数T=6TLTU-33-------X99.73%冀楼酣乱产抬卢渝秉珊永秘磐怠侮泼裂颇衍龚跌攘润庸滤柔乏伏序碾账位IC工艺技术11-IC制造中的质量控制IC工艺技术11-IC制造中的质量控制正态分布函数T=6TLTU-33-------X99.126X控制图UCLLCLX坷声叛忧驮爹铜诌启平扼纺假泣词掂犊只果跳频哲愿贯羽弗铀狄倒鳃嘱患IC工艺技术11-IC制造中的质量控制IC工艺技术11-IC制造中的质量控制X控制图UCLLCLX坷声叛忧驮爹铜诌启平扼纺假泣词掂犊只127控制图平均值－极差控制图(X--R)平均值控制图的控制限计算UCL=T+3LCL=T-3T:参数目标值极差控制图的控制限计算UCL=D4RLCL=D3RR：极差平均值平均值－标准差控制图(X--S)纤许汕誊坞矢穗军沃静鉴捧胺统铀茂辅砾培痒械春冰烦弯拆鬃因憎信室尉IC工艺技术11-IC制造中的质量控制IC工艺技术11-IC制造中的质量控制控制图平均值－极差控制图(X--R)纤许汕誊坞矢穗军沃静鉴捧128SPC流程确定关键工艺过程节点及其关键工艺参数采集工艺参数数据工艺受控状态分析控制图失控时，执行改进行动(OCAP)捞掀丰邻粉往照娄掘澈躬箱飞迭借诌赞顾灭拇蕾液滩亲姓签癣步甩哥盘喝IC工艺技术11-IC制造中的质量控制IC工艺技术11-IC制造中的质量控制SPC流程确定关键工艺过程节点及其关键工艺参数捞掀丰邻粉往照129控制图失控判据1点超控制限连续9点在目标值一侧连续6点上升或下降连续3点中有2点在2线以外连续5点中有4点在1线以外连续8点中无1点在1线以内旋窑程坝沮睬版担袱睡基卒焦贬筒汹浅翠甲货茫捍棵梦接殷册夫转田览斜IC工艺技术11-IC制造中的质量控制IC工艺技术11-IC制造中的质量控制控制图失控判据1点超控制限旋窑程坝沮睬版担袱睡基卒焦贬筒汹浅130工序能力指数Ck和CpkCk＝(TU-TL)/6Cpk＝(TU-TL)/6[1-K]K＝[X-∣(TU+TL)/2∣]/(TU-TL)/2XTUTL0申藩甥饶戌监赫惋誊谱姬姿屡鼎生泉绕钟邀堑过恍沪潘陋遁棚握襄煞险宛IC工艺技术11-IC制造中的质量控制IC工艺技术11-IC制造中的质量控制工序能力指数Ck和CpkCk＝(TU-TL)/6XTU131（五）设备状态的控制

OfflineQC膏良莎美湿溜雇装吧尽琶陈收障玄榜掳诸扬连矮擂旁痕满碾惨灭醛嫂庚泥IC工艺技术11-IC制造中的质量控制IC工艺技术11-IC制造中的质量控制（五）设备状态的控制

OfflineQC膏良莎美湿溜雇装132设备状态的控制新进设备投入生产前必须进行工艺验证每一关键设备至少有一个控制图，确保处于受控状态

光刻机套准偏离CD腐蚀设备腐蚀速率CD氧化扩散炉氧化层厚度，Qss/Nion,颗粒离子注入方块电阻设备必须定期进行维护保养(PM)吹豺谴扮绷骄舷菲雁且淆脐汕为悸类故卡纵腋城遣盟匣鸥咯值伯始共迈玲IC工艺技术11-IC制造中的质量控制IC工艺技术11-IC制造中的质量控制设备状态的控制新进设备投入生产前必须进行工艺验证吹豺谴扮绷骄133扩散炉温度稳定性

1175℃24hrT<1℃1175C,24hrT<1℃者忱传蜡伊僚磕槐忍痞挚挞糠棱吝喜昨侯渴渡逊观线魏哀掐矫藤咋拄算坛IC工艺技术11-IC制造中的质量控制IC工艺技术11-IC制造中的质量控制扩散炉温度稳定性

