專利名稱：一種晶圓良率分析方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體生產(chǎn)領(lǐng)域，尤其是一種在晶圓上制作的晶粒良率分析方法。
背景技術(shù)：
良率是大量生產(chǎn)工廠的一個非常重要的指標(biāo)，尤其對于生產(chǎn)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)而言，一片硅晶圓至少要經(jīng)過五百道以上的精密處理程序，而其中只要有一道程序處理的不完美，就會影響到后續(xù)的處理過程與產(chǎn)品品質(zhì)，甚至常常是晶圓報廢、前功盡棄。參見圖1，在晶圓10上，包含多個晶粒(die)，其中部分晶粒為具有致命缺陷即無法使用的不合格晶粒11，其余部分為合格晶粒13。而晶圓的良率則定義為:良率=合格的晶粒/晶?？倲?shù)。作為晶圓代工廠商，往往需要為客戶提供良率達(dá)到85%甚至90%以上的晶圓產(chǎn)品，否則就會被客戶判定為廢片，從而造成退貨或補(bǔ)差價。因此晶圓產(chǎn)品的良率涉及的獲利與虧損極大，往往是以數(shù)十億或者數(shù)百億為單位。為了避免給客戶提供的晶圓產(chǎn)品中產(chǎn)生廢片，工廠在生產(chǎn)晶圓的過程中就會設(shè)立一個個檢測站，這些檢測站設(shè)置在一些關(guān)鍵層次的工藝之后，其作用是對每一道關(guān)鍵層次工藝之后的晶圓做品質(zhì)檢測，以隨時監(jiān)測產(chǎn)品在生產(chǎn)過程中可能出現(xiàn)的大規(guī)模品質(zhì)問題。同時，根據(jù)每個檢測站的檢測數(shù)據(jù)，工廠端對每片晶圓分析給出一個預(yù)測的良率值。如果某片晶圓的預(yù)測良率值低于客戶要求，則在廠內(nèi)進(jìn)行報廢，以防止流出對工廠造成更大的損失。現(xiàn)有的分析方法，依據(jù)各個檢測站點(diǎn)提供的缺陷數(shù)量，首先進(jìn)行人工刷選，找出缺陷的種類和對應(yīng)的數(shù)量，然后根據(jù)缺陷的種類，將缺陷數(shù)量乘上一個致命率(killerratio ;KR)，得出該種缺陷對應(yīng)的損失率，然后將每種缺陷的損失率相加并換算成最終的良率。這里的KR，是由于不是每種缺陷的存在都必然影響器件的最終質(zhì)量，如圖2所示，在圖2A中出現(xiàn)的點(diǎn)缺陷14，因為正好位于器件15上方，因此會使得器件無法使用導(dǎo)致該晶粒成為不合格晶粒。而在圖2B中出現(xiàn)的點(diǎn)缺陷16，則位于非器件區(qū)域，因此對晶粒的品質(zhì)不形成影響。這種分析方法，雖然在數(shù)據(jù)的撈取上依賴電腦系統(tǒng)，但是需要通過人員將數(shù)據(jù)分類后進(jìn)行人工處理，將相乘得到每種缺陷的損失率手動輸入統(tǒng)計表格中最終匯總成總的晶圓良率，極大的占用了分析時間。且人員在數(shù)據(jù)輸入的時候，容易產(chǎn)生錯誤數(shù)據(jù)，使得分析結(jié)果的準(zhǔn)確性帶來影響。因此，有必要優(yōu)化現(xiàn)有的良率分析方法，使得晶圓的良率分析能夠更快更準(zhǔn)確。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明提出了一種晶圓良率的分析方法。該良率分析方法可以克服現(xiàn)有技術(shù)中，因人工操作而引起的分析時間過長，且容易引入錯誤數(shù)據(jù)等問題，使晶圓良率的分析過程的效率提高，并大大提高準(zhǔn)確率。根據(jù)本發(fā)明的目的提出的一種晶圓良率分析方法，包括步驟:
