ic设计论坛―集成电路晶圆测试基础课件.ppt

《ic设计论坛―集成电路晶圆测试基础课件.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、引言集成电路按生产过程分类可归纳为前道测试和后到测试；集成电路测试技术员必须了解并熟悉测试对象—硅晶圆。测试技术员应该了解硅片的几何尺寸形状、加工工艺流程、主要质量指标和基本检测方法；硅片的制备与检测硅是一种比较活泼的非金属元素，是晶体材料的重要组成部分，处于新材料发展的前沿。其主要用途是用作半导体材料和利用太阳能光伏发电、供热等。由于太阳能具有清洁、环保、方便等诸多优势，在地壳中含量达27%的硅元素，为单晶硅的生产提供了取之不尽的源泉。非晶硅是一种直接能带半导体，也就是没有和周围的硅原子成键的电子，这些电子在电场作用下就可以产生电流，因而非晶硅可以

2、做得很薄，还有制作成本低的优点．2.1.1硅片制备与检测1.几何尺寸形状硅片的几何形状为圆形薄片，圆硅片边缘有定位边（或称“参考面”），短的次定位边（次参考面）。2.1.1硅片制备与检测通常，硅片的边缘会有倒角，不同直径的硅片有不同宽度的倒角。硅片很硬脆，在晶圆制造过程中，硅片边缘易破裂，会造成应力，产生碎屑，所以硅片必须倒角。2.1.1硅片制备与检测2.加工工艺流程硅片制备的加工工艺流程为：首先，把硅单晶棒进行整形处理，要去除两端；滚圆研磨到标准直径；定位面研磨；去除单晶表面损伤层。其次，以定位面为基准面进行切片，并做倒角、磨片。然后对硅片腐蚀，以

3、去除硅片表面损伤层，确保硅片具有高平整度和平行度的光滑表面，再对硅片抛光。最后，把放有合格硅片的片架放入冲氮的密封传送盒之前，需对硅片进行超净态的清洗和质量校验。2.1.1硅片制备与检测3.基本检测项目硅片的主要质量要求如表2.1.1硅片制备与检测4.基本检测方法通常，检测硅片缺陷的方法是先对硅片进行选择性的化学/电化学腐蚀，再利用光学显微镜观察其表面微结构和缺陷，做缺陷性质判断和计数评估，这是一种常用的快速、低成本检测单晶硅片缺陷的方法。根据物体导电能力(电阻率)的不同，划分为导体、绝缘体和半导体。半导体的电阻率为10-3～109cm。典型的半

4、导体有硅Si和锗Ge以及砷化镓GaAs等。半导体的特点：1）导电能力不同于导体、绝缘体；2）受外界光和热刺激时电导率发生很大变化——光敏元件、热敏元件；3）掺进微量杂质，导电能力显著增加——半导体。半导体的基本知识2.1.2半导体材料与特性概述Ge,只用于某些特殊器件和光电探测器，半导体级的纯锗成本比纯硅高10倍。Si一直是半导体工业和集成电路的主材料，其不可替代性在于地球上Si元素及其丰富（占地壳27%），仅次于氧2.1.2半导体材料与特性硅的基本特性硅有若干特性，硅的导电性可以由掺杂来控制，常温下导电性主要由杂志来决定；半导体的共价键结构硅和锗是

5、四价元素，在原子最外层轨道上的四个电子称为价电子。它们分别与周围的四个原子的价电子形成共价键。原子按一定规律整齐排列，形成晶体点阵后，结构图为：+4+4+4+4+4+4+4+4+4+4+4+4本征半导体、空穴及其导电作用本征半导体——完全纯净的、结构完整的半导体晶体。载流子——可以自由移动的带电粒子。电导率——与材料单位体积中所含载流子数有关，载流子浓度越高，电导率越高。电子空穴对当T=0K和无外界激发时，导体中没有栽流子，不导电。当温度升高或受到光的照射时，价电子能量增高，有的价电子可以挣脱原子核的束缚，而参与导电，成为自由电子——本证激发。自由电

6、子产生的同时，在其原来的共价键中就出现了一个空位，这个空位为空穴。+4+4+4+4+4+4+4+4+4+4+4+4自由电子因热激发而出现的自由电子和空穴是同时成对出现的，称为电子空穴对。本征激发动画1-1空穴返回杂质半导体+4+4+4+4+4+4+4+4+4+4+4+4N型半导体（电子型半导体）在本征半导体中掺入五价的元素(磷、砷、锑)多余电子，成为自由电子+5自由电子在本征半导体中掺入某些微量元素作为杂质，可使半导体的导电性发生显著变化。掺入的杂质主要是三价或五价元素。掺入杂质的本征半导体称为杂质半导体。返回+5P型半导体（空穴型半导体）在本征半导

7、体中掺入三价的元素（硼）返回N型半导体的多数载流子为电子，少数载流子是空穴；P型半导体的多数载流子为空穴，少数载流子是电子。例：纯净硅晶体中硅原子数为1022/cm3数量级，在室稳下，载流子浓度为ni=pi=1010数量级，掺入百万分之一的杂质（1/10-6），即杂质浓度为1022*（1/106）=1016数量级，则掺杂后载流子浓度为1016+1010，约为1016数量级，比掺杂前载流子增加106，即一百万倍。PN结的形成及特性PN结的单向导电性PN结的形成PN结的形成在一块本征半导体两侧通过扩散不同的杂质,分别形成N型半导体和P型半导体。内电场促使

8、少子漂移内电场阻止多子扩散因浓度差多子的扩散运动由杂质离子形成空间电荷区空间电荷区形成内电场动画+五价的元素