第460章 极限的边界(2 / 2)

三个人把那四十七处红线,全部改到了6微米以上。

关键路径上的晶体管,全部加大了一号。

十五条长轴线,加了二十三个缓冲器。

新版的面积,比原来大了18%,晶体管数量,多了272个。

“这版再流片,良率至少能到30%。”诸葛彪看着最终的版图,“如果片子质量没问题,可能还能更高。”

“30%够了。”钱兰说,“比8%强。”

她拿出一个册子:“这是GPMC-01芯片首次流片失效分析报告,大家看看。”

这是她整理的,这一个月来的所有数据。

失效芯片的坐标图,典型故障的显微照片,击穿点的版图对照,延迟测试的波形图,设计问题的清单,工艺问题的清单,原材料问题的分析报告……

她把这些资料一页一页归拢,一页一页核对。

写这份报告的初衷,第一次流片的经过,发现问题的过程,分析问题的思路。

包括设计缺陷、工艺波动,以及延迟超标背后的长线问题。以及这一个月来,他们是怎么一条线一条线地改,怎么一个晶体管一个晶体管地换,怎么一个缓冲器一个缓冲器地加。

她写得很详细,每一处改动的理由,每一个参数的取舍,每一次争论的焦点,都写得清清楚楚。

这份报告不仅仅是对过去的总结,更是对未来的教材。

那些后来者,那些也要经历第一次流片失败的人,可以从这份报告里,看到一条从失败走向成功的路。

此刻,报告已经被打印出来,装订成册。

封面是白色的硬纸,上面印着一行字:《GPMC-01芯片首次流片失效分析报告》。

三个人围坐在桌前,一页一页翻着这份报告。

六十颗芯片的坐标图,每一颗的故障类型都标得清清楚楚。

典型故障的显微照片,那些短路、击穿的痕迹,像一道道伤疤。

击穿点的坐标与版图对照,精确到微米。

延迟测试的波形图,每一张都有详细的标注。

最后是结论与建议。

设计问题:电源线与地线间距过小,晶体管尺寸偏小,长走线缺乏缓冲器。

工艺问题:氧化层致密性不足,掺杂浓度波动大,洁净度有薄弱环节。

原材料问题:晶圆存在位错密度高的缺陷带。

下一版改进方案:缩窄设计规则,加大晶体管尺寸,增加缓冲器;优化氧化工艺,调整掺杂工艺,加强来料检验。

诸葛彪翻完最后一页,长长地吐了一口气:“这报告,够写一篇毕业论文了。”

钱兰笑了:“那你拿去答辩。”

……

中午的时候,柳工来到验证室,他是收到《GPMC-01芯片首次流片失效分析报告》后来的。

此时,他手里也拿着一份:“我仔细看了一遍,写得很好。问题找得准,分析得透,建议也提得对。”

吕辰直起腰:“柳工,您看工艺这边,我们提的那些改进……”

“我正在想这个事。”柳工拉过一把椅子坐下,“你们报告里写的,氧化层质量不稳,光刻有偏差,掺杂浓度波动都对。但怎么改,我得跟你们商量商量。”

他拿起桌上的笔,在报告的空白处画了一个简单的炉管示意图。

“氧化工艺,现在用的是高温干氧氧化,每分钟生长速度大概1000埃。速度快,但致密性差,容易有针孔。”他用笔点着图上的几个点,“如果降低生长速度,比如降到每分钟500埃,氧化层会更致密,针孔会少。但代价是时间翻倍,炉管的产能就降下来了。”

钱兰抬起头:“柳工,您的意思是,要改工艺参数?”

“对。”柳工点头,“但不是简单地把速度降下来。我想的是,能不能分两步走?先快速生长一层,再慢速生长一层。快的那层用来控制厚度,慢的那层用来提高致密性。这样既能保证产能,又能提高质量。”

吕辰眼睛亮了,这就是经验。

他们做设计,只知道“氧化层质量不稳”,但怎么稳,是工艺的事。

而柳工这种一线老师傅,脑子里装着的,就是这些“怎么稳”的办法。

“掺杂那边呢?”诸葛彪问。

柳工又画了一个扩散炉的示意图:“现在用的是恒定源扩散,靠控制时间和温度来控制掺杂浓度。但这个方法的缺点是,炉子里不同位置的片子,掺杂浓度不一样。前端的比后端的浓,中间的比边缘的浓。”

他顿了顿,用笔在图上画了一个箭头:“我想试试‘两步扩散法’。先沉积,再推进。沉积的时候,在片子表面涂一层含掺杂剂的氧化物,然后低温推进,让掺杂剂慢慢扩散进去。这样浓度更均匀,控制也更精确。”

钱兰在旁边飞快地记着,这不是简单地“把波动收窄”,而是实实在在地改进工艺,让波动本身变小。

“洁净度呢?”她问。

柳工沉默了几秒,脸上的表情有些凝重:“这个我正在查。你们报告的坐标图,我看得很仔细。41颗短路的芯片,短路区域集中在寄存器堆。如果是过滤器失效,缺陷应该是随机分布的,不会这么集中。所以我怀疑,不是过滤器的问题。”

“那是什么?”诸葛彪问。

柳工摇摇头:“还没查出来。但有一个可能,是那批片子本身有问题。半导所的来料,有时候会有批次性的缺陷。比如某个区域的电阻率偏高,或者某个区域的位错密度大。这些东西,用常规手段查不出来,但在后续工艺里,就会表现出来。”

他站起来:“我已经让人把那批剩下的片子封存了,等过完年,送到物理所去做X射线形貌分析。看看那批片子的晶体结构到底怎么样。”

吕辰点点头,这就是查漏补缺,不是只看自己这一亩三分地,而是把整个链条都捋一遍,看看有没有哪个环节被忽略了。

“柳工,”他开口,“谢谢您。”

柳工拿起桌上的报告:“谢什么?你们在前面冲锋陷阵,我们在后面擦屁股,这不是应该的?”

说完,就走了出去。

柳工走后,三个人继续改版图。

过了一会儿,宋颜教授走了进来,手里也拿着那份报告。

他把报告放在桌子上:“这个报告,我看了,非常不错,我已经上报刘教授,刘教授非常认可,他的意思是要以此为机会,组织一次集体学习。”

吕辰愣了一下:“集体学习?”

“对。”宋颜教授说,“不光是咱们整个集成电路实验室、还有6305厂的职工、以及惊雷项目组的军方技术人员。”

“规模这么大?”钱兰和诸葛彪也很惊讶。

宋颜教授点点头:“这是值得的,咱们‘星河计划’搞集成电路,已经做了红星一号、红星二号、电子耳朵、二维卡,现在又有了高频脉冲电机这样的案例,是时候来一次设计专场的集中培训了。”

他顿了顿:“这是一次不错的机会,让操作工看看,设计方是怎么想问题的,工艺波动会给设计带来什么影响。也让设计员听听听,操作方怎么理解这些问题,说不定能换个角度看事情。”

又说了一会儿,宋颜教授起身:“手里的活先放一放吧,回家好好过年,先祝你们新年快乐了。”

三人起身:“谢谢宋教授,您也新年快乐!”

宋颜教授走后,三个人又忙活了一会。

吕辰直起腰,活动了一下僵硬的脖子,看了看桌上的闹钟,快四点了。

诸葛彪、钱兰也放下铅笔。

今天就到这儿吧。

该回家过年了。