建立一工藝缺陷種類和致死率的數(shù)據(jù)庫，記錄于一純文本文件中；調(diào)取各個測試基站中獲得的缺陷數(shù)量，判斷并統(tǒng)計各種工藝缺陷的種類和對應(yīng)的
數(shù)量；將上述統(tǒng)計得到的各種工藝缺陷的數(shù)量導(dǎo)入到所述純文本文件中，得到各種工藝缺陷的數(shù)量和致死率數(shù)據(jù)表格；耦合上述各種工藝缺陷的數(shù)量和致死率，得到每種工藝缺陷引起的損失率；將上述各個工藝缺陷引起的損失率求和，并換算成晶圓的總良率，該總良率即為晶圓良率。優(yōu)選的，所述純文本文件為逗號區(qū)分文件。優(yōu)選的，所述逗號區(qū)分文件中第一欄為工藝種類、第二欄為缺陷種類、第三欄為各缺陷種類對應(yīng)的致命率數(shù)據(jù)。優(yōu)選的，所述各個測試基站設(shè)置于主要層次的工藝之后，該主要層次包括:場氧化物、源漏光刻、源漏摻雜、柵區(qū)光刻、柵氧化、接觸孔光刻、金屬層沉積、金屬層光刻、合金金屬層、鈍化層沉積、鈍化層光刻。優(yōu)選的，所述純文本文件具有自帶的統(tǒng)計功能，所述耦合各種工藝缺陷的數(shù)量和致死率的步驟是通過該純文本文件的統(tǒng)計功能實現(xiàn)。優(yōu)選的，所述純文本文件具有自帶的統(tǒng)計功能，所述將各個工藝缺陷引起的損失率求和的步驟是通過該純文本文件的統(tǒng)計功能實現(xiàn)。優(yōu)選的，在得到每種工藝缺陷引起的損失率之后，還包括將各個損失率描繪成具有分析意義的圖表，以分析對良率產(chǎn)生影響的工藝。優(yōu)選的，所述具有分析意義的圖表為柱狀圖、餅圖或曲線圖中的一種。上述晶圓良率的分析方法，通過對缺陷種類和對應(yīng)的致命率建立數(shù)據(jù)庫，并記錄于可以進(jìn)行統(tǒng)計的純文本文件中，然后與設(shè)置于每個關(guān)鍵層次工藝之后的檢測基站撈取的缺陷數(shù)量數(shù)據(jù)，進(jìn)行耦合得出每種缺陷的損失率，從而獲得晶圓的良率值，在整個過程中，由于不需要人員參與數(shù)據(jù)的輸入和計算，大大提高了分析效率，且保證了分析結(jié)果的準(zhǔn)確性。


為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。圖1是晶圓中晶粒分布結(jié)構(gòu)示意圖；圖2A和2B是兩種點(diǎn)缺陷在晶粒中的分布情況示意圖；圖3是本發(fā)明的晶圓良率分析方法的流程示意圖；圖4A-圖4E是金屬層上光罩缺陷的幾種情況示意圖；圖5是由缺陷種類及其KR數(shù)據(jù)組成的(.CSV)文件的示意表格。
具體實施方式
如背景技術(shù)中提及的，現(xiàn)有的晶圓良率分析方法，需要人工計算各種缺陷的損失率和最終的良率，因此會有分析時間長、分析結(jié)果準(zhǔn)確度差等問題。而本發(fā)明的良率分析方法，通過建立缺陷致命率的數(shù)據(jù)庫，并將之導(dǎo)入到便于計算的純文本文件中，然后通過計算機(jī)自動調(diào)出各個檢測基站上的測試數(shù)據(jù)，并與致命率進(jìn)行耦合，從而方便快捷的得到最終的良率，且中間過程由于不需要引入人工操作，因此其分析結(jié)果也具有較高的準(zhǔn)確度。 下面將對本發(fā)明的良率分析方法做詳細(xì)說明。請參見圖3，圖3是本發(fā)明的晶圓良率分析方法的流程示意圖。如圖所示，本發(fā)明的晶圓良率分析方法包括步驟:Sll:建立一工藝缺陷種類和致死率的數(shù)據(jù)庫，記錄于一純文本文件中。