半导体检测量测设备行业研究：芯片良率守护者，短板突破正当时

（报告出品方/作者：广发证券，孙柏阳、代川）

一、质量控制把关良率，多种设备各司其职

（一）芯片制造过程中会产生缺陷，质量控制设备把关良品率
芯片制造过程中会产生颗粒、互联、静电损伤等工艺缺陷。以芯片前道制程为例， 其具体缺陷包括：空气中的分子污染或由环境引起的有机物或无机物颗粒；工艺过 程引起的划痕、裂纹和颗粒、覆盖层缺陷和应力；在从掩模到晶片的图形转移过程 中，由于设计偏差导致的布局和关键尺寸的偏差和变化；原子通过层和半导体散装 材料的扩散等。 随着工艺节点尺寸降低，集成电路前道制程步骤越来越多，致命缺陷数量也随着增 多，进而影响良率。28nm工艺节点的工艺步骤有数百道工序，14nm及以下节点工 艺步骤增加至近千道工序。根据YOLE的统计，工艺节点每缩减一代，工艺中产生的 致命缺陷数量会增加 50%，因此每一道工序的良品率都要保持在非常高的水平才能 保证最终的良品率。当工序超过500道时（对应14nm及以下制程），只有保证每一 道工序的良品率都超过99.99%，最终的良品率方可超过95%；
当单道工序的良品率 下降至99.98%时，最终的总良品率会下降至约90%。

（二）质量控制贯穿制造全流程，包括测试和过程工艺控制两大类
（1）测试：包括设计验证、CP测试（晶圆测试）、FT测试（成品测试）。主要进 行电学参数测量，具体分为参数测试（如短路测试、开路测试、最大电流测试等DC 参数测试，传输延迟测试、功能速度测试等AC参数测试）和功能测试。主要设备是 测试机、分选机和探针台。
（2）过程工艺控制：根据工艺可细分为检测（Inspection）和量测（Metrology） 两大类型。①检测：在晶圆表面上或电路结构中，检测其是否出现异质情况，如颗 粒污染、表面划伤、开短路等对芯片工艺性能具有不良影响的特征性结构缺陷；②量测：对被观测的晶圆电路上的结构尺寸和材料特性做出的量化描述，如薄膜厚度、 关键尺寸、刻蚀深度、表面形貌等物理性参数的量测。