三星 心焦 头疼 的4nm 良率泥潭 台积电

近年来随着人们对更先进性能的要求,先进制程成为了各大芯片制造厂商“军备竞赛”的主要战场。据悉,台积电延误已久的3nm制程工艺已于近期取得了重大突破,台积电或将年内率先完成第二版3nm制程的量产,并将其命名为“N3B”。

而基辛格出任CEO后一直力推代工业务的英特尔,也于近日宣布了其“埃米级”18A制程芯片将在2024年提前落地的消息。

在各芯片制造厂商向着更先进制程工艺前进的同时,制造的良率却成了厂商们的一块心病。曾经在2021年拿下了高通公司新SoC骁龙8G1订单的三星,在今年2月底就被爆出试产阶段芯片良率造假丑闻,部分5nm以下制程的芯片良率甚至只有35%左右。

高通近年来在手机SoC业务上陷入了停滞不前的窘境,一方面是因为采用了超大核架构的骁龙888、骁龙8Gen1两代芯片功耗“爆炸”,发热量居高不下导致用户体验不好。

另一方面则是由于产品良率过低导致成本上涨。根据外媒估算,一颗骁龙888芯片的成本已经超过了100美元,而骁龙8gGen1则成本更高。此前采用7nm工艺的骁龙865成本仅为81美元。

在丑闻爆出后,三星电子管理部门就5nm芯片工艺是否属实一事开启对DS部门的检查。比起名誉上的损失,更令三星“肉疼”的是失去了高通这个大客户。

据报道,因为三星电子的代工良率过低,高通公司已经决定将骁龙8Gen1的后续订单转交给台积电。并且在之后将3nm制程的新一代SoC的代工业务全部交给台积电。

事实上,良率对于芯片制造厂商来说几乎与先进制程同样重要。此前半导体材料厂商Entegris(应特格)执行副总裁及首席运营官Todd Edlund曾在接受媒体采访时表示, 对于3D NAND晶圆厂而言,1%的良率提高可能意味着每年1.1亿美元的净利润;而对于尖端的逻辑晶圆厂而言,1%的良率提升意味着1.5亿美元的净利润。

而在摩尔定律即将被“榨干”的今天,先进制程的良率对于芯片制造厂商而言,正在变得越来越重要。

过孔缺失和随机缺陷:EUV的大麻烦

荷兰ASML公司的光刻机是先进制程芯片制造过程中不可或缺的一环。主流的光刻机技术分为DUV和EUV,只有EUV技术能够满足10nm以下的制程工艺。

使用EUV光刻机进行圆晶刻蚀的过程中,可能会出现随机缺陷,处理随机缺陷已经成为了厂商们提高先进制程良率的核心挑战。

总的来说,随机缺陷被分为四类:线边缘和线宽粗糙;CD均匀性误差;叠加错误以及边缘短路或开路。

“这些因素都会影响设备的性能、良率和可靠性” Fractilia 的 Mack 说。

在缺陷检查中,光学检测工具与扫描电子显微镜(SEM)往往共同工作,以在线检查可能存在的缺陷并将其分类。但SEM成像结果包含了实际粗糙度的同时也包含了由于SEM噪声引起的粗糙度。传统图像处理过滤器会显示平均粗糙度而不是实际粗糙度。

Mack解释道:“举例来讲,在圆晶上可能会测到4.3nm的粗糙度,但还需要减去计量噪声,最后会得到1.3nm的实际粗糙度。”

Fractilia开发了在频域中运行的检测工具,使用功率谱密度来查看粗糙度。借助这一工具,检测者可以通过测得的粗糙度对晶圆模型进行反向建模,然后通过分析查找每一处随机缺陷。并且该工具还为工程师提供了一种优化SEM使用的方法,使来自不同供应商的工具得以匹配。

在高级逻辑芯片上,从几百万个到几十亿个过孔中准确找到丢失的过孔或触点对良率工程师来说也是一项重大挑战。 近年来,光学检测工具的供应商大幅更新了他们的工具和软件,以检测越来越多且越来越小的缺陷。

并且随着人工智能加入到软件中,这些缺陷得以被更好的标识出来。

对于这样庞杂的电路中可能出现的缺陷,最麻烦的就是工程师无法确定哪些区域需要关注。目前对于重点区域的确定,有两种方法:第一种是通过吸收历史经验,将此前高频出现缺陷的为止标记为重点区域。第二种方法则是从IC设计文件中找到可能的薄弱位置,然后软件将会获取所有区域并自动生成重点关注区域。

例如,KLA和IBM Reserch的工程师最近开发了一种基于充分阵列的分箱技术。该技术通过缺陷检测将缺陷与晶圆位置相关联。通过这一技术,工程师发现了此前的工具没有标记的通孔,并通过追溯晶圆上的特定区域,找到了RIE步骤存在的问题。

三星「心焦」、台积电「头疼」的4nm「良率泥潭」

在这项研究中,IBM和KLA的工程师合作开发了一种用于捕获BEOL逻辑器件中缺失过孔的方法。工程师们使用KLA的检测方法在RIE的通孔链图案上的每个通孔周围定义需要关注的区域,以提高对丢失通孔缺陷的捕获灵敏度。