在晶圓生產(chǎn)過程中，由于一片晶圓往往要經(jīng)歷500道甚至800道以上的工藝，所以缺陷的產(chǎn)生是不可避免的。但是并不是所有的缺陷都會導(dǎo)致器件受損。以金屬層上的光罩缺陷(mask defect)為例，請參見圖4。圖4中，分別繪出了金屬層上光罩缺陷的幾種情況，其中圖4A所示的點(diǎn)缺陷，在位于器件外部以及晶粒的邊緣位置時，不會對器件造成影響。圖4B和4C中的包含和突出缺陷，則會對器件造成輕微的影響:在器件特征尺寸足夠大的情況，這兩種缺陷的影響基本可以忽略，而當(dāng)器件的精密度比較高的時候，這些缺陷往往會使器件的電學(xué)特征發(fā)生變化，從而形成不良品。圖4D和4E中的斷裂和橋接缺陷，則必定會影響到器件的電學(xué)性質(zhì)。因此缺陷的致死率跟缺陷的種類是密不可分的。并且在不同的生產(chǎn)廠家甚至同一廠家不同的生產(chǎn)線上，各個工藝因設(shè)備的不同而產(chǎn)生的缺陷致死率也是不同。這就需要依賴晶圓生產(chǎn)廠家按照自身生產(chǎn)條件的不同情況，對于一定工藝下缺陷的致死率形成一個統(tǒng)計結(jié)果，并建設(shè)相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫，記錄下不同機(jī)臺、不同層次、不同工藝下各種缺陷的致死率數(shù)據(jù)。然后將這些數(shù)據(jù)記錄于一純文本文件中。所述的純文本文件比如是逗號區(qū)分文件(.CSV)，這種文件具有方便數(shù)據(jù)導(dǎo)入導(dǎo)出，并且統(tǒng)計功能豐富的特性。請參見圖5，圖5給出了由缺陷種類及其KR數(shù)據(jù)組成的(.CSV)文件的示意表格。在該表格中列舉了部分缺陷種類及其對應(yīng)的KR數(shù)據(jù)。其中表格中第一欄為工藝種類，比如TE (溝槽刻蝕)、STI (淺溝槽隔離)、GT (柵極工藝)等等，該欄位的主要起到索引的功能，可以方便人員進(jìn)行查找。作為一種可選的替代方式，該欄位也可以按工藝的先后順序，以索
引號進(jìn)行編制，比如1、2、3、4......等等。第二欄為缺陷種類，即每種工藝下可能發(fā)生的不
同的缺陷種類。該欄位中的各個參量是可以被導(dǎo)入外部數(shù)據(jù)并進(jìn)行賦值的，對每個參量所賦的值即是該缺陷種類的數(shù)量。第三欄為KR數(shù)據(jù)。這些KR數(shù)據(jù)可以是經(jīng)驗數(shù)據(jù)，也可以針對某一批次的測量數(shù)據(jù)，特別的當(dāng)該KR是測量數(shù)據(jù)時，需要對表格中的KR數(shù)據(jù)做時時更新，以運(yùn)用于不同批次不同工藝下的晶圓產(chǎn)品。S12:調(diào)取各個檢測基站中獲得的缺陷數(shù)量，判斷并統(tǒng)計各種工藝缺陷的種類和對應(yīng)的數(shù)量。所述的各個檢測基站通常設(shè)置于一些主要層次的工藝之后，這些主要層次的工藝，舉例而言，比如是:場氧化物、源漏光刻、源漏摻雜、柵區(qū)光刻、柵氧化、接觸孔光刻、金屬層沉積、金屬層光刻、合金金屬層、鈍化層沉積、鈍化層光刻等等。以柵區(qū)光刻工藝為例，在進(jìn)行完柵區(qū)光刻工藝后，通過安排在柵區(qū)工站后續(xù)的檢測基站，對晶圓上的柵極層做檢測，以監(jiān)測該步工藝的品質(zhì)。具體的檢測，可以通過微影像攝取裝置攝取的晶圓表面圖片，將實際在晶圓表面獲得的器件結(jié)構(gòu)同一標(biāo)準(zhǔn)的器件結(jié)構(gòu)圖進(jìn)行比對，如果有出入，則在不同之處標(biāo)識出缺陷，并錄入缺陷數(shù)量，人員再通過人工篩選，判斷出各工藝下缺陷的具體種類，進(jìn)行分類和統(tǒng)計。