En el campo de la fabricación de semiconductores, con la mejora continua de la integración de chips y la reducción continua de los nodos de proceso, los métodos tradicionales de detección han sido difíciles de satisfacer las necesidades de identificación precisa de defectos de nivel micro o incluso nanométrico.Cámara infrarroja de onda cortaCon sus características de fuerte penetración, alto contraste y adaptación a entornos complejos, se está convirtiendo en una herramienta clave en el campo de la detección de semiconductores, proporcionando soluciones eficientes para enlaces centrales como la Unión de obleas, el corte láser y la imagen térmica.

I. principios técnicos: "microscopio óptico" que penetra en materiales de silicio

La cámara infrarroja de onda corta logra imágenes capturando la radiación infrarroja de la banda de 900 nm a 1700 nm, y su ventaja central proviene de las características de respuesta de los materiales semiconductores a la luz infrarroja de onda corta:

Alta transmisibilidad de los materiales de silicio: el silicio tiene una transmisibilidad superior al 50% en la banda de 1,2 a 1,7 micras, y la luz infrarroja de onda corta puede penetrar en la superficie de la obleas, visualizando directamente la estructura interna, mientras que la luz visible es absorbida por el sustrato de silicio.

Imagen de luz dispersa de defectos: las grietas internas de la obleas, las impurezas o las áreas mal vinculadas pueden desencadenar la dispersión de la luz infrarroja de onda corta. la diferencia de intensidad de la luz dispersa se puede capturar a través de sensores InGaAs de alta sensibilidad, lo que puede lograr un posicionamiento preciso de defectos de nivel micro.

Avance en la imagen de corte oculto láser: en el proceso de corte trasero de obleas, la cámara infrarroja de onda corta puede penetrar en la capa de recubrimiento, reemplazar la Cámara de luz visible tradicional y combinar la iluminación concéntrica y la fuente de luz infrarroja para realizar el monitoreo en tiempo real y la evaluación de la calidad de la ruta de Corte láser.

II. escenarios de aplicación básicos: de la detección de obleas a la gestión térmica

1. detección de defectos de Unión de obleas

En los procesos de encapsulamiento 3D e integración heterogénea, los pequeños defectos de la capa de Unión de obleas pueden causar fallos en el chip. La cámara infrarroja de onda corta mejora la eficiencia de la detección de las siguientes maneras:

Identificación de grietas e impurezas: la precisión de detección es de 5 micras, lo que puede encontrar grietas nanométricas o contaminación por partículas en la interfaz de unión.

Evaluación de la intensidad de unión: al analizar la distribución de grises de las imágenes infrarrojas de onda corta, se cuantifica la uniformidad y la intensidad de Unión de la capa de unión.

Mejora de la tasa de rendimiento: después de que un fabricante de semiconductores aplicó la tecnología, la tasa de rendimiento de Unión de obleas aumentó del 85% al 98%, ahorrando más de 10 millones de yuanes en ahorros anuales.

2. imagen de corte oculto láser y detección de borde

La tecnología de corte invisible láser requiere monitorear la profundidad de corte y la calidad del borde en tiempo real. Las ventajas de las cámaras infrarrojas de onda corta incluyen:

Imagen de la capa de recubrimiento penetrante: cuando la superficie de la obleas está recubierta con película ar o capa metálica, la morfología de la ranura de corte todavía se puede mostrar claramente.

Detección de burras de borde: al analizar la agudeza de borde de las imágenes infrarrojas de onda corta, se identifican las pequeñas burras generadas durante el Corte para evitar cortocircuitos al encapsular.

Optimización de la eficiencia de corte: combina algoritmos de visión artificial para ajustar la Potencia láser y la velocidad de corte en tiempo real, reduciendo el tiempo de corte de una sola obleas en un 30%.

3. imágenes térmicas y diagnóstico de fallas

La distribución de la temperatura de los dispositivos semiconductores durante el trabajo refleja directamente su fiabilidad. La función de imagen térmica de la cámara infrarroja de onda corta se puede realizar:

Posicionamiento de la zona de sobrecalentamiento: captar la diferencia de temperatura de 0,1 grados Celsius en la superficie del dispositivo y encontrar puntos calientes locales del dispositivo de potencia.

