晶圆检测:确保半导体产业品质的关键步骤

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晶圆检测:确保半导体产业品质的关键步骤

概括

晶圆(Wafer)作为半导体产业中至关重要的原材料,直接关系到最终电子产品的性能与质量。在晶圆的制造过程中,由于其精密度要求极高,任何微小的缺陷或污染都可能影响整个产品的稳定性和性能。因此,对晶圆进行严格的检测,能够有效地保证产品的合格率及市场竞争力。本文将带您深入了解晶圆检测的各个环节,揭示它如何确保半导体产品的高品质。

检测样品

晶圆检测通常使用经过特定制备的样品,这些样品不仅能够反映晶圆的整体质量,还能揭示晶圆在生产过程中可能遇到的各种问题。常见的检测样品包括:裸晶圆(未经处理的纯晶圆)和涂层晶圆(经过一定处理的晶圆,可能用于后续工艺)。通过对这些样品的分析,可以有效评估其结构、成分和表面状态。

检测项目

晶圆检测项目非常多样,通常包括但不限于以下几个重要项目:

  • 尺寸与形状检测:检查晶圆的直径、厚度、平整度等,确保符合标准尺寸要求。
  • 表面缺陷检测:分析晶圆表面是否有划痕、气泡、污染物或其他不合格缺陷。
  • 电气性能检测:检查晶圆的电导率、介电常数等,确保其具备良好的电气性能。
  • 颗粒物检测:确认晶圆表面是否有微小颗粒或杂质,这对后续的光刻和薄膜沉积工艺至关重要。

检测仪器

晶圆检测需要使用多种高精度仪器,以下是常见的几种:

  • 扫描电子显微镜(SEM):用于高分辨率的表面形貌观察,可以清晰显示微小缺陷和颗粒物。
  • 原子力显微镜(AFM):用来测量晶圆表面的微观粗糙度和形貌特征。
  • 光学显微镜:适用于快速、低成本地检查晶圆的表面缺陷。
  • 激光粒度仪:用于颗粒物检测,能够精确地测量晶圆表面的颗粒物大小和分布。

检测方法

晶圆的检测方法主要分为物理检测和电气检测两大类:

  • 物理检测:通过显微镜、扫描电子显微镜(SEM)和原子力显微镜(AFM)等工具,检查晶圆表面的微观缺陷、粗糙度和颗粒物。物理检测方法能够为晶圆的表面状况提供详细的数据支持。
  • 电气检测:通过测试晶圆的电性能,如电导率和介电常数等,来判断其是否符合电子元件的工作标准。电气性能的优劣直接影响半导体芯片的运行稳定性。

此外,随着技术的发展,晶圆检测方法逐渐向自动化、智能化方向发展,例如基于机器学习的缺陷识别和自动化检测系统,能够提高检测的精度和效率。

检测标准(部分)

《 GB/T 44517-2024 微机电系统(MEMS)技术 MEMS膜残余应力的晶圆曲率和悬臂梁挠度试验方法 》标准简介

  • 标准名称:微机电系统(MEMS)技术 MEMS膜残余应力的晶圆曲率和悬臂梁挠度试验方法
  • 标准号:GB/T 44517-2024
    中国标准分类号:L59
  • 发布日期:2024-09-29
    国际标准分类号:31.080.99
  • 实施日期:2025-04-01
    技术归口:全国微机电技术标准化技术委员会
  • 代替标准:
    主管部门:国家标准委
  • 标准分类:电子学半导体分立器件其他半导体分立器件
  • 内容简介:

    国家标准《微机电系统(MEMS)技术 MEMS膜残余应力的晶圆曲率和悬臂梁挠度试验方法》由TC336(全国微机电技术标准化技术委员会)归口,主管部门为国家标准委。

    本文件描述了测量厚度范围为0.01μm~10μm的MEMS膜残余应力的方法,包含晶圆曲率法和悬臂梁挠度法。本文件适用于沉积在已知杨氏模量和泊松比等力学性质衬底上的膜。