需要指出的，晶圓的缺陷種類，也可以通過儀器自動識別，比如將一些具體的缺陷種類所能形成的代表圖預(yù)輸入一些具有圖形比對功能的設(shè)備上，該設(shè)備將攝取得到的缺陷圖與上述各個代表圖做比對，以選取相同或比較相似的圖形，以此判斷缺陷的種類。S13:將上述統(tǒng)計得到的各種工藝缺陷的數(shù)量導(dǎo)入到所述純文本文件中，得到各種工藝缺陷的數(shù)量和致死率數(shù)據(jù)表格。上述的各個檢測基站，可以連接在一電腦終端上，并且在每個檢測基站上統(tǒng)計出來的缺陷數(shù)據(jù)，能夠上傳到該電腦終端。該電腦終端將上述的各種缺陷的數(shù)量導(dǎo)入到所述設(shè)有缺陷種類和KR數(shù)據(jù)的純文本文件中，使得包含缺陷種類一欄中的各個參量被賦值，從而得到各種工藝缺陷的數(shù)量和致死率數(shù)據(jù)表格。需要指出的是，對于各個檢測基站的數(shù)據(jù)上傳和撈取功能，可以由普適的電腦程序做全部撈取，也可以由人員輸入需要數(shù)據(jù)統(tǒng)計的缺陷種類索引號進(jìn)行檢索并選擇撈取，視不同的分析環(huán)境而定。S14:耦合上述各種工藝缺陷的數(shù)量和致死率，得到每種工藝缺陷引起的損失率。在得到了各種缺陷的數(shù)量以及對應(yīng)的KR數(shù)據(jù)后，對這些數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計處理，所述統(tǒng)計處理即將每種缺陷的數(shù)量和KR進(jìn)行耦合，從而得到每種工藝缺陷引起的損失率。所述損失率定義為:損失率=不合格晶粒數(shù)/晶?？倲?shù)。即完成某工藝之后，在該工藝中形成的不合格晶粒數(shù)量所占的比重。S15:將上述各個工藝缺陷引起的損失率求和，并換算成晶圓的總良率，該總良率即為晶圓良率。所述損失率和良率滿足損失率+良率=I的關(guān)系。對于一次完整的晶圓生產(chǎn)工藝來說，在進(jìn)行完一個步驟的工藝之后，其產(chǎn)生的不合格晶粒即損失率是一定的，在下一步驟中產(chǎn)生的損失率是將先前所有工藝產(chǎn)生的損失率扣除之后得到的結(jié)果，所以總的損失率應(yīng)該為每一步驟產(chǎn)生的損失率之和。在上述步驟S14和S15中，所述的耦合和求和的統(tǒng)計方式，可以由純文本文件本身自帶的統(tǒng)計功能實施，也可以由外部的統(tǒng)計軟件對該純文本文件的數(shù)據(jù)進(jìn)行計算得到。進(jìn)一步的，當(dāng)獲得各種工藝缺陷的損失率之后，可以將各個損失率描繪成柱狀坐標(biāo)圖或者其他具有分析意義的圖表，比如餅圖、曲線圖等等。通過描繪的柱狀圖可以看出對良率影響較大的制程工藝，從而可以進(jìn)一步分析該工藝的可改良之處，以改進(jìn)整個工藝的良率。綜上所述，本發(fā)明的晶圓良率分析方法，通過對缺陷種類和對應(yīng)的致命率建立數(shù)據(jù)庫，并記錄于可以進(jìn)行統(tǒng)計的純文本文件中，然后與設(shè)置于每個關(guān)鍵層次工藝之后的檢測基站撈取的缺陷數(shù)量數(shù)據(jù)，進(jìn)行耦合得出每種缺陷的損失率，從而獲得晶圓的良率值。在整個過程中，由于不需要人員參與數(shù)據(jù)的輸入和計算，大大提高了分析效率，且保證了分析結(jié)果的準(zhǔn)確性。對所公開的實施例的上述說明，使本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)或使用本發(fā)明。對這些實施例的多種修改對本領(lǐng)域的專業(yè)技術(shù)人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本發(fā)明的精神或范圍的情況下，在其它實施例中實現(xiàn)。因此，本發(fā)明將不會被限制于本文所示的這些實施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點(diǎn)相一致的最寬的范圍。
