No campo da fabricação de semicondutores, com a crescente integração de chips e a diminuição contínua dos nós de processo, os métodos de detecção tradicionais tornaram-se difíceis de atender às necessidades de identificação precisa de defeitos de nível de mícrons e até mesmo nanométricos.Câmera de infravermelho de onda curtaCom suas características de forte penetração, alto contraste e adaptação a ambientes complexos, está se tornando uma ferramenta-chave no campo da inspeção de semicondutores, fornecendo soluções eficientes para pontos centrais como ligação de wafers, corte a laser e imagem térmica.

Princípio técnico: "microscópio óptico" para penetrar materiais de silício

As câmeras de infravermelho de ondas curtas capturam a radiação infravermelha na faixa de 900nm a 1700nm, com as principais vantagens derivadas das propriedades de resposta dos materiais semicondutores à luz infravermelha de ondas curtas:

Alta transmissibilidade do material de silício: a transmissibilidade do silício é superior a 50% na banda de 1,2 μm a 1,7 μm, a luz infravermelha de ondas curtas pode penetrar na superfície do wafer e imagem direta da estrutura interna, enquanto a luz visível é absorvida pelo fundo do silício.

Imagem de luz dispersa de defeito: fissuras, impurezas ou áreas mal ligadas dentro do wafer podem desencadear a dispersão de luz infravermelha de onda curta, capturando a diferença de intensidade da luz dispersa através de sensores InGaAs de alta sensibilidade para alcançar o posicionamento preciso de defeitos a escala de mícrons.

A descoberta da imagem íntima a laser: no processo de corte posterior de wafer, a câmera de infravermelho de ondas curtas pode penetrar a camada de revestimento, substituindo a câmera de luz visível tradicional, combinando iluminação coaxial com a fonte de luz infravermelha, para alcançar o monitoramento em tempo real do percurso de corte a laser e a avaliação da qualidade.

Aplicações principais: da detecção de wafers ao gerenciamento térmico

1. Detecção de defeitos de ligação de wafer

No processo de embalagem 3D e integração heterogêrica, pequenas falhas na camada de ligação de wafer podem causar falhas no chip. As câmeras de infravermelho de onda curta aumentam a eficiência da detecção:

Reconhecimento de rachaduras e impurezas: detecção com precisão de até 5 μm para detectar rachaduras de nanoescala ou poluição de partículas na interface de ligação.

Avaliação da força de ligação: quantificar a uniformidade da camada de ligação e a força de ligação analisando a distribuição da escala de cinza das imagens de infravermelho de onda curta.

Melhoria da taxa: após a aplicação da tecnologia por alguns fabricantes de semicondutores, a taxa de combinação da chave de wafer aumentou de 85% para 98%, economizando custos anuais de mais de 10 milhões de yuans.

2. Imagem a laser íntima e detecção de bordas

A tecnologia de corte invisível a laser requer monitoramento em tempo real da profundidade de corte e da qualidade das bordas. As vantagens das câmeras de infravermelho de onda curta incluem:

Imagem de camada de revestimento penetrante: a forma da ranura de corte ainda pode ser claramente exibida quando a superfície do wafer é revestida com uma membrana AR ou uma camada metálica.

Detecção de brotes de borda: Identifique pequenos brotes gerados durante o corte analisando a nitidez da borda da imagem de infravermelho de onda curta para evitar o desencadeamento de curto-circuitos durante o encapsulamento.

Otimização da eficiência de corte: combinado com algoritmos de visão de máquina, ajusta a potência do laser e a velocidade de corte em tempo real para reduzir o tempo de corte de um único wafer em 30%.

3. Imagem térmica e diagnóstico de falhas

A distribuição da temperatura durante o trabalho dos dispositivos semicondutores reflete diretamente sua confiabilidade. As funções de imagem térmica das câmeras de infravermelho de onda curta podem ser realizadas:

Localização da área de sobreaquecimento: captura a diferença de temperatura de 0,1 ° C na superfície do dispositivo para descobrir pontos quentes locais do dispositivo de potência.

Análise de resistência térmica: quantifica a resistência térmica entre o chip e o substrato de refrigeração, comparando dados de imagem térmica em diferentes condições de trabalho.

