TWI490482B - 半導體元件之瑕疵檢測方法 - Google Patents

Description

半導體元件之瑕疵檢測方法

本發明係關於一種半導體元件之瑕疵檢測方法，尤指一種利用對焦位置的不同來對半導體元件之不同層進行掃描，並依據掃描獲得的影像來判斷半導體元件是否具有瑕疵的瑕疵檢測方法。

在一般的半導體製程中，當晶圓表面形成多個晶粒後，通常會繼續對晶粒進行點測、檢測與分類等製程；其中，檢測製程主要是利用檢測鏡頭來掃描晶粒，並依據掃描獲得的影像來判斷晶粒本身是否存在有缺陷，且缺陷是否會影響到晶粒的品質，進而將有嚴重缺陷的晶粒挑出，以維持晶粒的品質。

請參閱第一圖，第一圖係在先前技術中，以檢測鏡頭對半導體元件進行掃描的平面示意圖。如圖所示，一半導體元件PA100係反置於一檢測平台PA200上，而檢測鏡頭PA300係針對半導體元件PA100之表面進行掃描，並依據掃描影像中的瑕疵圖案來判斷半導體元件PA100的品質；然而，由於常見的瑕疵主要包含了髒污、雜訊、刮痕與點蝕瑕疵，而髒污、雜訊與刮痕對半導體元件 PA100而言，比較不會影響到其效能，但由於點蝕瑕疵已侵蝕到晶粒內部的主動層，因此會嚴重的影響到晶粒的功效。

承上所述，現有的檢測技術主要是利用檢測鏡頭對晶粒作單次掃描，然而依據單次掃描所獲得的影像來進行判斷時，很容易產生誤差，例如將晶粒表面的刮痕等輕微瑕疵誤判為深入晶粒內部的點蝕瑕疵等嚴重瑕疵，進而因誤判率過高而導致產量下降。

有鑒於在習知技術中，主要是以單次掃描的方式對半導體之晶粒進行掃描，然而僅依據單次掃描所獲得的影像並無法有效的分辨髒污、刮痕、雜訊與點蝕瑕疵，進而因誤判率過高而導致產量下降，並相對的增加了成本。

緣此，本發明之主要目的係提供一種半導體元件之瑕疵檢測方法，其是以不同的焦距來對半導體元件的不同層進行掃描而獲得不同層的掃描影像，進而比較判斷瑕疵為何種瑕疵。

承上所述，本發明為解決習知技術之問題所採用之必要技術手段係提供一種半導體元件之瑕疵檢測方法，係應用於一半導體元件，半導體元件包含一第一層以及一第二層，瑕疵檢測方法首先是將一檢測鏡頭對焦於第一層，並對半導體元件進行掃描以取得一第一掃描影像，且第一掃描影像具有一瑕疵圖案；接著將檢測鏡頭對焦於第二層，並依據瑕疵圖案之相對位置半導體元件進行 掃描以取得一第二掃描影像；最後再依據第二掃描影像判斷半導體元件於相對位置是否具有一瑕疵。

由上述之必要技術手段所衍生之一附屬技術手段為，依據第二掃描影像判斷半導體元件於相對位置是否具有瑕疵之步驟更包含，當相對位置於第二掃描影像不具有瑕疵圖案時，判斷半導體元件於相對位置具有瑕疵，且瑕疵為一點蝕瑕疵。

由上述之必要技術手段所衍生之一附屬技術手段為，依據第二掃描影像判斷半導體元件於相對位置是否具有瑕疵之步驟更包含，當相對位置於第二掃描影像具有瑕疵圖案時，判斷半導體元件於相對位置具有瑕疵，且瑕疵為一表面瑕疵。

由上述之必要技術手段所衍生之一附屬技術手段為，半導體元件係為一發光二極體，第一層係為一電極層，第二層係為一基板層，且瑕疵檢測方法在將檢測鏡頭對焦於第一層之前更包含一步驟，將檢測鏡頭面向第二層進行對焦。

