以下是一些常見的晶圓檢測設備及檢測方法:
晶圓檢測設備:
光學檢測設備:
顯微鏡:包括光學顯微鏡和電子顯微鏡等。光學顯微鏡可用于觀察晶圓表面的形貌、缺陷等,如劃痕、顆粒污染等,操作簡單、成本較低,但分辨率相對有限。電子顯微鏡(如掃描電子顯微鏡)具有更高的分辨率,能提供晶圓表面的微觀結構信息,可檢測到更小尺寸的缺陷,但設備成本高,且對樣品制備要求嚴格。
光學相干斷層掃描儀(OCT):利用近紅外光對晶圓進行斷層掃描,可獲取晶圓內部的三維結構信息,檢測如層間缺陷、內部裂紋等,非接觸式檢測,對晶圓無損傷,但檢測速度相對較慢。
電學檢測設備:
探針臺:通過微小的探針與晶圓上的芯片引腳接觸,測量芯片的電學性能參數(shù),如電阻、電容、電流等,可檢測芯片的開路、短路等缺陷,能對單個芯片進行精確檢測,但檢測效率相對較低,適合于小規(guī)模的樣品測試或研發(fā)階段。
電子束測試系統(tǒng):使用電子束掃描晶圓表面,激發(fā)產生的二次電子等信號可反映晶圓的電學特性,能檢測到微小的電學缺陷,如漏電、電荷積累等,具有高分辨率和靈敏度,但設備復雜、成本高。
其他檢測設備:
X 射線檢測設備:X 射線穿透晶圓,根據不同材料對 X 射線的吸收和散射特性差異,可檢測晶圓內部的結構缺陷、雜質等,如隱藏在內部的空洞、夾雜物等,檢測結果直觀,但設備成本高,且需要注意 X 射線的安全防護。
聲學顯微鏡:利用超聲波在晶圓中的傳播和反射特性,檢測晶圓內部的缺陷,如分層、裂紋等,對微小缺陷敏感,且能檢測到較深部位的缺陷,但檢測范圍相對較小。
晶圓檢測方法:
外觀檢測:
肉眼檢查:直接用肉眼觀察晶圓表面的明顯缺陷,如較大的劃痕、污漬等,簡單快捷,但只能發(fā)現(xiàn)較大且明顯的缺陷,對微小缺陷的檢測能力有限。
自動光學檢測(AOI):通過光學成像系統(tǒng)獲取晶圓表面的圖像,利用圖像處理算法自動識別和分析缺陷,檢測速度快、效率高,可檢測多種類型的表面缺陷,如顆粒、劃痕、圖案缺陷等,但對于一些復雜的缺陷或與背景相似的缺陷,可能存在誤判或漏判。
尺寸測量:
激光干涉測量:利用激光干涉原理測量晶圓的厚度、平整度、彎曲度等尺寸參數(shù),具有高精度、非接觸式測量的優(yōu)點,但對測量環(huán)境要求較高,如需要穩(wěn)定的溫度、濕度等條件。
探針輪廓測量:使用探針在晶圓表面移動,測量晶圓的表面輪廓和關鍵尺寸,可獲得高精度的尺寸信息,但可能會對晶圓表面造成一定的損傷,且測量速度相對較慢。
電學性能檢測:
I - V 特性測試:給晶圓上的芯片施加不同的電壓,測量相應的電流,得到電流 - 電壓(I - V)特性曲線,據此分析芯片的電學性能,如二極管的正向導通特性、晶體管的開關特性等,可檢測芯片的功能是否正常,但只能對單個或少量芯片進行測試,效率較低。
電容 - 電壓(C - V)測試:測量芯片的電容隨電壓的變化關系,用于分析芯片的電學參數(shù),如摻雜濃度、界面態(tài)密度等,對檢測芯片的電學特性和質量有重要意義,但測試設備復雜,且測試過程相對繁瑣。
缺陷檢測:
掃描電子顯微鏡(SEM)檢測:將晶圓放入掃描電子顯微鏡中,通過電子束掃描晶圓表面,觀察缺陷的形態(tài)、大小和分布等,能檢測到非常微小的表面缺陷,如納米級的顆粒、缺陷等,提供高分辨率的圖像,但設備成本高,且樣品制備過程復雜。
光致發(fā)光(PL)檢測:當用特定波長的光照射晶圓時,晶圓中的某些區(qū)域會發(fā)出特定波長的光,通過檢測光致發(fā)光的強度和光譜,可以檢測晶圓中的缺陷、雜質等,對檢測晶圓的晶體質量、缺陷類型等有較好的效果,但對于一些不發(fā)光或發(fā)光較弱的缺陷可能檢測不靈敏。