半导体晶圆测试间的洁净度控制

摘 要：在半导体器件晶圆的制造过程中，其易受外来物、灰尘粒子、金属离子等外来物的影响而破坏表面结构、电子特性等的产品特点决定了其制造过程必须有洁净度的要求，而经过长期的实践分析，我们发现在半导体晶圆测试的过程中，测试间也必须置于洁净室中，洁净度的控制也同样重要。洁净室的洁净度控制不好时，会导致空气中的含尘量过高，从而导致外来物的增加，进而影响测试时的良率和稳定性甚至会导致探针测试卡的损坏。

关键字：洁净室；洁净度控制；半导体；晶圆测试；稳定性

1 什么是洁净室

洁净室（Clean Room），亦称无尘车间、无尘室或清净室。洁净室的主要功能为室内污染控制，没有洁净室，污染敏感零件不可能批量生产。

洁净室是指将一定空间范围内空气中的微粒子、有害空气、细菌等污染物排除，并将室内温度、洁净度、室内压力、气流速度与气流分布、噪音振动及照明、静电控制在某一需求范围内，而所给予特别设计的房间。亦即是不论外在之空气条件如何变化，其室内均能俱有维持原先所设定要求之洁净度、温湿度及压力等性能之特性。

洁净室最主要之作用在于控制产品（如硅芯片等）所接触之大气的洁净度及温湿度，使产品能在一个良好之环境空间中生产、制造，此空间我们称之为洁净室。按照国际惯例，无尘净化级别主要是根据每立方米空气中粒子直径大于划分标准的粒子数量来规定。也就是说所谓无尘并非100%没有一点灰尘，而是控制在一个非常微量的单位上。

2 晶圆测试时常见的外来物问题

当洁净室的洁净度控制没有严格按照要求执行时，我们发现在晶圆测试过程中，除了良率不佳及测试不稳定外，在探针测试卡上还经常会发现如图1、图2所示的外来物的存在，有些甚至是肉眼可见的。这些肉眼可见的外来物，严重时甚至会导致探针测试卡的损毁、晶圆的报废，带来较大损失。

3 问题分析及改善措施

针对这一问题，经过半年的数据统计，我们发现探针测试上出现过外来物共45起，几乎在所有的测试机台上都出现过这一问题，但是通过对事故高发机台及机台在测试间的位置分布的进一步分析，可以发现外来物的出现有如下规律：

人员走动频繁的区域更易出现外来物。

离洁净室出口近的机台更易出现外来物。

有大电压、大电流测试的机台更易出现外来物。

依据这一分析结果，为进一步更加严格控制洁净室的洁净度以达到减少外来物的目的，除要求工作人员严格遵守常规进出洁净室的规定外，采取了如下改进措施：

进出车间必须进行风淋20秒。

口罩、手套每两小时更换一次。

洁净室采取里外间，以缓冲人员频繁走动带来的外来物。

增加测试机台定期维护的频率，定期维护时必须对机台内部用洁净室专用吸尘器进行清洁，吸尘器的滤芯需定期更换。

探针测试卡非生产状态时使用专用卡盒保护，卡和卡盒都需定期清洁，且使用前后都要检查有无外来物的存在并及时清洁。

经过一段时间的跟踪观察，以上改善措施收到了良好的结果，探针测试卡上的外来物大大减少，测试的良率及稳定性均得到改善。

4 结论

洁净室的洁净度控制在半导体的整个工艺过程中都极为重要。在前期晶圆制造的过程中，它起着至关重要的作用，没有洁净室，我们就无法进行生产。而在后段晶圆测试等的过程中，虽然它不会像前段一样起着决定性的作用，但是如果管理控制不好，同样会导致产品的损毁及报废，带来经济损失，所以我们一定要重视半导体测试间的洁净度控制。

参考文献

[1]刘瑞霞，王玲，王永晰。洁净室的温湿度控制设计[J].自动化仪表，2005，（8）

[2]李建昌，王永，简晓慧等。半导体表面电学特性微观四点探针测试技术研究进展[J].真空，2011，48（1）：1-8

作者简介

胡玉（1982-），女，天津市，助理工程师，本科，研究方向：半导体测试。