本發明為解決習知技術的問題更提供一種半導體元件之瑕疵檢測方法，半導體元件包含一第一層以及一第二層，瑕疵檢測方法包含首先是將一檢測鏡頭對焦於第一層，並對半導體元件進行掃描以取得一第一掃描影像；然後，將檢測鏡頭對焦於第二層，並對半導體元件進行掃描以取得一第二掃描影像；最後，比較半導體元件於第一掃描影像與第二掃描影像中之一相對位置，以判斷半導體元件於相對位置是否具有一瑕疵。

由上述之必要技術手段所衍生之一附屬技術手段為，依據第二掃描影像判斷半導體元件於相對位置是否具有瑕疵之步驟更包含，當相對位置於第一掃描影像具有一瑕疵圖案且於第二掃描影像不具有瑕疵圖案時，判斷半導體元件於相對位置具有瑕疵，且瑕疵為一點蝕瑕疵。

由上述之必要技術手段所衍生之一附屬技術手段為，依據第二掃描影像判斷半導體元件於相對位置是否具有瑕疵之步驟更包含，當相對位置於第一掃描影像及第二掃描影像都具有一瑕疵圖案時，判斷半導體元件於相對位置具有瑕疵，且瑕疵為一表面瑕疵。

由上述之必要技術手段所衍生之一附屬技術手段為，半導體元件係為一發光二極體，第一層係為一電極層，第二層係為一基板層，且瑕疵檢測方法在將檢測鏡頭對焦於第一層之前更包含一步驟，將檢測鏡頭面向第二層進行對焦。

本發明所採用的具體實施例，將藉由以下之實施例及圖式作進一步之說明。

PA100‧‧‧半導體元件

PA200‧‧‧檢測平台

PA300‧‧‧檢測鏡頭

100‧‧‧半導體元件

200‧‧‧檢測平台

300‧‧‧檢測鏡頭

1‧‧‧第一層

11‧‧‧第一電極

2‧‧‧第二層

3‧‧‧中間層

31‧‧‧第二電極

P‧‧‧瑕疵

P1、P2、P2’‧‧‧瑕疵圖案

RP1、RP2‧‧‧相對位置

S1‧‧‧第一焦距線

S2‧‧‧第二焦距線

SI1‧‧‧第一掃描影像

SI2‧‧‧第二掃描影像

第一圖係在先前技術中，以檢測鏡頭對半導體元件進行掃描的平面示意圖；第二圖係顯示在本發明較佳實施例中，以檢測鏡頭對半導體裝置進行掃描之平面示意圖；第三圖係為本發明半導體元件之瑕疵檢測方法之步驟流程圖； 第四圖係為本發明另一半導體元件之瑕疵檢測方法之步驟流程圖；第五圖係顯示在實際運用時，掃描半導體元件之第一層時所獲得之第一掃描影像示意圖；以及第六圖係顯示在實際運用時，掃描半導體元件之第二層時所獲得之第二掃描影像示意圖。

請參閱第二圖與第三圖，第二圖係顯示在本發明較佳實施例中，以檢測鏡頭對半導體裝置進行掃描之平面示意圖；第三圖係為本發明半導體元件之瑕疵檢測方法之步驟流程圖。如圖所示，複數個相鄰之半導體元件100係反置於一檢測平台200上，且半導體元件100各包含一第一層1、一第二層2以及一中間層3，其中，半導體元件100係為一發光二極體，第一層1係為一電極層，第二層2係為一基板層，而中間層3係位於第一層1與第二層2之間。此外，在本實施例中，多個半導體元件100是由一晶圓經半導體製程所形成之複數個發光二極體晶粒，第一層1與中間層3為半導體層，且第一層1更設有一第一電極11，而中間層3更設有一第二電極31，而第二層2則例如是由藍寶石所組成的基板層。

