[心得] 半導體製程整合心得

工作

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由於小弟在Fab也做了幾年製程整合,這邊整理一下製程整合會碰到,而且需要具備
的相關知識心得。希望可以對想要進入或剛進入製程整合的新人有所幫助~

如果有誤,再麻煩指正,感謝~

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首先,整個半導體產業最終的目的就是做出可以運算/感測/放大...各種訊號的晶片
,所以一定要記得,Fab做出來的東西是要通電的。有很多做製程的工程師,做到最後對
製程很熟悉,但是卻不知道為什麼要這麼做

(Ex:為什麼要HKMG? 為甚麼要contact下面一定要重參雜? 為什麼poly也要打IMP?)

我們可以先看下面這張電路階層圖,這張圖由下到上展現了從元件開發到電路設計的
關係,從最下面的MOS/電阻/電感...到上面的邏輯閘,再到最後設計出的電路功能。

https://imgur.com/ad1HQIV


這張圖中展示了Fab和豬屎屋之間的關係,Fab是Bottom up來看電路,主要負責各種
Device特性開發,例如:MOS/Cap/電阻/電容...。而其中就牽涉到半導體元件,製程,量
子物理,光學,化學...等等基礎科學。

另一方面,豬屎屋則是Top down來看電路,從一開始晶片應用領域(是CIS,HPC,還
是高壓電路?),到電路設計/模擬...,主要需要熟悉電子電路,數位,類比,計算機...


而其中,PDK就扮演了溝通橋梁,PDK內含的平台文件就可以讓Designer知道,各種電
子元件會出現的Performance,並且進行模擬/設計。而PDK也會讓製程整合知道,製程
Spec該如何制定卡控。

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而從製程平台的角度來看,可以分成幾個階段
https://imgur.com/cre4aqz


1. 製程平台開發
主要由TD或RD執行,這階段需要了解客戶會用到甚麼樣的元件,操作電壓,漏電大小,
SOA...,並且搭配場內製程,來開發元件。而有了基本的製程flow,就可以實際跑實驗
Lot,撒split條件,確認有沒有打到目標。

實驗Lot跑完了,就可以準備做model,這時就要提供Si data給model team,生出SPICE
model,也要制定電性 spec,最後才能送Qual驗證可靠度

而其中也牽涉到IP驗證,IP需要在廠內製程Run過之後,才能實際送給IP house驗證,避
免因製程差異而function異常。

2. 製程平台改良
主要由TD執行,平台OK之後,客戶才會下單NTO,而過程中製程整合需要做窗口,不管是
DRC有問題,產能時程問題,各式各樣的問題都要回答客戶。

而初期Pi-run,需要確認各項製程Window足夠,有了製程Window才有電性Window,最後才
有良率Window

3. 製程平台量產
初期Pi-run結束後,到一定量,就會轉量產,量產就會專門做製程改善,Inline Cpk改善
,抓commom tool,產能改善...

https://imgur.com/Pl9qP2K

https://imgur.com/Suqou1k

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老實說,製程整合在Fab真的需要蠻長的訓練期,1~2年可能都還是新人,做不出什麼貢獻
,畢竟初期光是要把製程和電性關係了解,就要花很多時間。所以一開始都在帶Lot。

而製程和電性關係了解之後,才可能去調動製程條件,把電性做調整。而這一切的核心其
實還是半導體元件物理,真的建議找本課本,或開放式課程看看。


製程整合在Fab需要接觸很多面向,幾乎甚麼事情都會變成整合要做Owner
(Ex:
產品Low yield --> 整合找module 討論root cause
Device Qual不過--> 整合找Q 討論root cause
Pi-run交期太慢 --> 整合找生管幫忙)

所以整合常常要做溝通橋梁,一邊是客戶,一邊是廠內Module,很需要溝通技巧,合作能


而接觸面廣,有好處也有壞處。整合可能是process懂一點,Model懂一點,Device懂一點
,良率分析懂一點,Qual懂一點...。但反過來說,也是因為什麼都要碰所以也才能與豬
屎屋溝通,所以也有人之後就跳去客戶端發展。

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