然后使用宽带等离子(BBP)光学工具检查这些关注区域,最后在SEM审查工具上对缺陷进行表征。该工具会按照类型对缺陷进行分类。

三星「心焦」、台积电「头疼」的4nm「良率泥潭」

根据结果显示,通路链左侧在顶部出现缺失,但右侧缺失的通路则与底侧相关。该团队因此怀疑缺失通孔缺陷是由于先前的通孔蚀刻图案未对准而被阻塞造成的。

不过,采用传统检测方法并没有发现这一存在于底部的缺陷,这意味着该策略可以更有效地检测生产中缺失过孔的缺陷。

“BPP系统的检查结果包括了分箱信息,这为工艺工程师提供了更多可操作数据,以便他们做出最佳的决策。”Kurada总结到。

AFM或将成为救星

虽然在过去在光学检测系统和SEM的配合下芯片制造的良率得到了较好的控制,但是在芯片先进制程工艺越来越接近摩尔定律极限的背景下,需要更先进的技术来满足良率控制的要求。

布鲁克运营总监 Igor Schmidt 表示在当芯片制程达到20nm以下后随机缺陷将会变得越来越难以分类。而在检测CMP后的凹陷和腐蚀等需要拓扑数据的地方,AFM变得尤其重要。

Igor Schmidt指出,虽然AFM(原子力显微镜)吞吐量比较低,但每小时仍然可以监控高达340个为止,以进行光刻、蚀刻或CMP工艺的工艺控制。

原子力显微镜(AFM)审查工具可以利用机器视觉坐标,将从光学系统中获取的圆晶图数据指向可能出现缺陷的位置并对周围区域进行成像。

成像的结果会显示该区域包括高度信息和粘性在内的3D尺寸。

粘性数据将能够更好地帮助检测人员对缺陷进行分类。就如同乱石堆和口香糖的表面都不平整,但代表的实际情况不同一样。在芯片制造的缺陷检测中,不同粘性的情况下的粗糙度可能指向不同的结果。

如果缺陷具有较大的高度差异和较大的粘性,表明是有机颗粒或聚合物掉落在了圆晶上。但如果在高度差异较大的情况下粘性较小,则说明掉落在圆晶上的可能是硅颗粒或者碎片;如果出现了孔隙却没有粘性,则表明可能是堆叠或者结晶缺陷;如果没有发现颗粒却具有粘性,则表明某处机器或者油存在问题。

“因此,对于缺陷分类来说,这是一种强大的技术。” Igor Schmidt说。基于这一技术,厂商将能够在先进制程上对芯片制造中的缺陷进行更详细、准确的分类,从而提高产品的良率。

原创文章,未经授权禁止转载。详情见 转载须知 。

全局中部横幅
7×24小时全球实时财经新闻直播

新浪财经新闻直播为您提供每日最新财经新闻,今日国内、国际财经新闻头条.新浪财经新闻直播-坚持做最好的财经直播频道,给百姓最真的财经动态.

h5游戏

PC6小游戏网h5游戏频道致力于为广大h5游戏玩家朋友提供h5手机网页游戏介绍及在线试玩等,欢迎大家一起多关注分享html5游戏。

火柴人小游戏,火柴人小游戏大全,4399火柴人小游戏全集,4399小游戏

4399火柴人小游戏大全收录了国内外火柴人类小游戏、火柴人无敌版小游戏、暴打火柴人小游戏、火柴人射击小游戏、火柴人小游戏下载。好玩就拉朋友们一起来玩吧!

三国杀online

《4399三国杀》是一款卡牌游戏,4399三国杀官网提供三国杀网页版,三国杀online,无需下载,最新推出火包,标准版、风包、军争篇,提供身份局、3v3、1v1等多种游戏模式.

深圳市环海供应链管理有限公司

环海供应链成立于2003年,总部设在深圳,拥有中国商务部批准的一级货运代理资质,国际航协(IATA)成员资格,提供海运、空运、跨境电商物流、海外仓储、供应链金融等各项服务。

道路护栏

东莞市仁信五金制品有限公司专业生产道路护栏、标线标牌、波形护栏、铸钢减速带、铸铁护栏底坐、水码围栏围档等

古诗词网

古诗词网专注于诗词歌赋汉语词典古诗词大全服务,唐诗网收录了数千万宋词和唐诗三百首诗歌文章及诗词大全名句和古典文集,古诗词网致力于让古诗词爱好者更便捷地获取古诗词相关资料,唐诗网品读经典,传承文明,欣赏中国最美古诗词从古诗词网开始。

域名转入

公司网Gsw.com专注于域名抢注,商标买卖,网站交易,微信/抖音/快手等新媒体交易,致力于挖掘 ,域名,商标,网站,网店等虚拟资产价值。

八字合婚免费测试

增缘分网八字合婚免费测试,助您探索与伴侣的姻缘契合度,通过细致分析双方生辰八字算命婚姻配对合八字,在线评估婚姻配对的适宜性,姻缘测算查询命理中隐藏的姻缘秘密,在线八字配对为您的美满婚姻保驾护航。

汉江教育网:一站式职业技能证书考培平台

汉江教育网:一站式职业技能证书考培平台,致力于为广大考生提供各资格证书报考入口:电大成人中专,水利五大员,国网建委技工报名网站,公路养护工,专业监理工程师,聚乙烯pe焊工上岗操作证等网上报名及培训服务,解决报考条件,报名时间流程到下载电子证书等问题,学员从学习到拿证,安全放心,解决后顾之优。

广州市祥隆殡葬礼仪服务有限公司

广州市祥隆殡葬礼仪服务有限公司主要经营殡葬用品,从事殡仪服务,多年来不断积累殡葬礼仪服务经验,完善管理制度,本公司拥有一支专业的殡葬服务队伍,配备业务用车数辆,还有从事太平间管理和高级礼仪师数人.

珠宝加盟网

珠宝加盟网【www.zb118.com】是品牌珠宝招商代理、连锁加盟全媒体平台,提供钻石、黄金、银饰、玉石、彩宝、珍珠、饰品、奢侈品、珠宝展具及珠宝城招商加盟创业项目。

全局底部横幅