半导体检测设备厂家

集成电路芯片检测依据工艺所在的阶段能够分成设计方案认证、前道量检测和后道检测。 集成电路芯片集成ic的生产制造关键分成 IC设计方案、 IC 前生产制造和 IC 后道封装测试三大阶段，范畴上对集成电路芯片检测的了解集中化在测封阶段，实际上集成电路芯片检测围绕生产工艺流程的自始至终，起起源于 IC 设计方案， 在 IC 生产制造中再次，停止于对封裝后集成ic的特性检测，依据检测工艺所在的阶段，集成电路芯片检测被分成设计方案认证、前道量检测和后道检测。

设计方案认证用以 IC 设计，关键选用电力学检测技术性认证试品是不是完成预订的设计方案作用。 前道量检测应用于圆晶的生产加工生产制造全过程，它是一种物理学性、多功能性的检测，用于检测每一步工艺后商品的生产加工主要参数是不是做到了设计方案的规定，而且查询圆晶表面上是不是存有危害合格率的缺点，保证将生产加工生产线的良率能在要求的水准以上。后道检测关键应用于圆晶生产加工以后、 IC 封裝阶段内，是一种电荷、多功能性的检测，用以查验集成ic是不是做到特性规定， 后道检测又细分化为 CP 检测、 FT 检测。 CP 检测保证工艺达标的商品进到封裝阶段， FT 检测保证特性达标的商品最后才可以流入销售市场。

（设计方案认证和后道检测牵涉到的检测基本原理、检测机器设备同样，其机器设备实质上归属于一类机器设备，且设计方案认证所需检测商品数量非常少，相匹配机器设备要求不大，因而文中关键科学研究前道量检测、后道检测工艺及相对机器设备。）

检测工艺流程表

前、后道检测机器设备的产品研发具备很高的技术性和资产堡垒，该销售市场同光刻技术、离子注入一样，也展现出海外大佬高宽比垄断性的情况。 前道量检测机器设备的中下游顾客是晶圆代工厂， 在该行业内科磊以 52%的市场占有率稳坐第一把太师椅，其塑料薄膜薄厚精确测量、缺点检测商品具备较高的市场占有率。后道检测机器设备中下游顾客是 IC 测封公司， 在其中日本东京高精密在探针台市场细分市场份额达到 60%，泰瑞达与爱德万在检测台销售市场共有着超出 90%的市场占有率，而爱德万、科休和epson的分选设备商品有着超出 60%的市场占有率。 现阶段， 检测机器设备早已能够与光刻技术、离子注入等机器设备的精度维持同歩发展趋势,该工艺的机器设备精度也慢慢变成牵制集成电路芯片产业发展规划的短板之一。

前、后道检测工艺介绍

前道量检测工艺对芯片制造拥有 尤为重要的实际意义，它是提升生产线合格率、减少产品成本的关键步骤，在非常大水平上决策了代工企业的市场竞争力。 晶圆代工生产商的成功与失败取决于商品的合格率，合格率不合格会明显危害生产商的成本费与盈利，据统计商品合格率每减少一个点，晶圆代工生产商将损害 100-800 万美金。并且因为集成ic产品推广策划的销售市场对话框不大，再加上市场占有率的猛烈市场竞争，顾客会首先选择生产制造合格率高，供货工作能力强的半导体企业开展供应，这也代表着降低生产线缺点可能巨大提升公司的市场竞争整体实力。因而芯片加工同乡会在生产制造步骤中根据前道量检测设备监控生产加工工艺，保证工艺全过程合乎明确的规定，并根据精准定位生产制造中难题的根本原因，立即采用调整对策，进而做到降低缺点、提高生产线合格率的目地。

后道检测工艺合理减少封裝成本费，并保证原厂产品品质。 CP 检测在封裝前对集成ic开展检测，检测不过关的商品将不容易进到封裝阶段， FT 检测则对最后商品开展功能测试，保证原厂商品均做到顾客预订作用， 另外也可依据生产线合格率意见反馈的結果，开展生产制造工艺上的提升。

