如何測(cè)試晶圓?晶圓形狀變化：從圓到不圓

晶圓對(duì)于科技來說屬于重要組成之一，缺少晶圓，先進(jìn)的科技將停步不前。那么，當(dāng)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(duì)大家介紹晶圓的測(cè)試方法，并且將對(duì)晶圓的形狀變化進(jìn)行探討。如果你對(duì)晶圓具有興趣，抑或本文即將要介紹的內(nèi)容具有興趣，都不妨繼續(xù)往下閱讀哦。

一、晶圓材質(zhì)

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(dǎo)體的材料，經(jīng)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(cè)試方法

晶圓測(cè)試是對(duì)晶片上的每個(gè)晶粒進(jìn)行針測(cè)，在檢測(cè)頭裝上以金線制成細(xì)如毛發(fā)之探針，與晶粒上的接點(diǎn)接觸，測(cè)試其電氣特性，不合格的晶粒會(huì)被標(biāo)上記號(hào)，而后當(dāng)晶片依晶粒為單位切割成獨(dú)立的晶粒時(shí)，標(biāo)有記號(hào)的不合格晶粒會(huì)被淘汰，不再進(jìn)行下一個(gè)制程，以免徒增制造成本。

在晶圓制造完成之后，晶圓測(cè)試是一步非常重要的測(cè)試。這步測(cè)試是晶圓生產(chǎn)過程的成績(jī)單。在測(cè)試過程中，每一個(gè)芯片的電性能力和電路機(jī)能都被檢測(cè)到。晶圓測(cè)試也就是芯片測(cè)試或晶圓電測(cè)。

在測(cè)試時(shí)，晶圓被固定在真空吸力的卡盤上，并與很薄的探針電測(cè)器對(duì)準(zhǔn)，同時(shí)探針與芯片的每一個(gè)焊接墊相接觸(圖4.18)。電測(cè)器在電源的驅(qū)動(dòng)下測(cè)試電路并記錄下結(jié)果。測(cè)試的數(shù)量、順序和類型由計(jì)算機(jī)程序控制。測(cè)試機(jī)是自動(dòng)化的，所以在探針電測(cè)器與第一片晶圓對(duì)準(zhǔn)后(人工對(duì)準(zhǔn)或使用自動(dòng)視覺系統(tǒng))的測(cè)試工作無須操作員的輔助。

測(cè)試是為了以下三個(gè)目標(biāo)。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(shù)進(jìn)行特性評(píng)估。工程師們需要監(jiān)測(cè)參數(shù)的分布狀態(tài)來保持工藝的質(zhì)量水平。第三，芯片的合格品與不良品的核算會(huì)給晶圓生產(chǎn)人員提供全面業(yè)績(jī)的反饋。合格芯片與不良品在晶圓上的位置在計(jì)算機(jī)上以晶圓圖的形式記錄下來。從前的舊式技術(shù)在不良品芯片上涂下一墨點(diǎn)。

晶圓測(cè)試是主要的芯片良品率統(tǒng)計(jì)方法之一。隨著芯片的面積增大和密度提高使得晶圓測(cè)試的費(fèi)用越來越大。這樣一來，芯片需要更長(zhǎng)的測(cè)試時(shí)間以及更加精密復(fù)雜的電源、機(jī)械裝置和計(jì)算機(jī)系統(tǒng)來執(zhí)行測(cè)試工作和監(jiān)控測(cè)試結(jié)果。視覺檢查系統(tǒng)也是隨著芯片尺寸擴(kuò)大而更加精密和昂貴。芯片的設(shè)計(jì)人員被要求將測(cè)試模式引入存儲(chǔ)陣列。測(cè)試的設(shè)計(jì)人員在探索如何將測(cè)試流程更加簡(jiǎn)化而有效，例如在芯片參數(shù)評(píng)估合格后使用簡(jiǎn)化的測(cè)試程序，另外也可以隔行測(cè)試晶圓上的芯片，或者同時(shí)進(jìn)行多個(gè)芯片的測(cè)試。

三、晶圓形狀變化

1.為什么晶圓是圓形的?

因?yàn)橹谱鞴に嚊Q定了它是圓形的。因?yàn)樘峒冞^后的高純度多晶硅是在一個(gè)子晶(seed)上旋轉(zhuǎn)生長(zhǎng)出來的。多晶硅被融化后放入一個(gè)坩堝(Quartz Crucible)中，再將子晶放入坩堝中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)并且向上提拉，則熔融的硅會(huì)沿著子晶向長(zhǎng)成一個(gè)圓柱體的硅錠(ingot)。這種方法就是現(xiàn)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(jīng)過金剛線切割變成硅片：

在經(jīng)過打磨等等處理后就可以進(jìn)行后續(xù)的工序了(CPU制造的那些事之一：i7和i5其實(shí)是孿生兄弟!?)

單晶直拉法工藝中的旋轉(zhuǎn)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(shí)這個(gè)中間有個(gè)過程掠過了，那就是Flat/Notch Grinning。

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

晶圓其實(shí)是有缺一個(gè)小豁口的。

為什么要這樣做呢?這不是浪費(fèi)嗎?其實(shí)，這個(gè)小豁口因?yàn)樘拷吘壎液苄?，在制作Die時(shí)是注定沒有用的，這樣做可以幫助后續(xù)工序確定Wafer擺放位置，為了定位，也標(biāo)明了單晶生長(zhǎng)的晶向。定位設(shè)備可以是這樣：

這樣切割啊，測(cè)試啊都比較方便。

以上便是此次小編帶來的“晶圓”相關(guān)內(nèi)容，通過本文，希望大家對(duì)晶圓的測(cè)試方法以及晶圓的形狀變化具備一定的了解。如果你喜歡本文，不妨持續(xù)關(guān)注我們網(wǎng)站哦，小編將于后期帶來更多精彩內(nèi)容。最后，十分感謝大家的閱讀，have a nice day!