權(quán)利要求
1.一種晶圓良率分析方法，用于統(tǒng)計一包括多個晶格的晶圓上，合格晶粒所占的比重，其特征在于包括步驟: 建立一工藝缺陷種類和致死率的數(shù)據(jù)庫，記錄于一純文本文件中； 調(diào)取各個測試基站中獲得的缺陷數(shù)量，判斷并統(tǒng)計各種工藝缺陷的種類和對應(yīng)的數(shù)量; 將上述統(tǒng)計得到的各種工藝缺陷的數(shù)量導(dǎo)入到所述純文本文件中，得到各種工藝缺陷的數(shù)量和致死率數(shù)據(jù)表格； 耦合上述各種工藝缺陷的數(shù)量和致死率，得到每種工藝缺陷引起的損失率； 將上述各個工藝缺陷引起的損失率求和，并換算成晶圓的總良率，該總良率即為晶圓良率。
2.如權(quán)利要求1所述的晶圓良率分析方法，其特征在于:所述純文本文件為逗號區(qū)分文件。
3.如權(quán)利要求2所述的晶圓良率分析方法，其特征在于:所述逗號區(qū)分文件中第一欄為工藝種類、第二欄為缺陷種類、第三欄為各缺陷種類對應(yīng)的致命率數(shù)據(jù)。
4.如權(quán)利要求1所述的晶圓良率分析方法，其特征在于:所述各個測試基站設(shè)置于主要層次的工藝之后，該主要層次包括:場氧化物、源漏光刻、源漏摻雜、柵區(qū)光刻、柵氧化、接觸孔光刻、金屬層沉積、金屬層光刻、合金金屬層、鈍化層沉積、鈍化層光刻。
5.如權(quán)利要求1所述的晶圓良率分析方法，其特征在于:所述純文本文件具有自帶的統(tǒng)計功能，所述耦合各種工藝缺陷的數(shù)量和致死率的步驟是通過該純文本文件的統(tǒng)計功能實現(xiàn)。
6.如權(quán)利要求1所述的晶圓良率分析方法，其特征在于:所述純文本文件具有自帶的統(tǒng)計功能，所述將各個工藝缺陷引起的損失率求和的步驟是通過該純文本文件的統(tǒng)計功能實現(xiàn)。
7.如權(quán)利要求1所述的晶圓良率分析方法，其特征在于:在得到每種工藝缺陷引起的損失率之后，還包括將各個損失率描繪成具有分析意義的圖表，以分析對良率產(chǎn)生影響的工藝。
8.如權(quán)利要求7所述的晶圓良率分析方法，其特征在于:所述具有分析意義的圖表為柱狀圖、餅圖或曲線圖中的一種。
全文摘要
一種晶圓良率分析方法，用于統(tǒng)計一包括多個晶格的晶圓上，合格晶粒所占的比重。通過對缺陷種類和對應(yīng)的致命率建立數(shù)據(jù)庫，并記錄于可以進(jìn)行統(tǒng)計的純文本文件中，然后與設(shè)置于每個關(guān)鍵層次工藝之后的檢測基站撈取的缺陷數(shù)量數(shù)據(jù)，進(jìn)行耦合得出每種缺陷的損失率，從而獲得晶圓的良率值。在整個過程中，由于不需要人員參與數(shù)據(jù)的輸入和計算，大大提高了分析效率，且保證了分析結(jié)果的準(zhǔn)確性。
文檔編號H01L21/66GK103187329SQ20111044755
公開日2013年7月3日 申請日期2011年12月28日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月28日
發(fā)明者陳靈 申請人:無錫華潤上華科技有限公司