Previsão de vida útil: estabelecer modelos de associação de temperatura e tempo de falha para alertar antecipadamente sobre potenciais falhas e prolongar a vida útil do dispositivo.

Vantagens tecnológicas: três avanços em precisão, eficiência e adaptabilidade

Identificação de defeitos de alta precisão:

Com base no InGaAs, a câmera de infravermelho de ondas curtas oferece uma resolução espacial submicrônica, combinada com a tecnologia óptica adaptativa para superar a interferência atmosférica e obter imagens de defeito de wafer de alta resolução, mesmo em condições meteorológicas complexas.

Detecção eficiente sem contato:

O tempo de inspeção única é reduzido para minutos, sem a necessidade de danificar a amostra, e é adequado para inspeções on-line em linhas de produção em massa. Por exemplo, na seção de wafer, a câmera de infravermelho de onda curta combina um braço robótico de alta velocidade para obter velocidades de detecção e classificação de mais de 10 peças por segundo.

Adaptabilidade ambiental:

A luz infravermelha de onda curta é pouco afetada pela névoa e a poeira, a capacidade de permeabilidade da névoa é forte e pode trabalhar de forma estável em oficinas sem poeira ou em ambientes abertos. Além disso, sua capacidade de visão noturna permite que ele mantenha imagens de alto contraste em condições de baixa iluminação, atendendo às necessidades de produção 24 horas.

Valor do setor: do controle de custos à inovação tecnológica

Redução dos custos de fabricação:

A detecção precoce de defeitos evita o fluxo de wafers ruins para a sequência e reduz os custos de reprocessão durante a fase de embalagem e teste. De acordo com estatísticas, após a aplicação de câmeras de infravermelho de onda curta, os custos médios de fabricação das empresas de semicondutores podem ser reduzidos em 15% -20%.

Otimização do processo:

Feedback em tempo real sobre os dados de defeito no processo de processamento de wafers, fornecendo base para o ajuste dos parâmetros do processo e acelerando o desenvolvimento e a produção em massa de novos processos. Por exemplo, no processo de fotografia ultravioleta extrema (EUV), as câmeras de infravermelho de ondas curtas podem monitorar a uniformidade do revestimento fotográfico para melhorar a precisão da fotografia.

Promover a atualização da indústria:

Com o surgimento de materiais semicondutores de terceira geração (como carboneto de silício e nitreto de gálio), as câmeras de infravermelho de onda curta têm amplas perspectivas de aplicação na detecção de semicondutores de banda larga. Sua alta sensibilidade e suas propriedades de resposta de amplo espectro satisfazem os exigentes requisitos de novos materiais para equipamentos de teste.

Perspectivas do futuro: tendências de inteligência e integração

A IA habilita a classificação de defeitos:

Combinadas com algoritmos de aprendizagem profunda, as câmeras de infravermelho de ondas curtas reconhecem automaticamente tipos de defeitos, como rachaduras, impurezas e buracos, e dão recomendações de reparação para melhorar ainda mais a eficiência da detecção.

Imagem de fusão multiespectral:

Detecção sincrônica de defeitos internos e superfícies do wafer através da integração de sensores multiespectrais como luz visível, infravermelho de onda curta e infravermelho de onda média, proporcionando dados de avaliação da qualidade mais abrangentes.

Miniaturização e portabilidade:

Com a fusão da tecnologia MEMS com o processo CMOS, o volume e o consumo de energia das câmeras de infravermelho de ondas curtas serão ainda mais reduzidos para cenários como equipamentos de detecção móveis e inspeções de drones.

As câmeras de infravermelho de ondas curtas, como um novo instrumento no campo da detecção de semicondutores, estão remodelando o cenário da indústria com suas vantagens tecnológicas. Desde a ligação de wafers ao corte a laser, da imagem térmica ao diagnóstico de falhas, o cenário de aplicação está se expandindo para garantir a alta precisão, eficiência e confiabilidade da fabricação de semicondutores. À medida que a inovação tecnológica continua e os custos continuam a diminuir, as câmeras de infravermelho de ondas curtas podem desempenhar um papel fundamental em mais áreas, levando a indústria de semicondutores para níveis mais elevados.