半导体检测设备的基础知识

2026/07/14 16:05:10

半导体检测设备是指半导体制造过程中用于检测的设备。

在半导体制造中，检测发生在晶圆制造阶段、电路图案形成阶段和封装阶段。许多用于各种器件的半导体芯片对其功能至关重要，因此不仅要正常工作，还要确保器件安全的高度可靠性。

如今，集成度*的半导体芯片在单芯片上包含数百亿个晶体管，为了确保其数十年内的正常工作，从设计到制造都需要的检查。

半导体检测设备用于检测半导体制造工艺各阶段的缺陷。

在晶圆制造阶段，作为电路制造基底的圆盘状硅晶圆从单晶硅块中切割，随后进行表面抛光和热处理，制成晶圆后再形成电路。此阶段的检测项目包括目视检查以检测切割晶圆上的变形、裂纹、芯片边缘、表面缺陷和异质附着，质量被评定好的晶圆会送往下一工艺。

在电路图案形成阶段，所需的电路图案通过反复过程形成，如晶圆上的晶体管薄膜和接线、使用光罩进行图案转移以及蚀刻去除不需要的部件。此阶段，除了晶圆检测等目视检查外，还会进行测试以确认电气特性和正常电路运行，清除这些区域的晶圆会被送往下一工艺。

在封装阶段，每个半导体芯片从晶圆状态切割（切丁），并将该芯片的端子与封装侧的连接端子结合并密封于封装中。这一阶段标志着产品的完成，检查项目包括检测与包装相关的电气特性和缺陷（线键）。这些问题一旦通过，产品即可准备出货。

半导体检测大致可分为目视检测和电气特性检测。

目视检测利用高分辨率相机检测晶圆应变、裂纹、边缘缺口，并检测晶圆上的异物附着。在表面检测设备中，激光光照射到晶圆表面，同时旋转晶圆，检测反射光的散射，以确认表面缺陷和异物附着。

此外，利用高灵敏度相机，我们能检测切割过程中的尺寸缺陷和线路粘接过程中的连接失效。

形成电路图案后，我们使用电子显微镜分析细微图案的图像，以检测异物并检查电路图案的差异。在用高灵敏度相机检测到异物后，进行图案转移，传输后，激光振荡器和激光接收器会确定物体的位置。通过将电子显微镜置于此，异物的细节部分被记录为图像，并通过与形状等其他详细信息进行比较来进行分析和评估。

在电路图案形成阶段，在晶圆保持完整的情况下检查电气特性。在这种检查中，有一个LSI测试仪，输入称为测试图样的电信号，并将输出信号图样与芯片的期望值进行比较;晶圆探头执行芯片级定位控制，地将信号连接到每个芯片端子;同时有相同数量的针头（探针）定位，准确对应芯片内数十~数万个电极检查使用探针卡进行。

包装阶段的检查是发货前的*终检查，也称为*终检查（F检查）。这里，会创建一个称为F检测板的测试板，用于检测电路运行。

在近期的大规模电路中，还采用了一种称为BIST（内置自测）的技术。在BIST中，通过构建能够生成检测测试模式的电路，以及从设计阶段就能将测试结果与半导体芯片内预期值匹配的电路，可以缩短检测时间。

除了上述高灵敏度相机、LSI测试仪和电子显微镜外，许多常用的半导体检测设备还包括专门为检测设计的图像分析软件和红外相机。