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半導體檢測中不可缺少的紅外線相機
發布時間:2020-06-17
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半導體工業涵蓋各種各樣的應用,從PC到移動設備的處理器和存儲器,從集成電路到太陽能電池。在半導體工業中,紅外線工業相機可以用來檢測純半導體材料的質量。此外,切割成晶片的硅錠和晶片成品,也可以用類似的方法檢測缺陷或裂紋,然后將晶片加工成光電子元器件或其他半導體器件。在最后切割晶圓成為單芯片的加工過程中,對于鋸片和激光校準來說,紅外線工業相機依舊是目前應用的主流方案。為了進行失效分析,裝配好的集成電路必須進行裂紋或光刻檢測,整個生產流程中都需要進行檢測,而在這些應用中,都少不了紅外線相機的身影。

 


 

“透明”的硅錠
使用一臺紅外線相機,配合發射波長在1150nm波段的光源,很輕易的就可以進行硅錠或硅磚的內部雜志和結構的檢測。
這是因為這種半導體材料不吸收能量低、相對波長更長的短波紅外光子,而可見光光子則因具有更高的能量和相對更短的波長被材料吸收,無法透過。
使用紅外線相機成為了半導體檢測的優良檢測工具,可以直接檢測缺陷、雜質、孔洞或夾雜。
當硅錠進一步加工成為晶片時,硅錠中的雜質會對生產設備造成損害。
通過紅外線相機的檢測,則可以有效避免類似的問題,從而確保更高的生產效率。


“看穿”晶圓內部
晶圓制造的過程中,細顆?;蛄鸭y等缺陷可能隱匿于晶片內部或晶片之間,而可見光CCD或CMOS相機能夠檢測晶片表面的缺陷,不論晶片顆粒,還是晶片間縫隙,亦或是其他缺陷。
封裝前的模具檢測也是通過紅外線相機進行的,比如晶圓切割過程中造成的,隱藏在硅材料內部的細小裂紋。
紅外線相機能夠有效提高產能和效能,例如封裝檢測、設備缺陷檢測、臨界尺寸和封裝測試。
在晶圓級封裝過程中,對于晶元制造和封裝技術,紅外線相機可以實現多層的質量評價。

“發光”的太陽能電池
太陽能電池裂紋檢測,太陽能電池光電轉換效率檢測,通?;诎l光效應,即電子從激發態過渡到穩定狀態時半導體材料的光發射。多余的能量會被轉化為光子發射出去,它們的波長取決于太陽能電池材料的帶隙。對于使用硅材料的太陽能電池來說,這個帶隙能量對應的波長大約在1150nm。但是如果硅材料中含有一些缺陷,則光發射的能量峰值會發生變化,帶隙可能會在1300~1600nm之間。其他材料例如銅銦鎵硒(CIGS)或二銅銦二硒(CIS)也可以用于太陽能電池的生產。對于這些材料,光發射波長都在1300nm以上。
 


 

檢測小裂紋的線掃描紅外線相機
在半導體生產過程中,盡早發現裂紋和微裂紋已經變得非常重要。易碎的半導體材料中如果存在裂紋,會導致單個太陽能電池破損,生產機器停機,且清理非常困難。
在線裂紋檢測儀器已經成為太陽能電池標準產線的一部分。然而,晶體硅晶片,特別是多晶硅的自動光學探傷,依然是一項非常具有挑戰性的工作。
比如:
1、檢測小裂紋(微裂紋),它們雖然很小,但往往是裂紋擴展的中心;
2、由于晶粒取向和晶圓片厚度變化引起的圖像強度變化;
3、晶圓的檢測速度慢,精度和效率無法兼顧;

 
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