为什么芯片工艺要借鉴“望闻问切”？

文章来源：Tom聊芯片智造

原文作者：芯片智造

本文介绍了做芯片的“望闻问切”的操作是什么。

有朋友看到这个题目很疑惑，“望闻问切”不是医学术语吗？和芯片工艺有什么联系吗？两个风马牛不相及的行业能有什么共通之处？当然这不是牵强附会，是我从事多年工作的深切体会，当然不仅仅用在芯片行业中，很多行业都可以借鉴其先进的辩证思想。

什么是“望闻问切”？

“望闻问切”是中医一贯的诊病方法。病人从外面来，医生先看其气色（望），后听其声音（闻），再仔细询问病人病情，感受，缘由（问），最后切脉，确定病灶所在，然后才敢施药诊治。

但是解决芯片工艺问题中的这四个步骤，要稍微颠倒一下顺序，即“闻、望、问、切”。为什么？因为诊病时，病人从外来，首先是看到，继而听病人的呻吟之声，才会问，再切脉；而芯片工艺出问题时，首先是spc/mes报警或员工报告（闻），之后工程师拿到晶圆，用显微镜观察芯片外观（望），再询问员工相关操作细节（问），最后动用FIB，EDS，Xrf，TEM，Xray等量测仪器对其内部进行分析（切），确定根因所在。

为什么芯片工艺要借鉴“望闻问切”？

芯片产品出现异常，能看到的异常往往只是芯片内部异常的外在表现。如果仅着眼于看到的情况，而不向芯片的内在或向上工序溯源，那就相当于脚痛医脚，头痛医头，治标不治本。芯片是一层层做上去的，往往在上上上上个工艺出现的问题，并不能马上呈现出来，因此在前工序一直被判定正常。但是到了本工序，之前的遗留问题集体爆发，就呈现出各种各样的异常，如果仅仅从本工序中找原因，找不到任何原因，根因找不到，就像刻蚀的问题却做了光刻改善的措施，问题也就根本无法得到彻底解决。

“望闻问切”是一个逐步缩小范围，确定根因的手段。只有精确定位到根因，针对性地做出改进措施，才能一劳永逸。确定根因，定位到病灶，很重要也很必要。

芯片工艺问题的“闻”

类比到芯片工艺，当工程师得到芯片异常的讯息，立马能判断芯片的根因在哪个工序，出在哪个参数上。这种算是极高明的工程师，只听异常汇报，就知道该从哪里改善，只有对整个芯片制程熟悉的不能再熟悉，经验丰富到不能再丰富的人才做得到，我没有见过，这种人只存在于神话中。

芯片工艺问题的“望”

类比到芯片制程，工程师知道芯片异常后，第一时间拿到晶圆，在显微镜/电子显微镜下进行观察，如果通过观察芯片表面，就能知道芯片根因在哪里，并给出相应的改善措施的工程师也是极高明的工程师。在芯片前工序那么多，工艺参数纷繁复杂的情况下，能知道问题出在哪，可谓神工。第一次接触新问题，就能给出准确判断的神工，我也没有见过。

芯片工艺问题的“问”

类比到芯片制程，工程师看到异常后，心中就有一个大概的判断，再询问操作者操作前后的状况，有无人为失误，具体操作细节，有些人为因素，机台因素，来料问题在这个阶段基本能排出，如果在此时已找到根因，就不用再继续进行下一步分析，当事人的描述十分重要，因为这是工艺过程中的第一手资料。但是很多情况下，很多员工为了撇清自己的责任，会弱化相关描述，这个工程师对于员工的描述不可尽信，半信半疑即可。

芯片工艺问题的“切”

类比到芯片制程，前几步已经做了，无关因素也被排出差不多了，这个时候还拿不定主意，那么就要用FIB cut，EDS测其元素，Xrf测其含量厚度，TEM看其内部，等等。其中，FiB cut是一种十分有效，普遍的分析芯片问题方法，从侧面切开，芯片内部有什么问题，在高倍的显微镜下看的一目了然。这几部做下来，芯片制程问题基本能确定根因了。

芯片制程的“望闻问切”有哪些难度？

医学中的望闻问切有明确的定义，什么对应什么，古代的医书记载的很清楚，是固定不变的，只要在望闻问切中有符合医书的条款，即可找出对应的原因。但是芯片出现也就几十年，没有现成的定义，准则告诉你出现某种现象，一定是因为什么原因。芯片种类繁多，没有人会去总结这些经验，就算总结了，也只会在内部交流，一般人也看不到。因此只能靠自己去思考，去总结，去猜测，去做DOE践行。

最后总结一下，要想确定芯片问题根因，一定要运用排除法，思路是整体的而不是分散的，是全面的而不是部分的，是变化的而不是静止的，是辨证的而不是普遍的。本文只借鉴“望闻问切”的辨证思想，不对其他方面进行争论，只希望优秀的方法能为芯片所用，为我所用。

审核编辑：汤梓红