检测工艺操纵合格率流程表

前道量检测监管生产加工工艺十分关键

前道量检测使成条前工艺生产线的操纵做到预设值，另外也为寻觅芯片加工中发觉的难题出示了关键的寻觅案件线索。集成电路芯片生产制造工艺流程极多，各流程中间很有可能会互相影响， 因而难以依据最终原厂商品的检测結果精确剖析出危害商品特性与达标率的实际缘故。并且假如不可以在生产过程中立即检测到工艺缺点，则此批号工艺中生产制造出去的很多不合格产品也会附加提升生产商的产品成本。 因而前道量检测围绕芯片制造阶段自始至终，对生产加工生产制造全过程开展即时的监管，保证每一步生产加工后的商品均合乎主要参数规定。 并且， 商品工作组能够根据剖析前道量检测造成的检测数据信息及时处理难题根本原因， 使之可以采用最有效的方法开展解决，进而生产制造出主要参数匀称、良品率高、稳定性强的集成ic。

前道量检测依据检测目地能够细分化为测量和检测。 测量主要是对集成ic的塑料薄膜薄厚、重要规格、套准精度等做成规格和膜地应力、夹杂浓度值等原材料特性开展精确测量，以保证其合乎主要参数设计方案规定；而检测关键用以鉴别并精准定位商品表面存有的残渣颗粒物脏污、机械设备刮伤、圆晶图案设计缺点等难题。

前道量检测归类及关键技术性

前道量测、检测均会采用光学技术和离子束技术性， 可是二种技术性在测量与检测下各具不一样的特性。电子光学测量根据剖析光的折射、透射光谱仪间接性开展精确测量，其优势是速度更快、屏幕分辨率高、非毁灭性，但缺陷是需依靠别的技术性开展輔助显像；离子束量测是依据扫描立即变大显像，其优势是能够立即显像开展精确测量，但缺陷是速度比较慢、屏幕分辨率低，并且应用离子束开展显像测量实际操作时必须激光切割圆晶，因而离子束测量具备毁灭性。电子光学检测是根据光信号灯不亮比照发觉圆晶上存有的缺点，其优势是速度更快，但缺陷是没法展现出缺点的实际外貌； 而离子束检测能够立即展现缺点的实际外貌，可是该方式 在精度规定十分高的状况下能消耗很多的時间。

在具体的芯片制造全过程中，光学技术与离子束技术性经常被融合应用，例如检测阶段一般先选用电子光学检测精准定位缺点部位，再应用离子束检测对缺点开展精准扫描仪显像，二种技术性的融合应用能够提升量检测的高效率，并减少对集成ic的毁灭性。

前道量检测特性比照

前道量检测围绕晶圆制造全过程自始至终， 如下图所显示， 每一道生产制造工艺进行后，都必须对多个主要参数开展精确测量，对缺点状况开展检测，保证工艺的平稳并做到设计方案规定。

前道量检测工艺全景图片

测量的关键功效取决于“量”，即测量晶圆制造全过程中塑料薄膜薄厚、膜地应力、夹杂浓度值、重要规格、套刻精度等重要主要参数是不是合乎设计方案规定。针对一条一切正常运行的生产线而言，测量的結果应当全是合乎设计方案规定的，一旦发生测量結果不断偏移设计方案值的状况，就说明生产线工艺发生了难题，必须开展难题的清查。

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塑料薄膜薄厚测量： 芯片制造全过程中必须不断堆积各种塑料薄膜，一般一个集成ic会具备几十层塑料薄膜构造， 而塑料薄膜的薄厚、匀称性会对圆晶显像解决的結果造成至关重要的危害。 因而， 为生产制造特性靠谱的集成ic， 塑料薄膜的品质是确保商品最后合格率的重要。 半导体材料塑料薄膜按原材料区划有金属材料、物质、光伏电池和光刻技术，他们或是是全透明的塑料薄膜或是不是全透明的塑料薄膜。 业内内一般应用四探头根据精确测量方块电阻测算不全透明塑料薄膜的薄厚； 根据椭偏仪精确测量光源的反射面、偏射值测算全透明塑料薄膜的薄厚。

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膜应能量测： 在衬底表面上堆积双层塑料薄膜很有可能会引进强的部分能量，这类部分能量被称作膜地应力。 膜地应力很有可能会造成 衬底产生变形，从而危害元器件的可靠性。 生产线上一般通过剖析因为薄膜淀积导致的衬底夹角转变来开展膜抗压强度测试，此类技术性可用以包含金属材料、物质和高聚物以内的各种各样规范塑料薄膜。开展塑料薄膜抗压强度测试时常常应用的技术性有电子器件扫描显微镜、原子力光学显微镜。

