半導(dǎo)體工藝測(cè)試設(shè)備應(yīng)用技術(shù)探討

摘 要：制作半導(dǎo)體工藝的時(shí)候，工藝流程的不同和不同的工藝參數(shù)制作出來(lái)的半導(dǎo)體工藝差別非常大，所以在進(jìn)行半導(dǎo)體工藝生產(chǎn)的時(shí)候應(yīng)該使用設(shè)備儀器對(duì)其進(jìn)行測(cè)試，對(duì)半導(dǎo)體工藝及時(shí)的進(jìn)行監(jiān)控，之后根據(jù)所使用的測(cè)試工具對(duì)半導(dǎo)體工藝進(jìn)行需求測(cè)試，從而做半導(dǎo)體工藝測(cè)試設(shè)備應(yīng)用技術(shù)的研究。

關(guān)鍵詞：半導(dǎo)體工藝；測(cè)試設(shè)備；應(yīng)用技術(shù)

一、半導(dǎo)體工藝的研究背景

所謂半導(dǎo)體工藝，就是通過(guò)晶片對(duì)原材料實(shí)現(xiàn)一系列的化學(xué)操作或者物理操作，從而制作出所需要的物品器件，比如實(shí)驗(yàn)室需要的二極管以及集成電路等，這些半導(dǎo)體工藝類型可以分為四大類，第一類是薄膜工藝類型，第二類為刻印工藝類型，第三類是刻蝕工藝類型，最后一個(gè)類型是摻雜工藝，之后在這四大類型基礎(chǔ)上對(duì)工藝的參數(shù)以及研究工藝的技術(shù)進(jìn)行不同程度的加減以及變換，并利用有限的工藝流程進(jìn)行不斷的重復(fù)循環(huán)，從而實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的生產(chǎn)，但是半導(dǎo)體工藝測(cè)試設(shè)備是非常重要的，他是對(duì)半導(dǎo)體工藝過(guò)程中充當(dāng)監(jiān)控的角色，是對(duì)工藝線的重要補(bǔ)充，半導(dǎo)體工藝測(cè)試設(shè)備應(yīng)用技術(shù)有半導(dǎo)體自身的特殊性，根據(jù)這個(gè)課題我們展開(kāi)相應(yīng)的敘述討論。

二、半導(dǎo)體工藝的需要

半導(dǎo)體元件制造的過(guò)程分為兩個(gè)過(guò)程，第一個(gè)過(guò)程稱之為前道過(guò)程，也就是對(duì)半導(dǎo)體的晶圓制造過(guò)程進(jìn)行監(jiān)控，一直到晶圓制造過(guò)程完成，第二個(gè)過(guò)程稱之為后道工程，他包括對(duì)半導(dǎo)體的封裝以及半導(dǎo)體的成品測(cè)試，對(duì)半導(dǎo)體的成品測(cè)試主要是對(duì)半導(dǎo)體的各個(gè)性能參數(shù)進(jìn)行測(cè)試，其中包括對(duì)電流的測(cè)試，對(duì)電壓的測(cè)試，對(duì)光學(xué)性能參數(shù)的測(cè)試，從測(cè)試的過(guò)程中選擇最合格的半導(dǎo)體器件，對(duì)于半導(dǎo)體來(lái)說(shuō)，它的制造工藝屬于精細(xì)加工，每一項(xiàng)的加工工藝都有與其對(duì)應(yīng)的技術(shù)要求參數(shù)，對(duì)實(shí)際的半導(dǎo)體工藝使用不同的設(shè)備進(jìn)行測(cè)試，之后進(jìn)行數(shù)據(jù)相似值的參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，使其可以在合格的基礎(chǔ)上對(duì)制造的晶片提供進(jìn)一步的工藝，對(duì)于前道工藝來(lái)說(shuō)，應(yīng)該按照基本的四大類工藝的需要進(jìn)行設(shè)備的配置。

（1）需要說(shuō)明的第一類工藝制造為薄膜工藝制造，制造的過(guò)程分為五大部分，分別為氧化過(guò)程、多晶硅測(cè)試過(guò)程、氮化硅形成過(guò)程以及濺射與蒸發(fā)過(guò)程。在進(jìn)行工藝制造的時(shí)候應(yīng)該首先對(duì)構(gòu)成污染的雜質(zhì)以及金屬進(jìn)行檢測(cè)，之后對(duì)所制作的薄膜的厚度進(jìn)行檢測(cè)，并對(duì)檢測(cè)的過(guò)程進(jìn)行及時(shí)的監(jiān)控。值得注意的是薄膜工藝的測(cè)試設(shè)備主要測(cè)試工藝如何應(yīng)用，因?yàn)楸∧すに嚨倪^(guò)程大部分在較高的溫度下進(jìn)行工作，之所以在高溫環(huán)境下進(jìn)行工作是因?yàn)檩^高的溫度可以將一些金屬以及其他污染的雜質(zhì)滲透到晶片之中，從而改變不可控器件的參數(shù)，此外，晶圓如果已經(jīng)受到了污染，那么在高溫條件下進(jìn)行薄膜工藝的制作，可以有效的將金屬雜質(zhì)在晶片中揮發(fā)出來(lái)，此時(shí)應(yīng)該注意的是揮發(fā)出來(lái)的金屬雜質(zhì)會(huì)不會(huì)對(duì)環(huán)境造成二次污染，所以晶片進(jìn)行薄膜工藝制作前后都應(yīng)該根據(jù)檢驗(yàn)要求對(duì)其進(jìn)行沾污方面的測(cè)試，其次還應(yīng)該對(duì)晶片的厚度以及晶片的質(zhì)量根據(jù)檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)要求進(jìn)行檢測(cè)，最后還應(yīng)該對(duì)精品進(jìn)行應(yīng)力方面的測(cè)試以及晶片在高溫環(huán)境下翹曲度的測(cè)試。