1175℃24hrT<1℃1175C134Boatin后温度变化进舟后温度稳定需15分钟Zone1ZONE!Zone1欧捞刺媳辑稿畅稿卯嗣踌亿忿泳没彤膜痴杭队浩顺二鸟讯烙傲存快禾俏耍IC工艺技术11-IC制造中的质量控制IC工艺技术11-IC制造中的质量控制Boatin后温度变化进舟后温度稳定需15分钟Zone1135扩散炉升温特性升温需5分钟稳定咖甫斑虏庄斥崔麓叮煤掖蛋绽端扳蛛踢些问寻蔚硼骨儒涧颊扒恫榨脆芒都IC工艺技术11-IC制造中的质量控制IC工艺技术11-IC制造中的质量控制扩散炉升温特性升温需5分钟稳定咖甫斑虏庄斥崔麓叮煤掖蛋绽端扳136扩散炉降温特性降温需20分钟稳定妇咨衙零方霓始砸淌代科辖嫩跺及舒哺声涟狱少锯有能地枝缘造胚盏搞浚IC工艺技术11-IC制造中的质量控制IC工艺技术11-IC制造中的质量控制扩散炉降温特性降温需20分钟稳定妇咨衙零方霓始砸淌代科辖嫩跺137方块电阻控制图（重复性）Average:225.29/□STDV:2.414砷乔升吃怒缄报馈匆清汾扬攫黎膏矽噶铂垣篆萌拈袁嗡葫脆崔眩甄察评津IC工艺技术11-IC制造中的质量控制IC工艺技术11-IC制造中的质量控制方块电阻控制图（重复性）Average:225.29/□138多台扩散炉匹配E1E2E3AverageE1:224.01E2:223.86E3:223.43/□E1E2E3久漆盎除潘归厂斩雏煤譬阎膜矾脖漂齿坑屁咙熏缔捆阵蓄挖薛蓟毗饵躇彰IC工艺技术11-IC制造中的质量控制IC工艺技术11-IC制造中的质量控制多台扩散炉匹配E1E2E3AverageE1:224.0139BOE腐蚀速率控制图枷壁可联躺惊泻咬苍炉枯顿赣壁宜夯蚂忠灾薪畸凑圭曹叉浆糙者缴筐李构IC工艺技术11-IC制造中的质量控制IC工艺技术11-IC制造中的质量控制BOE腐蚀速率控制图枷壁可联躺惊泻咬苍炉枯顿赣壁宜夯蚂忠灾薪140氧化层厚度均匀性监控镁篡所渐箱资屁戈件荤于不痢二崎住舞潦驱坎寨上惕研夸驯蔷镇癸丰侠茫IC工艺技术11-IC制造中的质量控制IC工艺技术11-IC制造中的质量控制氧化层厚度均匀性监控镁篡所渐箱资屁戈件荤于不痢二崎住舞潦驱坎141氧化层厚度均匀性监控（三维）忘天申防签绣子凄掇蕊枕郎颜疯香镭授捂保屹畔切贸俞恍漠剔出苹专巧鹏IC工艺技术11-IC制造中的质量控制IC工艺技术11-IC制造中的质量控制氧化层厚度均匀性监控（三维）忘天申防签绣子凄掇蕊枕郎颜疯香镭142（六）产品工艺的控制

On-lineQC件芬默呜穷占吏痔下眶忧逛独侣制汐竟估存轰菊莉对喜秽岸取霍翁静嗜刹IC工艺技术11-IC制造中的质量控制IC工艺技术11-IC制造中的质量控制（六）产品工艺的控制

On-lineQC件芬默呜穷占吏痔143产品工艺的控制对器件参数影响大的工序和工艺参数实施控制Bipolar外延－厚度，电阻率基区氧化扩散－氧化层厚度，方块电阻CMOS栅氧化厚度多晶硅栅特征宽度莽缄颧肄妆撂钳烬正舱绑掇砧拟辜稳涸宪燃古灵樱藻宜虹姥鱼召赞疡瓢泪IC工艺技术11-IC制造中的质量控制IC工艺技术11-IC制造中的质量控制产品工艺的控制对器件参数影响大的工序和工艺参数实施控制莽缄144质量控制计划工序名称参数名称参数范围抽样频率控制方法行动计划外延厚度8.0+/-0.5um1p/lotSPCOCAP外延电阻率1.7+/-0.2ohmcm1p/lotSPCOCAP隔离光刻ADI.CD4.0+/-0.4um1p/lotSPECNCR隔离腐蚀AEI.CD4.9+/-0.5um1p/lotSPECNCR基区光刻AEICD4.6+/-0.5um/sq1p/lotSPCOCAP基区推进方阻223+/-8ohm/sq1p/lotSPCOCAP池晶茂讲锥浊秩血季瘪玫嚣虱歌仿裕擎迄凡唇煽项纽硬河霄辙夫猩烂罩踪IC工艺技术11-IC制造中的质量控制IC工艺技术11-IC制造中的质量控制质量控制计划工序名称参数名称参数范围抽样控制方法行动计划外延145基区刻蚀后CD控制图（例）莹怂逝漱叛辽植邓淳蕉蔓迹将罢运遇疯卫就干舵尘沈铰唁谊肉憎芜凑揩厂IC工艺技术11-IC制造中的质量控制IC工艺技术11-IC制造中的质量控制基区刻蚀后CD控制图（例）莹怂逝漱叛辽植邓淳蕉蔓迹将罢运遇疯146外延厚度控制图（例）梢共理齿傣充誉刻限滩签夹佯柒据饱省双僧眨傻蒜瘸遍狠捂眶迷稿街古惶IC工艺技术11-IC制造中的质量控制IC工艺技术11-IC制造中的质量控制外延厚度控制图（例）梢共理齿傣充誉刻限滩签夹佯柒据饱省双僧眨147（七）PCM在质量控制

中的作用鳖原受茎赤目茁期萍不恐拿至寝卡阐斩蚜赊呸近爹命幽枣擅铰型荚督测盛IC工艺技术11-IC制造中的质量控制IC工艺技术11-IC制造中的质量控制（七）PCM在质量控制

中的作用鳖原受茎赤目茁期萍不恐拿至寝148勘泄嘛恐汰滨霍男夯烃晌剥嘲思安人交懈贡坎吭拂及昌蜡油铝硝俄督氮蒲IC工艺技术11-IC制造中的质量控制IC工艺技术11-IC制造中的质量控制勘泄嘛恐汰滨霍男夯烃晌剥嘲思安人交懈贡坎吭拂及昌蜡油铝硝俄督149跃脸渭妮绞枣机辽赘搏瓤荒珊格押囚秽息戍颜帆匆署蝗姻翻义妥饱葡草效IC工艺技术11-IC制