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夹杂浓度值测量： 离子注入是半导体材料夹杂工艺中一种关键的技术性，根据在硅片的一些地区内引入不一样类型的正离子，能够使不一样地区硅片具备不一样的电气性能。 工艺中应用的杂质浓度一般接近1010个颗粒/cm3到1018个颗粒/cm3中间， 残渣颗粒的浓度值和遍布会对半导体材料的特性造成关键危害。 因为残渣颗粒导致的晶格常数缺点会更改硅片表面的光源透射率，依据此基本原理便可测算出杂质浓度。 现阶段广泛运用于精确测量杂质浓度的方式 为热波系统软件法。

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重要规格： 半导体材料工艺技术性的发展通常主要表现在元器件重要规格的减少，在 COMS 技术性中，栅宽决策了断面长短，从而危害元器件的反应速率。 重要尺寸检测的一个关键缘故是要做到对商品全部图形界限的精准操纵， 由于集成ic重要规格的转变一般表明出半导体设备工艺中一些重要环节的多变性。 重要尺寸检测必须精度和精确性好于 2nm的检测仪器，可以得到这类精确测量水准的仪器设备是扫描仪透射电镜（SEM）。

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套准精度： 集成电路芯片最后的图型是用好几个掩膜版依照特殊的次序在圆晶表面一层一层累加创建起來的。光刻技术套准精度精确测量用以保证全部电源电路图型务必被恰当地定坐落于圆晶表面， 而且电源电路图型上独立的每一部分中间的相对位置也务必是恰当的，不然可能造成 全部电源电路的无效。光刻技术操作流程的数量之多和光刻技术工艺层的总数之大，造成 光刻技术是半导体设备工艺的一个关键缺点来源于， 因而， 套准精度对全部半导体材料生产线的合格率起着关键的功效。如今精确测量套准精度的关键方式 是相关检测光学显微镜，它依据干预基本原理鉴别出试品內部的构造，并为此分辨光刻技术掩免费模板的套准精度。

检测关键取决于“检”，即查验生产过程中有没有造成表面残渣颗粒物脏污、结晶图案设计缺点、机械设备刮伤等缺点， 圆晶缺点很有可能会造成 半导体材料商品在应用时产生走电、关闭电源的状况， 危害集成ic的良品率。 根据圆晶缺点检测来监管工艺，能够降低生产量损害， 提升工艺合格率。特别是在如今工艺规格已经向 14nm 下列工艺方位发展趋势，圆晶表面的缺点规格越来越愈来愈小， 缺点造成的缘故也愈来愈多， 頻率也愈来愈高， 前检测的必要性已获得了普遍的认知能力。

电子光学、离子束技术相结合，高效率剖析缺点造成缘故。 现阶段， 依据电子光学检测迅速精准定位，离子束检测立即显像的特性，领域内对硅片缺点检测的广泛作法为：光学技术与离子束技术相结合。在其中电子光学检测机器设备用于找寻并迅速锁住缺点部位，离子束检测机器设备对缺点开展显像解决， 借此机会技术性，技术工程师便可高效率找寻缺点造成缘故， 尽早明确提出解决方法。

缺点检测从无图型向有图型方位发展趋势。无图型的硅片主要是裸硅片或有一些空缺塑料薄膜的硅片，常见做生产工艺流程的检测片，在工艺完成时能用以出示空气氧化层薄厚、表面颗粒度等工艺标准的特点信息内容，无图型的硅片在工艺开展后一般可清理及再运用。但因为无图型硅片与商品片结构类型存有不一样，伴随着半导体材料商品工艺愈来愈小，构造愈来愈繁杂，晶圆代工厂逐渐变为应用生产制造中的有图型的商品片开展线上检测监管， 便于更立即体现工艺生产流水线中产生的状况，为制做精英团队出示更为精确的信息内容，且有利于减少无图型硅片成本费。针对表面缺点的检测，常应用显微镜的光透射技术性和扫描仪透射电镜查验技术性。

