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深圳海納光學有限公司
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Xenics短波紅外相機應(yīng)用于半導體檢測
2022-3-9 閱讀(655)
Xenics紅外相機在晶圓和芯片檢測中，使用SWIR短波紅外相機，在半導體晶片和集成電路芯片進行缺陷檢測，既簡單又直接，因為這些材料（Si和GaAs）在短波紅外波長范圍內(nèi)是透明的，這種在硅材料的穿透能力，是一種大大改進生產(chǎn)工藝的無損檢測方法。因為在晶圓制造過程中，晶圓內(nèi)部或晶圓之間可能存在顆粒或裂縫，而CCD或CMOS相機僅可用于檢測晶圓頂部或表面的缺陷，而SWIR相機應(yīng)用在晶圓檢測相機中，具有查看硅晶圓內(nèi)部的能力，并可以檢測兩個鍵合晶圓之間的顆粒、空隙或其他缺陷。另外，封裝前的芯片檢查也是SWIR相機的常見應(yīng)用，因為它們可以看到隱藏在Si材料內(nèi)部的由晶圓切割引起的小裂紋。對于Xenics紅外相機在晶圓和芯片檢測應(yīng)用，Xenic提供各種合適的相機：Bobcat 320 和 Bobcat 640、Xeva 320 和 Xeva 640。
使用SWIR InGaAs相機拍攝Si內(nèi)部的切割損壞圖像
Xenics紅外相機在光伏晶圓檢測中，對于太陽能電池裂紋檢查或效率映射通常基于發(fā)光效應(yīng)，即當電子從激發(fā)態(tài)躍遷到基態(tài)時半導體材料的發(fā)光，其波長由太陽能電池吸收材料Si的帶隙決定，其帶隙能量對應(yīng)于約1150 nm的波長。但是如果Si材料包含一些缺陷，峰值會更小，并且在1300到1600 nm之間的較長波長處，在缺陷帶中以較低能級（子帶隙）發(fā)生發(fā)射（圖4）。對于其他用于生產(chǎn)太陽能電池的材料，如銅銦鎵二硒化物(CIGS)或銅銦二硒化物(CIS)，可通過電致發(fā)光(EL)或光致發(fā)光（PL)。如通過采用SWIR相機的PL光致發(fā)光成像，可以對光伏晶圓的各階段制造過程中的硅塊和單片晶片的圖像分析，以便及早估計成品太陽能電池的預期質(zhì)量。對于Xenics紅外相機在光伏晶圓檢測相機應(yīng)用中，Xenics提供 Xeva 640 和 Bobcat 640相機。
SWIR InGaAs相機和帶通濾波器（左1100nm，右1450nm）拍攝的太陽能電池的發(fā)光圖像
如今，許多價格合理的CCD和CMOS相機也可用于太陽能電池檢測，例如專門為檢測太陽能電池而開發(fā)的基于硅的CCD和CMOS相機。這些特殊的近紅外CCD或CMOS相機提供超過1000 nm的擴展波長響應(yīng)。與一般的SWIR InGaAs相機，也就是和半導體檢測相機和晶圓檢測相機相比，這些傳感器的低噪聲、高分辨率和寬動態(tài)范圍有一定的優(yōu)勢，但相比之下缺點是需要較長的積分時間，通常是幾秒，因此這些近紅外CCD或CMOS相機只能用于離線檢測。
半導體產(chǎn)業(yè)已經(jīng)發(fā)展成為世界上較大的產(chǎn)業(yè)之一。半導體行業(yè)涵蓋范圍廣泛的應(yīng)用，比如從用于PC電腦或移動設(shè)備的處理器和存儲器集成電路，到太陽能電池領(lǐng)域。對于半導體檢測相機和晶圓檢測相機，Xenics提供范圍廣泛的SWIR短波紅相機，適合于穿透硅或硅內(nèi)部進行成像，以檢測雜質(zhì)、缺陷、空隙或夾雜物。在半導體檢測行業(yè)中，SWIR短波紅外相機可用于檢測晶錠生長后的純半導體材料（通常是硅）的質(zhì)量。此外，隨后被切割成晶片的鑄錠也可以通過SWIR短波紅外相機以類似的方式檢查這些晶片的缺陷或裂紋，以確保將晶圓加工成（光）電子元件。對于最后的加工步驟是將晶圓切割成單個芯片，通過SWIR短波紅外相機來對齊鋸片或激光器。
為了在半導體檢測相機應(yīng)用中進行故障分析，制造的集成電路可以通過顯微鏡檢查裂紋或光子發(fā)射。三維MEMS微機電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)需要在整個生產(chǎn)過程中進行檢查。對于所有這些應(yīng)用，Xenics提供范圍廣泛的SWIR短波紅相機，用于二維(2D)和線掃描成像。SWIR相機通常使用基于銦鎵砷InGaAs探測器，并在900至1700 nm波長范圍內(nèi)具有高響應(yīng)（量子效率），適合于穿透硅或硅內(nèi)部進行成像。
Xenics紅外相機在原料硅錠和硅磚檢測中，其中SWIR，InGaAs相機（二維和線掃描）廣泛用于半導體行業(yè)，用于檢查晶體硅磚或硅錠。使用SWIR相機和發(fā)射波長超過1150 nm的光源可以輕松檢測磚或錠內(nèi)的雜質(zhì)和夾雜物（圖1），硅磚對于SWIR短波紅外輻射是*透明的。原因是這種半導體材料Si中的帶隙，對于較低能量和較長波長的SWIR短波紅外光子并不吸收，而吸收了具有較高能量的可見光子。這使得SWIR，InGaAs相機成為一種出色的檢測工具，所以，SWIR短波紅外相機可以直接檢測雜質(zhì)、缺陷、空隙或夾雜物。因為當錠進一步加工成晶片時，磚或錠內(nèi)的雜質(zhì)會對生產(chǎn)設(shè)備造成損壞。SWIR相機可以避免這個問題，從而確保半導體生產(chǎn)過程的順利進行和更高的效率。對于Xenics紅外相機在硅錠和磚塊檢測中的應(yīng)用，Xenics主要提供Bobcat 640和Xeva 640相機，以及高分辨率線掃描Lynx 2048 相機。
硅磚的SWIR，InGaAs相機圖片
適用于硅錠和硅磚半導體檢測相機：Bobcat 640、Xeva 640 和 Lynx
