從半導體未來機會看檢測技術發展_量測中心莊凱評

1. 1工業技術研究院機密資料 禁止複製、轉載、外流 │ ITRI CONFIDENTIAL DOCUMENT DO NOT COPY OR DISTRIBUTE
半導體晶圓關鍵參數量測-
從半導體未來機會看檢測技術發展
中華民國 103 年 4 月 15 日
量測技術發展中心
報告人：莊凱評

2. 2工業技術研究院機密資料 禁止複製、轉載、外流 │ ITRI CONFIDENTIAL DOCUMENT DO NOT COPY OR DISTRIBUTE
Next Big Thing
2014/3/27台灣半導體產業協會(TSIA)年會
現在的「Big Thing」: 智慧手機/平板電腦
下一個「Big Thing」: 物聯網/穿載裝置/智慧家庭
半導體產業要跨入這些領域，必須具備三大技術 :
第一是先進封裝技術，將各個不同製程的晶片以
系統級封裝或是3D IC封裝方式，整合在一起。
第二是把很多感測器整合，諸如影像、血壓、體
感及環境感測器與微機電元件（MEMS）。
第三則是超低耗能技術，目的是讓很多裝置的省
電效能，比現在還要強十倍，最好可以一周充一
次電。

3. 3工業技術研究院機密資料 禁止複製、轉載、外流 │ ITRI CONFIDENTIAL DOCUMENT DO NOT COPY OR DISTRIBUTE
 半導體產業因立體堆疊技術的進展，使得量測設備由二維量測走向三維量測，
致使所需設備的標準追溯也由原來的平面走向立體，複雜程度更超越已往。
 近幾年來在可攜式電子產品的成長趨勢帶動下，將更多的功能整合在更小的體積
，並達到節能、高效、成本低的IC產品是消費者所期待的，國內半導體產業亦對
應投入HDI PCB/2.5D/3D IC封裝等高值、高密度、高封裝精度產品開發。
 半導體製造技術戰略聯盟Sematech (Semiconductor Manufacturing Technology)在
2011年針對3D堆疊量測的挑戰中說明產業發展所需之重要量測需求包括Bond
Module (Overlay…)、TSV Module (CD, Depth…)、Thinning Module (Thickness…)
及Micro Bump (Height…)。
Source: Larry Smith, 3D TSV Metrology Challenges, SEMATECH, 2011.
先進封裝檢測需求

4. 4工業技術研究院機密資料 禁止複製、轉載、外流 │ ITRI CONFIDENTIAL DOCUMENT DO NOT COPY OR DISTRIBUTE 4
Photolithography
TSV Forming
Insulation Layer
Seed Layer
TSV Filling
CMP
Backside RDL
Wafer Thinning
Micro Bumping
C2C/C2W Bonding
Inner wafer interconnection module
(TSV Module)
Inter wafer interconnection module
(Wafer Bonding Module)
Die Saw
Assembly
Die Saw
W2W Bonding
TSV realization: Top/bottom
CD, depth
Dieletric Film Thickness
TaN+seed Cu Film Thickness
Warpage/ stress
Alignment accuracy:
overlay
Thickness control, TTV
Bonding overlay
3D topography
Defect, stress
Defect
3D IC Process Flow in ITRI

5. 5工業技術研究院機密資料 禁止複製、轉載、外流 │ ITRI CONFIDENTIAL DOCUMENT DO NOT COPY OR DISTRIBUTE
量測中心 3D IC & WLP檢測技術研發
CMS 3D IC
Metrology Tools
IR Image
Microscope
Scanning
IR Confocal
Microscope
IR Chromatic
Confocal
Microscope
Reflectometer Fringe Reflection
Deflectometer Projection Moiré
Capacitor
Displacement
Sensor
Via CD/Depth ◎ ◎ ◎ ◎ ◎ ◎ ◎ ◎
Via Sidewall ◎ ◎
Bottom Profile ◎ ◎ ◎
Dielectric Film
Thickness
◎ ◎ ◎ ◎
Metal Film Thickness ◎ ◎ ◎
Wafer Thickness ◎ ◎ ◎ ◎ ◎ ◎ ◎ ◎ ◎
Thinning Endpoint ◎ ◎ ◎ ◎ ◎ ◎ ◎
Process Stress Analysis ◎ ◎ ◎ ◎ ◎ ◎ ◎
Wafer Defect ◎ ◎ ◎ ◎
Wafer Warpage ◎ ◎ ◎ ◎ ◎ ◎ ◎ ◎ ◎
Bonding Alignment ◎ ◎ ◎ ◎ ◎
Bump Co-planarity ◎ ◎ ◎

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FY103檢測設備技術研發重點
ITRI - Spect. Reflectometry
d, n and k measurements
Single and multi-layer film
SUV-NIR (210 to 1000nm)
Film analysis software
TSV CD / Height
ITRI – Fringe + Confocal
Substrate Thickness
Full Field Bow / Warp
Mini Bumps / TSV
Total Thickness Variation
Surface Defect
ITRI – White-Light Interfer.
2D and 3D Inspection
Local Step Height
Critical Dimension
Overlay
Bow / Warp / TTV
Thin Film TSV
3D影像及分析功能
(高度差/寬度/弧度/夾角/粗糙度) Wafer Deformation/Defect Analysis

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In - ITRI Off - ITRI
CMS扮演技術提供者角色
CMS
模組技術
Maker
自動化設備
User
產業應用
End User
產業需求
深根技術品牌，拓展應用市場
核心模組
應用設備
薄膜量測
液晶量測
生醫量測
半導體量測
需求客戶
技術合作

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莊凱評
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