无图型圆晶与有图型圆晶平面图

前道量检测机器设备类型多种多样

前道量检测机器设备类型多种多样，但大致全是依据电子光学和离子束基本原理开展工作中。 依据检测标底对合格率的危害水平， 椭偏仪、四探头、 热波系统软件、相关检测光学显微镜、显微镜和扫描仪透射电镜是前道量检测行业内较为关键的机器设备。为考虑将来更为严苛的精度规定，机器设备公司除开在原来技术性的基本上开展工艺改善，特性提高外， 还会继续提升扫描仪透射电镜、隧道施工光学显微镜和原子力光学显微镜在前道量检测工艺中的运用比例。

前道量检测标底、机器设备及基本原理

椭偏仪： 精确测量全透明、透明色塑料薄膜薄厚的流行方式 ，它选用偏振光源发送激光器，当光在样版中产生反射面时， 会造成椭圆形的光的偏振。 椭偏仪根据精确测量反射面获得的椭圆偏振，并融合已经知道的键入值精准测算出塑料薄膜的薄厚，是一种非毁灭性、非触碰的光学薄膜薄厚检测技术。 在圆晶生产加工中的引入、离子注入和平整化等一些必须即时检测的生产加工流程内， 椭偏仪能够立即被集成化到工艺机器设备上， 为此明确工艺中膜厚的生产加工终点站。

四探头： 精确测量不全透明塑料薄膜薄厚。 因为不全透明塑料薄膜没法运用光学原理开展精确测量，因而会运用四探头仪器测量方块电阻，依据膜厚与方块电阻中间的关联等效替代法膜厚。 方块电阻能够了解为硅片上方形塑料薄膜两边中间的电阻器， 它与塑料薄膜的电阻和薄厚有关， 与方形层析的规格不相干。 四探头将四个在一条平行线上等间距置放的探头先后与硅片开展触碰， 在外面的二根探头中间释放已经知道的电流量，另外测得里侧二根探头中间的电位差，从而便可获得方块电阻值。

热波系统软件：精确测量夹杂浓度值。 热波系统软件根据精确测量聚焦点在硅片高度一致一点的两束激光器在硅片表面透射率的变化量来测算残渣颗粒的引入浓度值。 在该系统软件内， 一束激光器根据亚气激光发生器造成加温的波使硅片表面溫度上升， 热硅片会造成 另一束氦氖激光的透射系数产生变化，这一变化量正比例于硅片中由残渣颗粒引入而造成的晶体缺陷点的数量。 从而， 精确测量残渣颗粒浓度值的热波数据信号探测仪能够将晶格常数缺点的数量与夹杂浓度值等引入标准联络起來，叙述离子注入工艺后塑料薄膜内残渣的浓度值标值。

相关检测光学显微镜：套准精度测量设备。 相关检测光学显微镜主要是运用相关光的干涉基本原理，将相干光的相位角变换为光程差。 它可以得到沿硅片竖直方位上硅片表面的图象信息内容，根据相关光的干涉图型能够辨别出试品內部的繁杂构造，提高了 CMP 后低饱和度图案设计的套刻显像工作能力。

显微镜 ： 迅速精准定位表面缺点。 显微镜使用光的反射或散射来检测晶圆表面缺陷，由于缺陷会导致硅片表面不平整，进而表现出对光不同的反射、散射效应。 根据对收到的来自硅片表面的光信号进行处理，光学显微镜就可以定位缺陷的位置。光学显微镜具有高速成像，成本经济的特点， 是目前工艺下的一种主要的缺陷检测技术。

光学显微镜实物图

扫描电子显微镜：对缺陷进行精准成像。 扫描电子显微镜的放大倍数能够达到百万倍，能够提供尺寸更小缺陷的信息，其放大性能明显高于光学显微镜。 扫描电子显微镜通过波长极短的电子束来扫描硅片，通过收集激发和散射出的二次电子、散射电子等形成硅片表面的图形，并得到不同材料间显著的成分对比。

后道检测工艺流程图

后道检测工艺涉及到的检测设备主要有测试台、探针台和分选机。其中测试台与探针台组合运用于 CP 测试。因为此时的晶圆尚未进行产品封装，晶圆上集成着众多微小尺寸的待测芯片， 需要通过探针台与晶圆芯片进行精确接触，以连通待测芯片与测试台之间的电路。而 FT 测试使用的设备主要有测试台和分选机。 因为此时的芯片经历了封装

