2012年2月14日 星期二

節省實驗費用的案例

進行實驗所需費用有時非常龐大,因此有需要研究既不影響實驗精準,又能使實驗費用具有經濟性,除了實驗設計嚴格設計以求最低實驗次數的方法外外,儘可能到專門的試驗工廠進行,並且研究讓每一實驗能夠以最低成本進行。


AT&T貝爾實驗室的一個沉積製程案例可以啟發我們如何降低實驗費用:
超大型積體電路製程約150個主要步驟,而沉積製程大約在中間步驟,此製程藉由熱反應氣體沉積在晶片(wafer)表面形成一層穩定的多晶矽層,可供後續蝕刻製程刻成電路,因此品質要求甚嚴,但目前該沉積製程的產品沉積層表面上缺陷問題嚴重,並有厚度不足與不勻等現象,因此需要進行實驗設計以提高良品率。

沉積製程的主要設備是石英加熱管構成的反應器,產生多晶矽的矽甲烷是自反應器一端引入,矽甲烷氣體經熱分解成氫氣與多晶矽,讓多晶矽沉積在晶圓上,氫氣則由反應器的另一端抽出,此反應器的晶圓是由2個載具各別放置25片,總共50片的原料晶圓片沿著反應器的長度排成一排,以接受多晶矽的沉積,經驗上得知這一化學反應因沿著反應器長度必定會有濃度梯度的現象此外,且氣體從一端到另一端的流動模式也不盡相同。

居於此製程的原料矽晶片已是半成品,在1Cm2的晶片面積上有超過25萬個電晶體因此成本相當昂貴,但反應器實驗又需50個晶圓片進行實驗以評價該批品質,因此為了節省成本昂貴的測試晶圓決定在這50片中只用3個測試晶圓片,其餘47個是假的晶圓片以提供所需的滿載負荷的效果,並經由經驗決定將測試晶圓片是放在第32348的位置,並從特定3個點上晶圓片觀察厚度和表面缺陷,如此仍舊可以掌握捕捉反應物濃度、流動模式、溫度等相關情報,並節省每一個實驗的費用。

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