承上所述，如第三圖所示本發明之半導體元件之瑕疵檢測方法，其步驟S110首先是將一檢測鏡頭300面向第二層2進行對焦；然後，步驟S120是將檢測鏡頭300對焦於第一層1，並對半導體元件100進行掃描以取得一第 一掃描影像(圖未示)，其中檢測鏡頭300是沿一第一焦距線S1對第一層1進行掃描；接著，步驟S130是將檢測鏡頭300對焦於第二層2，並對半導體元件100進行掃描以取得一第二掃描影像(圖未示)，其中檢測鏡頭300是沿一第二焦距線S2對第二層2進行掃描；最後，步驟S140是比較半導體元件100於第一掃描影像與第二掃描影像中之一相對位置，以判斷半導體元件100於相對位置是否具有一瑕疵P。

其中，當相對位置於第一掃描影像具有一瑕疵圖案(圖未示)且於第二掃描影像不具有瑕疵圖案時，判斷半導體元件300於相對位置具有瑕疵，且瑕疵為一點蝕瑕疵；當相對位置於第一掃描影像及第二掃描影像都具有一瑕疵圖案時，判斷半導體元件於相對位置具有瑕疵，且瑕疵為一表面瑕疵。

請參閱第二圖與第四圖，第四圖係為本發明另一半導體元件之瑕疵檢測方法之步驟流程圖。如圖所示，步驟S210、S220分別與上述之步驟S110、S120相同，而步驟S230與步驟S130的差異在於，步驟S230是將檢測鏡頭300對焦於第二層2，並依據第一掃描影像所具有之瑕疵圖案之相對位置對半導體元件100進行掃描以取得第二掃描影像，然後步驟S240再依據第二掃描影像判斷半導體元件於相對位置是否具有瑕疵。其中，由於步驟S230僅針對第一掃描影像所具有之瑕疵圖案之相對位置對第二層2進行掃描，因此可以有效的縮短掃描時間而提升檢測效率。

請參閱第二圖、第五圖與第六圖，第五圖係顯示在實際運用時，掃描半導體元件之第一層時所獲得之第一掃描影像示意圖；第六圖係顯示在實際運用時，掃描半導體元件之第二層時所獲得之第二掃描影像示意圖。如圖所示，由於第一掃描影像SI1於相對位置RP1處具有瑕疵圖案P1，且第二掃描影像SI2於相對位置RP1處不具有瑕疵圖案，因此判斷半導體元件於相對位置RP1處具有瑕疵(圖未示，相當於上述之瑕疵P)，而此瑕疵為一點蝕瑕疵，點蝕瑕疵主要是半導體元件在進行靜電測試時所產生的深層缺陷。

另一方面，由於第一掃描影像SI1於相對位置RP2處具有瑕疵圖案P2，且第二掃描影像SI2於相對位置RP2處具有瑕疵圖案P2’，因此判斷半導體元件於相對位置RP2處具有瑕疵，而此瑕疵為一表面瑕疵，表面瑕疵主要是髒污、雜訊或刮痕。

綜上所述，由於半導體元件之第二層為不導電的基板層，因此當半導體元件在經過靜電測試時，會因基板層不導電而使靜電測試的電流自電極處朝中間層擊穿而產生點蝕缺陷，而以習知技術的檢測方式對半導體元件進行檢測時，其所得到的掃描影像因含有刮痕或髒污等瑕疵而會使誤判率過高。

相較於習知技術而言，本發明之半導體元件之瑕疵檢測方法基於點蝕缺陷不會擊穿第二層的原理下，藉由掃描第一層與第二層得到的第一掃描影像與第二掃描影像來進行比對，即可在第一掃描影像有缺陷圖案而第二掃描 影像無缺陷圖案時，判斷出半導體元件有點蝕缺陷，而當第一掃描影像與第二掃描影像都有缺陷圖案時，則判斷出半導體元件所具有的缺陷為刮痕或髒污等表面缺陷；藉此，本發明所提供之半導體元件之瑕疵檢測方法確實可以有效的對半導體元件的瑕疵圖案進行判斷，進而避免誤判率過高。