环节，每个芯片上均有引脚可以与分选机上的“金手指”相连接。

后道检测设备全景图

1、测试台：芯片功能与性能的检测设备

测试台是检测芯片功能和性能的专用设备。测试时， 测试台对待测芯片施加输入信号， 得到输出信号与预期值进行比较，判断芯片的电性性能和产品功能的有效性。在 CP、 FT 检测环节内，测试台会分别将结果传输给探针台和分选机。当探针台接收到测试结果后，会进行喷墨操作以标记出晶圆上有缺损的芯片；而当分选器接收到来自测试台的结果后，则会对芯片进行取舍和分类。

测试台的内部具有各种不同类型的测试功能电路板， 它能对集成电路进行直流参数、交流参数和芯片功能测试。直流参数测试（DC） 是对电路的电学参数进行测量， 主要考虑的是芯片每个引脚的测试效率和测试的准确度。 该参数测试以电压或者电流的形式验证高低电平的电压、功耗、驱动能力和噪声干扰等电气参数。常用的方法有施加电压测量电流（IFVM） 或施加电流测量电压（VFIM）。

交流参数测试（AC） 是对电路工作时的时间关系进行测量，它最看重的是最大测试速率和重复性能，其次是准确度。 该参数测试以时间为单位验证相关芯片电路的建立时间、保持时间、上升时间、下降时间以及传输延迟时间等参数。

芯片功能测试用来验证芯片是否能够实现设计的既定功能。 所施加的激励信号以一定方式在电路中传输，确保能够对电路内部的所有部分都进行验证，以测试电路的所有部分是否都正常工作。功能测试的基本方法是，用一组有序的组合测试图形作用于待测器件，比较电路的输出与预期数据是否相同，以此判别该电路的功能是否正常。

测试台随着半导体工艺的发展， 其检测的产品更加复杂、检测速度也在逐渐提高。 从上世纪 60 年起，测试台已经从最初的针对简单、 低芯片引脚数的低速测试系统逐步发展到适用于超大规模、复杂结构集成电路的高速测试系统。

测试台的发展历史

可以预见高测试速率、 强通用性将会成为未来测试台发展的方向。 提高检测速率可以使得测试台在单位时间内测试更多的芯片，如此便会降低单个芯片上所负担的生产成本。 传统的检测台是面向分立器件、存储器、数字电路等特定类型的半导体产品， 如今随着集成电路种类界限愈发模糊，柔性检测方式因其通用式的检测方法可以为下游半导体检测厂商极大的节省成本并缩短检测时间，故而通用性强的全自动检测设备已经成为未来各大生产厂商的主攻方向。

2、探针台：运用于 CP 环节晶粒与测试台的连接

探针台用于晶圆加工之后、封装工艺之前的 CP 测试环节， 负责晶圆的输送与定位， 使晶圆上的晶粒依次与探针接触并逐个测试。 探针台的工作流程为，首先通过载片台将晶圆移动到晶圆相机下，通过晶圆相机拍摄晶圆图像，从而确定晶圆的坐标位置；再将探针相机移动到探针卡下面，从而确定探针头的坐标位置；得到两者的位置关系后，即可将晶圆移动到探针卡下面，通过载片台垂直方向运动实现对针功能。

探针台是晶圆后道测试的高精密装备， 其技术壁垒主要体现在系统的精准定位、微米级运动以及高准确率通信等关键参数。

探针台的发展历史可以追溯到上世纪 60 年代，经历了多年的技术耕耘， 该行业如今主要为东京精密（Accretech）、东京电子（Tokyo Electron Ltd）与伊智（Electroglas）三家公司所垄断。 虽然国内厂商近几年奋起直追，但是在设备的关键技术方面仍与国外先进厂商存在较大的差距，未来国产设备公司将会有很大的增长空间。

未来探针台发展方向：增加测试标的&较少晶圆测试损伤测试品种增多。 早期的探针台主要针对一些分立器件进行测试，测试精度要求不是很高。随着信息化技术的发展其产品测试已经扩展到 SOC 等领域，预期在未来工艺的推动下，会有针对更加先进产品的探针台不断问世。微变形接触技术。 晶圆是高价值产品， 所以在操作过程中尽量避免出现任何损坏晶圆的可能性。