《 GB/T 44687-2024 超硬磨料制品 半导体晶圆精密磨削用砂轮 》标准简介

  • 标准名称:超硬磨料制品 半导体晶圆精密磨削用砂轮
  • 标准号:GB/T 44687-2024
    中国标准分类号:J43
  • 发布日期:2024-09-29
    国际标准分类号:25.100.70
  • 实施日期:2025-04-01
    技术归口:全国磨料磨具标准化技术委员会
  • 代替标准:
    主管部门:中国机械工业联合会
  • 标准分类:机械制造切削工具磨料磨具
  • 内容简介:

    国家标准《超硬磨料制品 半导体晶圆精密磨削用砂轮》由TC139(全国磨料磨具标准化技术委员会)归口,TC139SC3(全国磨料磨具标准化技术委员会超硬材料及制品分会)执行,主管部门为中国机械工业联合会。

    本文件规定了半导体晶圆精密磨削用砂轮的产品分类、产品标记、技术要求、试验方法、检验规则、标志、包装、运输和贮存。本文件适用于半导体晶圆边缘倒角精密磨削和端面减薄精密磨削用金属结合剂、树脂结合剂和陶瓷结合剂及其复合结合剂金刚石砂轮。

《 T/QGCML 4573-2024 高精度超洁净晶圆电化学电镀腔体网格盘生产制造规范 》标准简介

  • 标准名称:高精度超洁净晶圆电化学电镀腔体网格盘生产制造规范
  • 标准号:T/QGCML 4573-2024
    中国标准分类号:C397
  • 发布日期:2024-08-12
    国际标准分类号:31.020
  • 实施日期:2024-08-27
    团体名称:全国城市工业品贸易中心联合会
  • 标准分类:电子学C 制造业
  • 内容简介:

    本文件规定了高精度超洁净晶圆电化学电镀腔体网格盘生产制造规范的术语和定义、缩略语、场地和人员、设备、材料、加工流程、成品质量、环境保护、安全。本文件适用于高精度超洁净晶圆电化学电镀腔体网格盘(以下简称“网格盘”)的生产制造。

《 T/QGCML 4572-2024 高精度超洁净晶圆卡爪生产制造规范 》标准简介

  • 标准名称:高精度超洁净晶圆卡爪生产制造规范
  • 标准号:T/QGCML 4572-2024
    中国标准分类号:C397
  • 发布日期:2024-08-12
    国际标准分类号:31.020
  • 实施日期:2024-08-27
    团体名称:全国城市工业品贸易中心联合会
  • 标准分类:电子学C 制造业
  • 内容简介:

    本文件规定了高精度超洁净晶圆卡爪生产制造规范的术语和定义、场地和人员、设备、材料、加工流程、成品质量、环境保护、安全。本文件适用于高精度超洁净晶圆卡爪(以下简称“卡爪”)的生产制造。

《 T/SICA 006-2024 集成电路晶圆厂用天车传送系统通用技术要求 》标准简介

  • 标准名称:集成电路晶圆厂用天车传送系统通用技术要求
  • 标准号:T/SICA 006-2024
    中国标准分类号:CCSJ70/C356
  • 发布日期:2024-06-07
    国际标准分类号:53.040.01
  • 实施日期:2024-07-07
    团体名称:上海市集成电路行业协会
  • 标准分类:材料储运设备C 制造业
  • 内容简介:

    本标准主要技术内容包括集成电路晶圆厂用天车传送系统的术语和定义、缩略语、技术要求、环境要求、安全要求、标志、包装、运输和贮存、交付要求。

《 SJ 21242-2018 晶圆凸点电镀设备通用规范 》标准简介

  • 标准名称:晶圆凸点电镀设备通用规范
  • 标准号:SJ 21242-2018
    中国标准分类号:K01
  • 发布日期:2018-01-18
    国际标准分类号:67.080
  • 实施日期:2018-05-01
    技术归口:工业和信息化部电子第四研究院
  • 代替标准:
    主管部门:
  • 标准分类:食品技术SJ 电子
  • 内容简介:

    本规范规定了晶圆凸点电镀设备的通用要求、质量保证规定和交货准备。本规范适用于晶圆凸点电镀设备(以下简称设备)的设计、生产、检验和验收。

《 DB13/T 5865-2023 晶圆表面颗粒度检查仪校准方法 》标准简介

  • 标准名称:晶圆表面颗粒度检查仪校准方法
  • 标准号:DB13/T 5865-2023
    中国标准分类号:A50
  • 发布日期:2023-10-25
    国际标准分类号:17.040.20
  • 实施日期:2023-11-25
    技术归口:
  • 代替标准:
    主管部门:河北省市场监督管理局
  • 标准分类:计量学和测量、物理现象表面特征科学研究和技术服务业河北省
  • 内容简介:

    地方标准《晶圆表面颗粒度检查仪校准方法》,主管部门为河北省市场监督管理局。

《 T/CZSBDTHYXH 001-2023 半导体晶圆缺陷自动光学检测设备 》标准简介

  • 标准名称:半导体晶圆缺陷自动光学检测设备
  • 标准号:T/CZSBDTHYXH 001-2023
    中国标准分类号:C356
  • 发布日期:2023-08-08
    国际标准分类号:29.045
  • 实施日期:2023-08-09
    团体名称:常州市半导体行业协会
  • 标准分类:电气工程C 制造业
  • 内容简介:

    本标准规定了半导体晶圆缺陷光学检测仪的术语和定义、产品型号、要求、检验方法、检验规则、标志、包装、运输、贮存要求。

《 T/ZZB 2883-2022 双帽晶圆绕线电阻器 》标准简介

  • 标准名称:双帽晶圆绕线电阻器
  • 标准号:T/ZZB 2883-2022
    中国标准分类号:L13/C398
  • 发布日期:2022-12-08
    国际标准分类号:31.040.01
  • 实施日期:2022-12-31
    团体名称:浙江省品牌建设联合会
  • 标准分类:L 租赁和商务服务业电子学
  • 内容简介:

    本文件规定了双帽晶圆绕线电阻器的术语和定义、结构与基本参数、基本要求、技术要求、试验方法、检验规则、标志、包装、运输、贮存及质量承诺等要求

    本文件适用于氧化铝陶瓷棒材质双头均装有双帽,电阻丝为缠绕结构的双帽晶圆绕线电阻器(以下简称电阻器)

《 T/CESA 1081-2020 半导体集成电路制造业 晶圆 绿色工厂评价要求 》标准简介

  • 标准名称:半导体集成电路制造业 晶圆 绿色工厂评价要求
  • 标准号:T/CESA 1081-2020
    中国标准分类号:C397
  • 发布日期:2020-06-20
    国际标准分类号:13.020.01
  • 实施日期:2020-06-20
    团体名称:中国电子工业标准化技术协会
  • 标准分类:C 制造业环保、保健和安全
  • 内容简介:

    本标准规定了半导体集成电路制造业 晶圆 绿色工厂评价(以下简称“评价”)的原则、方法、指标体系及要求、程序等

    本标准适用于对具有晶圆大小为8英寸或12英寸的半导体集成电路晶圆产品实际生产过程的工厂进行评价,其他类型集成电路产品生产制造工厂也可参考使用

《 DB31/ 506-2020 集成电路晶圆制造单位产品能源消耗限额 》标准简介

  • 标准名称:集成电路晶圆制造单位产品能源消耗限额
  • 标准号:DB31/ 506-2020
    中国标准分类号:F01
  • 发布日期:2020-09-25
    国际标准分类号:27.010
  • 实施日期:2020-12-01
    技术归口:
  • 代替标准:
    主管部门:上海市市场监督管理局
  • 标准分类:能源和热传导工程制造业能源和热传导工程综合上海市
  • 内容简介:

    地方标准《集成电路晶圆制造单位产品能源消耗限额》,主管部门为上海市市场监督管理局。

《 SJ/T 11761-2020 200 mm及以下晶圆用半导体设备装载端口规范 》标准简介

  • 标准名称:200 mm及以下晶圆用半导体设备装载端口规范
  • 标准号:SJ/T 11761-2020
    中国标准分类号:L95
  • 发布日期:2020-12-09
    国际标准分类号:31.550
  • 实施日期:2021-04-01
    技术归口:全国半导体设备和材料标准化技术委员会
  • 代替标准:
    主管部门:工业和信息化部
  • 标准分类:电子学SJ 电子电子
  • 内容简介:

    行业标准《200mm及以下晶圆用半导体设备装载端口规范》由全国半导体设备和材料标准化技术委员会归口上报,主管部门为工业和信息化部。适用于加工直径200mm及以下晶圆的半导体设备装载端口本标准规定了晶圆承载器与晶圆制造/检测设备之间的机械端口要求,主要包括晶圆承载器在设备上的位置和方向。本标准适用于加工直径200mm及以下晶圆的半导体设备装载端口。

《 GB/T 42706.5-2023 电子元器件 半导体器件长期贮存 第5部分:芯片和晶圆 》标准简介

  • 标准名称:电子元器件 半导体器件长期贮存 第5部分:芯片和晶圆
  • 标准号:GB/T 42706.5-2023
    中国标准分类号:L40
  • 发布日期:2023-05-23
    国际标准分类号:31.080
  • 实施日期:2023-09-01
    技术归口:全国集成电路标准化技术委员会
  • 代替标准:
    主管部门:工业和信息化部(电子)
  • 标准分类:电子学半导体分立器件
  • 内容简介:

    国家标准《电子元器件 半导体器件长期贮存 第5部分:芯片和晶圆》由TC599(全国集成电路标准化技术委员会)归口,主管部门为工业和信息化部(电子)。

    本文件规定了单个芯片、部分晶圆或整个晶圆,以及带金属结构(引人金属层、植球植柱等)芯片的贮存条件和规则,同时为含有芯片或晶圆的通用和专用封装产品提供了操作指导。本文件适用于预计贮存时间超过12个月的芯片和晶圆的长期贮存。

《 GB/T 41853-2022 半导体器件 微机电器件 晶圆间键合强度测量 》标准简介

  • 标准名称:半导体器件 微机电器件 晶圆间键合强度测量
  • 标准号:GB/T 41853-2022
    中国标准分类号:L55
  • 发布日期:2022-10-12
    国际标准分类号:31.080.99
  • 实施日期:2022-10-12
    技术归口:全国微机电技术标准化技术委员会
  • 代替标准:
    主管部门:国家标准化管理委员会
  • 标准分类:电子学半导体分立器件其他半导体分立器件
  • 内容简介:

    国家标准《半导体器件 微机电器件 晶圆间键合强度测量》由TC336(全国微机电技术标准化技术委员会)归口,主管部门为国家标准化管理委员会。

    本文件规定了晶圆键合后键合强度的测量方法,适用于硅-硅共熔键合、硅-玻璃阳极键合等多种晶圆键合方式,以及MEMS工艺、组装流程中相关结构尺寸的键合强度的评估。本文件适用于从十微米到几毫米厚的晶圆间的键合强度测量。

《 GB/T 26044-2010 信号传输用单晶圆铜线及其线坯 》标准简介

  • 标准名称:信号传输用单晶圆铜线及其线坯
  • 标准号:GB/T 26044-2010
    中国标准分类号:H62
  • 发布日期:2011-01-10
    国际标准分类号:77.150.30
  • 实施日期:2011-10-01
    技术归口:全国有色金属标准化技术委员会
  • 代替标准:
    主管部门:中国有色金属工业协会
  • 标准分类:冶金有色金属产品铜产品
  • 内容简介:

    国家标准《信号传输用单晶圆铜线及其线坯》由TC243(全国有色金属标准化技术委员会)归口,TC243SC2(全国有色金属标准化技术委员会重金属分会)执行,主管部门为中国有色金属工业协会。

    本标准规定了信号传输用单晶圆铜线及其线坯的要求、试验方法、检验规则及标志、包装、运输、贮存、质量证明书和合同(或订货单)内容。本标准适用于采用热型连铸技术所生产的圆形横截面单晶圆铜线坯及其制成的单晶圆铜线。

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结语

晶圆检测作为半导体制造中的核心环节,起到了保障产品质量的至关重要的作用。通过科学、精准的检测方法,可以有效地发现并排除潜在的缺陷,为后续的加工与生产提供高质量的基础。随着技术不断发展,晶圆检测的手段和设备也在持续创新,不仅提高了检测精度,还大大缩短了检测周期,推动着半导体行业向更高标准迈进。

结语

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