此外，由於本發明之半導體元件之瑕疵檢測方法亦可在掃描完第一層後，依據第一掃描影像的瑕疵圖案的相對位置對第二層進行掃描；藉此，即可有效的縮短第二層的掃描時間，又能有效的判斷出半導體元件是否具有點蝕瑕疵。在實務運用上，檢測鏡頭更可以較低的解析度來對第一層作快速掃描，然後再針對瑕疵圖案的相對位置對第二層作較精確的掃描。

在其他實施例中，本發明所提供之半導體元件之瑕疵檢測方法並不受限於發光二極體，亦可應用於其他半導體元件的檢測，且實施方式並不限於上述實施例所舉之方式。

藉由以上較佳具體實施例之詳述，係希望能更加清楚描述本發明之特徵與精神，而並非以上述所揭露的較佳具體實施例來對本發明之範疇加以限制。相反地，其目的是希望能涵蓋各種改變及具相等性的安排於本發明所欲申請之專利範圍的範疇內。

Claims (8)

1. 一種半導體元件之瑕疵檢測方法，係應用於一半導體元件，該半導體元件包含一第一層以及一第二層，該瑕疵檢測方法包含：(a)將一檢測鏡頭對焦於該第一層，並對該半導體元件進行掃描以取得一第一掃描影像，且該第一掃描影像具有一瑕疵圖案；(b)將該檢測鏡頭對焦於該第二層，並依據該瑕疵圖案之相對位置對該半導體元件進行掃描以取得一第二掃描影像；以及(c)依據該第二掃描影像判斷該半導體元件於該相對位置是否具有一瑕疵。
2. 如申請專利範圍第1項所述之瑕疵檢測方法，其中，步驟(c)更包含：當該相對位置於該第二掃描影像不具有該瑕疵圖案時，判斷該半導體元件於該相對位置具有該瑕疵，且該瑕疵為一點蝕瑕疵。
3. 如申請專利範圍第1項所述之瑕疵檢測方法，其中，步驟(c)更包含：當該相對位置於該第二掃描影像具有該瑕疵圖案時，判斷該半導體元件於該相對位置具有該瑕疵，且該瑕疵為一表面瑕疵。
4. 如申請專利範圍第1項所述之瑕疵檢測方法，其中該半導體元件係為一發光二極體，該第一層係為一電極層，該第二層係為一基板層，且該瑕疵檢測方法在步驟(a)之前更包含一步驟(a0)：(a0)將該檢測鏡頭面向該第二層進行對焦。
5. 一種半導體元件之瑕疵檢測方法，該半導體元件包含一第一層以及一第二層，該方法包含：(a)將一檢測鏡頭對焦於該第一層，並對該半導體元件進行掃描以取得一第一掃描影像；(b)將該檢測鏡頭對焦於該第二層，並對該半導體元件進行掃描以取得一第二掃描影像；以及(c)比較該半導體元件於該第一掃描影像與該第二掃描影像中之一相對位置，以判斷該半導體元件於該相對位置是否具有一瑕疵。
6. 如申請專利範圍第5項所述之瑕疵檢測方法，其中步驟(c)更包含：當該相對位置於該第一掃描影像具有一瑕疵圖案且於該第二掃描影像不具有該瑕疵圖案時，判斷該半導體元件於該相對位置具有該瑕疵，且該瑕疵為一點蝕瑕疵。
7. 如申請專利範圍第5項所述之瑕疵檢測方法，其中步驟(c)更包含： 當該相對位置於該第一掃描影像及該第二掃描影像都具有一瑕疵圖案時，判斷該半導體元件於該相對位置具有該瑕疵，且該瑕疵為一表面瑕疵。
8. 如申請專利範圍第5項所述之瑕疵檢測方法，其中該半導體元件係為一發光二極體，該第一層係為一電極層，該第二層係為一基板層，且該瑕疵檢測方法在步驟(a)之前更包含一步驟(a0)：(a0)將該檢測鏡頭面向該第二層進行對焦。