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如何測試晶圓?晶圓形狀變化:從圓到不圓
來源:與非網 | 作者:chnchip | 發布時間: 2021-01-03 | 659 次瀏覽 | 分享到:

       晶圓對于科技來說屬于重要組成之一,缺少晶圓,先進的科技將停步不前。那么,當晶圓被制造出來后,如何確定晶圓成品的好壞呢?本文中,小編將對大家介紹晶圓的測試方法,并且將對晶圓的形狀變化進行探討。如果你對晶圓具有興趣,抑或本文即將要介紹的內容具有興趣,都不妨繼續往下閱讀哦。

       一、晶圓材質

       硅是由石英砂所精練出來的,晶圓便是硅元素加以純化(99.999%),接著是將這些純硅制成硅晶棒,成為制造集成電路的石英半導體的材料,經過照相制版,研磨,拋光,切片等程序,將多晶硅融解拉出單晶硅晶棒,然后切割成一片一片薄薄的晶圓。

       二、晶圓測試方法

       晶圓測試是對晶片上的每個晶粒進行針測,在檢測頭裝上以金線制成細如毛發之探針,與晶粒上的接點接觸,測試其電氣特性,不合格的晶粒會被標上記號,而后當晶片依晶粒為單位切割成獨立的晶粒時,標有記號的不合格晶粒會被淘汰,不再進行下一個制程,以免徒增制造成本。

       在晶圓制造完成之后,晶圓測試是一步非常重要的測試。這步測試是晶圓生產過程的成績單。在測試過程中,每一個芯片的電性能力和電路機能都被檢測到。晶圓測試也就是芯片測試或晶圓電測。

       在測試時,晶圓被固定在真空吸力的卡盤上,并與很薄的探針電測器對準,同時探針與芯片的每一個焊接墊相接觸(圖 4.18)。電測器在電源的驅動下測試電路并記錄下結果。測試的數量、順序和類型由計算機程序控制。測試機是自動化的,所以在探針電測器與第一片晶圓對準后(人工對準或使用自動視覺系統)的測試工作無須操作員的輔助。

       測試是為了以下三個目標。第一,在晶圓送到封裝工廠之前,鑒別出合格的芯片。第二,器件 / 電路的電性參數進行特性評估。工程師們需要監測參數的分布狀態來保持工藝的質量水平。第三,芯片的合格品與不良品的核算會給晶圓生產人員提供全面業績的反饋。合格芯片與不良品在晶圓上的位置在計算機上以晶圓圖的形式記錄下來。從前的舊式技術在不良品芯片上涂下一墨點。

       晶圓測試是主要的芯片良品率統計方法之一。隨著芯片的面積增大和密度提高使得晶圓測試的費用越來越大。這樣一來,芯片需要更長的測試時間以及更加精密復雜的電源、機械裝置和計算機系統來執行測試工作和監控測試結果。視覺檢查系統也是隨著芯片尺寸擴大而更加精密和昂貴。芯片的設計人員被要求將測試模式引入存儲陣列。測試的設計人員在探索如何將測試流程更加簡化而有效,例如在芯片參數評估合格后使用簡化的測試程序,另外也可以隔行測試晶圓上的芯片,或者同時進行多個芯片的測試。

       三、晶圓形狀變化

       1. 為什么晶圓是圓形的?

       因為制作工藝決定了它是圓形的。因為提純過后的高純度多晶硅是在一個子晶(seed)上旋轉生長出來的。多晶硅被融化后放入一個坩堝(Quartz Crucible)中,再將子晶放入坩堝中勻速轉動并且向上提拉,則熔融的硅會沿著子晶向長成一個圓柱體的硅錠(ingot)。這種方法就是現在一直在用的 CZ 法(Czochralski),也叫單晶直拉法。如下圖:

       然后硅錠在經過金剛線切割變成硅片:

       在經過打磨等等處理后就可以進行后續的工序了。單晶直拉法工藝中的旋轉提拉決定了硅錠的圓柱型,從而決定晶圓是圓形的。

       2. 為什么后來又不圓了呢?

       那為啥后來又不圓了呢?其實這個中間有個過程掠過了,那就是 Flat/Notch Grinning。

       它在硅錠做出來后就要進行了。在 200mm 以下的硅錠上是切割一個平角,叫做 Flat。在 200mm(含)以上硅錠上,為了減少浪費,只裁剪個圓形小口,叫做 Notch。在切片后晶圓就變成了這樣:

       晶圓其實是有缺一個小豁口的。

       為什么要這樣做呢?這不是浪費嗎?其實,這個小豁口因為太靠近邊緣而且很小,在制作 Die 時是注定沒有用的,這樣做可以幫助后續工序確定 Wafer 擺放位置,為了定位,也標明了單晶生長的晶向。定位設備可以是這樣:

       這樣切割啊,測試啊都比較方便。


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