（2）其次為摻雜工藝的制造過(guò)程，它的制造過(guò)程包括擴(kuò)散過(guò)程、離子注入過(guò)程以及退火過(guò)程，在進(jìn)行這一系列過(guò)程的時(shí)候應(yīng)該對(duì)晶片所含的雜質(zhì)進(jìn)行濃度方面的檢測(cè)、摻雜深度方面的檢測(cè)以及摻雜之后電阻率方面的檢測(cè)等，并及時(shí)對(duì)這些工藝的過(guò)程進(jìn)行監(jiān)控，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，所要求的器件尺寸也在不斷的縮小，因此為了方便較小器件的制作，人們研究出了注入離子的工藝，這種工藝的應(yīng)用使得硅晶圓中的雜質(zhì)分布更加均勻，數(shù)量更好控制，但是如果注入的方式有誤，那么可能會(huì)影響器件整體的特性，對(duì)此我們應(yīng)該對(duì)收集的雜質(zhì)進(jìn)行檢測(cè)。

（3）我們所說(shuō)的刻印以及刻蝕過(guò)程是對(duì)器件外形的處理以及對(duì)器件外形進(jìn)行涂膠以及光刻還有器件后期的顯影、刻蝕工藝的過(guò)程。需要對(duì)整個(gè)線條的均勻性以及缺陷性進(jìn)行檢測(cè)監(jiān)控，這里檢測(cè)的主要儀器為顯微鏡，通過(guò)顯微鏡可以初步的對(duì)晶片進(jìn)行判斷，從而發(fā)掘晶片存在的一些問(wèn)題，得到及時(shí)的處理。

三、半導(dǎo)體工藝測(cè)試設(shè)備的具體應(yīng)用

半導(dǎo)體器件的制作過(guò)程主要是對(duì)半導(dǎo)體的成品進(jìn)行質(zhì)量監(jiān)控，通過(guò)對(duì)檢測(cè)設(shè)備的參數(shù)進(jìn)行調(diào)整測(cè)試相應(yīng)的器件，工藝過(guò)程越復(fù)雜，要求越高所得到的質(zhì)量要求就越高，設(shè)備監(jiān)測(cè)的精密度就越高。對(duì)顆粒度進(jìn)行測(cè)試的時(shí)候應(yīng)該選擇光照良好的條件下，射線的所形成的角度與所測(cè)顆粒的直徑為反比關(guān)系，一般來(lái)說(shuō)，顆粒分析儀器主要是光路系統(tǒng)進(jìn)行檢測(cè)，所測(cè)試的樣品比較分散，操作系統(tǒng)比較繁瑣，光路系統(tǒng)的設(shè)計(jì)性與光路系統(tǒng)的優(yōu)化性最大限度的決定了測(cè)量結(jié)果的重現(xiàn)性能與準(zhǔn)確性能。

四、總結(jié)

由此看來(lái)，半導(dǎo)體工藝測(cè)試設(shè)備的應(yīng)用會(huì)隨著我國(guó)科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步而不斷的增加測(cè)試難度，由原來(lái)的粗略估計(jì)到未來(lái)的精密測(cè)試，測(cè)試設(shè)備也會(huì)相應(yīng)的進(jìn)行著更新。生產(chǎn)的半導(dǎo)體體積越小，檢測(cè)的要求度就越高，雜質(zhì)的分散度就越嚴(yán)格。

參考文獻(xiàn)

[1]蔡穎嵐，胡偉，張經(jīng)洪等.半導(dǎo)體工藝測(cè)試設(shè)備應(yīng)用技術(shù)研究[J].設(shè)備管理與維修，2018，（12）：147-149.

[2]翟玥.功率器件用150mm高性能硅外延材料的工藝研究[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2017，（1）：37-38.

作者簡(jiǎn)介：

祁峰（1988-），男，民族：漢族，籍貫：遼寧省北票市，學(xué)歷：本科，職稱：工程師，研究方向：自動(dòng)化

（作者單位：沈陽(yáng)芯源微電子設(shè)備股份有限公司 遼寧省沈陽(yáng)市）