MFU简介

1、缩写

        MFU - Mask Field Utilization（光刻掩膜版有效利用比例）
        GDPW - Gross Die Per Wafer，每张wafer上die的数量

2、什么是MASK

        在光刻机中，光源（紫外光、极紫外光）透过mask曝光在晶圆上形成图形。在同一尺寸的晶圆上，曝光的次数跟mask尺寸成反比，mask尺寸越小，曝光次数越多，成本越高，所以应该尽可能将mask尺寸做到最大。那如何将mask做大呢？那这就需要引入MFU的概念。

3、MFU

        MFU - Mask Field Utilization，光刻掩膜版有效利用比例。实际mask size = die_area x N + scribe_line_area, N是一张mask内die数量，受限于scanner(推测是曝光的机器)，mask尺寸最大可以做到26mm x 33mm，因此MFU =(die_area x N + scribe_line_area) / (26mm x 33mm)。

        scribe_line的宽度一般定义在DRC deck文件中。可以咨询foundary得到scribe_line的具体数值。

        理想情况是MFU做到100%，这样mask尺寸可以做到最大，曝光的次数就最小，曝光成本最低。但现实情况很难做到100%，通常会要求在80%以上，越高越好，也就是要优化die的尺寸，尽量将26mm x 33mm的尺寸用起来，这就是MFU。

        MFU值越高，同一wafter产生的die的数目越多，所以提高MFU的值非常重要，MFU的值越高越好。同时MFU值高，有可能得到foundary的折扣奖励。

4、scrible line & seal ring

        芯片生产出来的时候是许多芯片在一片wafer上的需要用划片机将芯片分割开来，这个时候就需要为分割芯片预留的空间scribe line，在分割芯片及芯片运输封装的过程中，芯片边缘的应力会产生变化，设计上需要在芯片周边做一圈钝化的区域（seal ring）以保护芯片不碎裂以及屏蔽和防潮功能。

        这样整个芯片的面积就是芯片主体边长（主体面积开方）加上两倍的scribe line的宽度和两倍的seal ring宽度再平方。

4.1 seal ring

1、什么是seal ring?

        从layout角度看，seal ring是一个由diff（有源区）、 contact（过孔）、 via（通孔）和metal（金属）等layer（层次）按照一定的规则叠加组成的图形。

        从工艺角度看，seal ring是一种金属层、氧化层、钝化层结构。像一圈堤坝，将芯片围在圈内保护起来。

        从晶圆角度看，seal ring是介于芯片（chip）和划片槽（scribe line）之间的（保护）环。

2、seal ring有什么作用？

        Seal ring的作用就是防止芯片在切割的时候受到机械损伤，还有一些搭顺风车来得作用，我们了解下：

        a) 把Seal ring接地，屏蔽芯片外的干扰；

        b) Seal ring可以防止潮气从侧面断口侵入；

        c) 将切割所产生的静电就近接地，再由切割时邻近的Seal ring共同分摊所产生的电流，将对die本体的冲击降到最小

        Seal ring就像是芯片的长城一样，从四周环绕包围，防止划片（芯片切割）时伤害到内部电路，另外还能防止外界灰尘进入芯片内部。Seal ring是为了保护真正芯片的部分留有这个保护，划片刀砍下去的时候是在这个ring的外面砍下去的。

        在Scribe line上切割时，可能有应力作用到chip内部，加Seal ring可以阻止切割时产生的裂痕损坏到芯片。

3、Seal ring（封装条）与Guard ring（保护环）是不同的

        Seal ring是在芯片IO ring 之外的密闭环（所用层基本涵盖所有mask layer）；Guard ring通常用于电路内部block与block之间的隔离，所用层通常是nwell 或psub，或两者一同使用。

4、Seal ring（封装条）与Scribe line（划片槽）的区别。

        Scribe line，是把芯片从晶圆上切下来的线，是要实际走刀子的地方，而Seal ring是围在芯片周围的一圈从衬底到最上层金属全部都打一圈的保护圈。Seal ring，它的作用有两个：主要作用是防止芯片在切割的时候的机械损伤，尤其是芯片的四个角一般都不放重要器件；其次的作用是Seal ring接地，屏蔽芯片外的干扰。

4.2 scrible line

        在一个晶圆上通常有几百个至数千个芯片连在一起。它们之间留有一定的间隙，以便于划片，这些间隔结构被称为切割通道（dicing channel）,有时也被称为划片槽（scribe line）锯道（saw channel）或通道（street）。

        问题：什么是划片(scribe)？

        回答：划片是将多个芯片的圆片，用金刚砂刀片等方法分隔成单独的芯片，以便装片。

        问题：划片对芯片有何影响？

        回答：划片会产生应力，造成晶格损伤（如背崩等），影响芯片电性或可靠性。显性的首先表现出来，电参数退化；隐形的在长期使用中发展恶化，造成电参数退化或失效。有研究表明，应力与圆片翘曲度密切相关，应力越大，圆片的翘曲越严重。

        问题：怎么减少划片对芯片有何影响？

        回答：留足划片槽(scribe line)宽度；好的划片工艺，好的划片道（边缘整齐，崩边小，断面光滑）