半導體晶圓測試間的潔凈度控制

摘 要：在半導體器件晶圓的制造過程中，其易受外來物、灰塵粒子、金屬離子等外來物的影響而破壞表面結構、電子特性等的產品特點決定了其制造過程必須有潔凈度的要求，而經過長期的實踐分析，我們發現在半導體晶圓測試的過程中，測試間也必須置于潔凈室中，潔凈度的控制也同樣重要。潔凈室的潔凈度控制不好時，會導致空氣中的含塵量過高，從而導致外來物的增加，進而影響測試時的良率和穩定性甚至會導致探針測試卡的損壞。

關鍵字：潔凈室；潔凈度控制；半導體；晶圓測試；穩定性

1 什么是潔凈室

潔凈室（Clean Room），亦稱無塵車間、無塵室或清凈室。潔凈室的主要功能為室內污染控制，沒有潔凈室，污染敏感零件不可能批量生產。

潔凈室是指將一定空間范圍內空氣中的微粒子、有害空氣、細菌等污染物排除，并將室內溫度、潔凈度、室內壓力、氣流速度與氣流分布、噪音振動及照明、靜電控制在某一需求范圍內，而所給予特別設計的房間。亦即是不論外在之空氣條件如何變化，其室內均能俱有維持原先所設定要求之潔凈度、溫濕度及壓力等性能之特性。

潔凈室最主要之作用在于控制產品（如硅芯片等）所接觸之大氣的潔凈度及溫濕度，使產品能在一個良好之環境空間中生產、制造，此空間我們稱之為潔凈室。按照國際慣例，無塵凈化級別主要是根據每立方米空氣中粒子直徑大于劃分標準的粒子數量來規定。也就是說所謂無塵并非100%沒有一點灰塵，而是控制在一個非常微量的單位上。

2 晶圓測試時常見的外來物問題

當潔凈室的潔凈度控制沒有嚴格按照要求執行時，我們發現在晶圓測試過程中，除了良率不佳及測試不穩定外，在探針測試卡上還經常會發現如圖1、圖2所示的外來物的存在，有些甚至是肉眼可見的。這些肉眼可見的外來物，嚴重時甚至會導致探針測試卡的損毀、晶圓的報廢，帶來較大損失。

3 問題分析及改善措施

針對這一問題，經過半年的數據統計，我們發現探針測試上出現過外來物共45起，幾乎在所有的測試機臺上都出現過這一問題，但是通過對事故高發機臺及機臺在測試間的位置分布的進一步分析，可以發現外來物的出現有如下規律：

人員走動頻繁的區域更易出現外來物。

離潔凈室出口近的機臺更易出現外來物。

有大電壓、大電流測試的機臺更易出現外來物。

依據這一分析結果，為進一步更加嚴格控制潔凈室的潔凈度以達到減少外來物的目的，除要求工作人員嚴格遵守常規進出潔凈室的規定外，采取了如下改進措施：

進出車間必須進行風淋20秒。

口罩、手套每兩小時更換一次。

潔凈室采取里外間，以緩沖人員頻繁走動帶來的外來物。

增加測試機臺定期維護的頻率，定期維護時必須對機臺內部用潔凈室專用吸塵器進行清潔，吸塵器的濾芯需定期更換。

探針測試卡非生產狀態時使用專用卡盒保護，卡和卡盒都需定期清潔，且使用前后都要檢查有無外來物的存在并及時清潔。

經過一段時間的跟蹤觀察，以上改善措施收到了良好的結果，探針測試卡上的外來物大大減少，測試的良率及穩定性均得到改善。

4 結論

潔凈室的潔凈度控制在半導體的整個工藝過程中都極為重要。在前期晶圓制造的過程中，它起著至關重要的作用，沒有潔凈室，我們就無法進行生產。而在后段晶圓測試等的過程中，雖然它不會像前段一樣起著決定性的作用，但是如果管理控制不好，同樣會導致產品的損毀及報廢，帶來經濟損失，所以我們一定要重視半導體測試間的潔凈度控制。

參考文獻

[1]劉瑞霞，王玲，王永晰。潔凈室的溫濕度控制設計[J].自動化儀表，2005，（8）

[2]李建昌，王永，簡曉慧等。半導體表面電學特性微觀四點探針測試技術研究進展[J].真空，2011，48（1）：1-8

作者簡介

胡玉（1982-），女，天津市，助理工程師，本科，研究方向：半導體測試。