以下是一些常見(jiàn)的晶圓檢測(cè)設(shè)備及檢測(cè)方法:
晶圓檢測(cè)設(shè)備:
光學(xué)檢測(cè)設(shè)備:
顯微鏡:包括光學(xué)顯微鏡和電子顯微鏡等。光學(xué)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(jiǎn)單、成本較低,但分辨率相對(duì)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(jié)構(gòu)信息,可檢測(cè)到更小尺寸的缺陷,但設(shè)備成本高,且對(duì)樣品制備要求嚴(yán)格。
光學(xué)相干斷層掃描儀(OCT):利用近紅外光對(duì)晶圓進(jìn)行斷層掃描,可獲取晶圓內(nèi)部的三維結(jié)構(gòu)信息,檢測(cè)如層間缺陷、內(nèi)部裂紋等,非接觸式檢測(cè),對(duì)晶圓無(wú)損傷,但檢測(cè)速度相對(duì)較慢。
電學(xué)檢測(cè)設(shè)備:
探針臺(tái):通過(guò)微小的探針與晶圓上的芯片引腳接觸,測(cè)量芯片的電學(xué)性能參數(shù),如電阻、電容、電流等,可檢測(cè)芯片的開(kāi)路、短路等缺陷,能對(duì)單個(gè)芯片進(jìn)行精確檢測(cè),但檢測(cè)效率相對(duì)較低,適合于小規(guī)模的樣品測(cè)試或研發(fā)階段。
電子束測(cè)試系統(tǒng):使用電子束掃描晶圓表面,激發(fā)產(chǎn)生的二次電子等信號(hào)可反映晶圓的電學(xué)特性,能檢測(cè)到微小的電學(xué)缺陷,如漏電、電荷積累等,具有高分辨率和靈敏度,但設(shè)備復(fù)雜、成本高。
其他檢測(cè)設(shè)備:
X 射線(xiàn)檢測(cè)設(shè)備:X 射線(xiàn)穿透晶圓,根據(jù)不同材料對(duì) X 射線(xiàn)的吸收和散射特性差異,可檢測(cè)晶圓內(nèi)部的結(jié)構(gòu)缺陷、雜質(zhì)等,如隱藏在內(nèi)部的空洞、夾雜物等,檢測(cè)結(jié)果直觀,但設(shè)備成本高,且需要注意 X 射線(xiàn)的安全防護(hù)。
聲學(xué)顯微鏡:利用超聲波在晶圓中的傳播和反射特性,檢測(cè)晶圓內(nèi)部的缺陷,如分層、裂紋等,對(duì)微小缺陷敏感,且能檢測(cè)到較深部位的缺陷,但檢測(cè)范圍相對(duì)較小。
晶圓檢測(cè)方法:
外觀檢測(cè):
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(jiǎn)單快捷,但只能發(fā)現(xiàn)較大且明顯的缺陷,對(duì)微小缺陷的檢測(cè)能力有限。
自動(dòng)光學(xué)檢測(cè)(AOI):通過(guò)光學(xué)成像系統(tǒng)獲取晶圓表面的圖像,利用圖像處理算法自動(dòng)識(shí)別和分析缺陷,檢測(cè)速度快、效率高,可檢測(cè)多種類(lèi)型的表面缺陷,如顆粒、劃痕、圖案缺陷等,但對(duì)于一些復(fù)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(cè)量:
激光干涉測(cè)量:利用激光干涉原理測(cè)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(cè)量的優(yōu)點(diǎn),但對(duì)測(cè)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(cè)量:使用探針在晶圓表面移動(dòng),測(cè)量晶圓的表面輪廓和關(guān)鍵尺寸,可獲得高精度的尺寸信息,但可能會(huì)對(duì)晶圓表面造成一定的損傷,且測(cè)量速度相對(duì)較慢。
電學(xué)性能檢測(cè):
I - V 特性測(cè)試:給晶圓上的芯片施加不同的電壓,測(cè)量相應(yīng)的電流,得到電流 - 電壓(I - V)特性曲線(xiàn),據(jù)此分析芯片的電學(xué)性能,如二極管的正向?qū)ㄌ匦浴⒕w管的開(kāi)關(guān)特性等,可檢測(cè)芯片的功能是否正常,但只能對(duì)單個(gè)或少量芯片進(jìn)行測(cè)試,效率較低。
電容 - 電壓(C - V)測(cè)試:測(cè)量芯片的電容隨電壓的變化關(guān)系,用于分析芯片的電學(xué)參數(shù),如摻雜濃度、界面態(tài)密度等,對(duì)檢測(cè)芯片的電學(xué)特性和質(zhì)量有重要意義,但測(cè)試設(shè)備復(fù)雜,且測(cè)試過(guò)程相對(duì)繁瑣。
缺陷檢測(cè):
掃描電子顯微鏡(SEM)檢測(cè):將晶圓放入掃描電子顯微鏡中,通過(guò)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(cè)到非常微小的表面缺陷,如納米級(jí)的顆粒、缺陷等,提供高分辨率的圖像,但設(shè)備成本高,且樣品制備過(guò)程復(fù)雜。
光致發(fā)光(PL)檢測(cè):當(dāng)用特定波長(zhǎng)的光照射晶圓時(shí),晶圓中的某些區(qū)域會(huì)發(fā)出特定波長(zhǎng)的光,通過(guò)檢測(cè)光致發(fā)光的強(qiáng)度和光譜,可以檢測(cè)晶圓中的缺陷、雜質(zhì)等,對(duì)檢測(cè)晶圓的晶體質(zhì)量、缺陷類(lèi)型等有較好的效果,但對(duì)于一些不發(fā)光或發(fā)光較弱的缺陷可能檢測(cè)不靈敏。