Análisis de Resistencia térmica: al comparar los datos de imágenes térmicas en diferentes condiciones de trabajo, se cuantifica la resistencia térmica entre el chip y el sustrato de disipación de calor.

Predicción de la vida útil: establecer un modelo de correlación entre la temperatura y el tiempo de falla, advertir posibles fallas con antelación y prolongar la vida útil del dispositivo.

III. ventajas tecnológicas: tres avances en precisión, eficiencia y adaptabilidad

Identificación de defectos de alta precisión:

Basado en el detector de matriz de plano focal ingaas, la cámara infrarroja de onda corta puede lograr una resolución espacial submicron, combinada con la tecnología óptica adaptativa, puede superar la interferencia atmosférica y obtener imágenes de defectos de obleas de alta resolución incluso en condiciones meteorológicas complejas.

Detección sin contacto de alta eficiencia:

El tiempo de detección única se reduce al nivel de minutos sin destruir la muestra, lo que es adecuado para la detección en línea de la línea de producción en masa. Por ejemplo, en el enlace de clasificación de obleas, la cámara infrarroja de onda corta se puede combinar con un brazo robótico de clasificación de alta velocidad para lograr una velocidad de detección y clasificación de más de 10 piezas por segundo.

Adaptabilidad ambiental:

La luz infrarroja de onda corta se ve menos afectada por la neblina y el humo, y tiene una fuerte capacidad de transmisión de niebla, que puede funcionar de manera estable en talleres libres de polvo o en entornos abiertos. Además, su capacidad de visión nocturna le permite mantener imágenes de alto contraste en condiciones de baja luz para satisfacer la demanda de producción las 24 horas.

IV. valor de la industria: del control de costos a la innovación tecnológica

Reducir los costos de fabricación:

A través de la detección temprana de defectos, se evita que las obleas malas fluyan a los enlaces posteriores y se reducen los costos de retrabajo en las etapas de encapsulamiento y Prueba. Según las estadísticas, después de la aplicación de cámaras infrarrojas de onda corta, el costo promedio de fabricación de las empresas de semiconductores puede reducirse entre un 15% y un 20%.

Promover la optimización del proceso:

La retroalimentación en tiempo real de los datos de defectos en el proceso de procesamiento de obleas proporciona una base para el ajuste de los parámetros del proceso y acelera la investigación y el desarrollo y la producción en masa de nuevos procesos. Por ejemplo, en el proceso de litografía ultravioleta extrema (euv), la cámara infrarroja de onda corta puede monitorear la uniformidad del recubrimiento fotorresistente y mejorar la precisión de la litografía.

Promover la modernización industrial:

Con el auge de la tercera generación de materiales semiconductores (como el carburo de silicio y el nitruro de galio), las cámaras infrarrojas de onda corta tienen amplias perspectivas de aplicación en la detección de semiconductores de banda ancha. Sus características de respuesta espectral de alta sensibilidad y ancho pueden cumplir con los estrictos requisitos de los nuevos materiales para los equipos de detección.

V. perspectivas futuras: tendencias de inteligencia e integración

Clasificación de los defectos habilitados por la ia:

En combinación con el algoritmo de aprendizaje profundo, la cámara infrarroja de onda corta puede identificar automáticamente los tipos de defectos como grietas, impurezas y agujeros, y dar sugerencias de reparación para mejorar aún más la eficiencia de la detección.

Imágenes de fusión multiespectral:

A través de la integración de sensores multiespectrales como la luz visible, el infrarrojo de onda corta y el infrarrojo de onda media, se realiza la detección simultánea de defectos en la superficie de la obleas y en el interior, proporcionando datos de evaluación de calidad más completos.

Miniaturización y portabilidad:

Con la integración de la tecnología microelectrónica y el proceso cmos, el volumen y el consumo de energía de las cámaras infrarrojas de onda corta se reducirán aún más, lo que es adecuado para escenarios como equipos de detección móvil e inspecciones de drones.

Como nuevo arma afilada en el campo de la detección de semiconductores, las cámaras infrarrojas de onda corta están remodelando el patrón de la industria con sus ventajas tecnológicas. Desde la Unión de obleas hasta el corte láser, desde la imagen térmica hasta el diagnóstico de fallas, sus escenarios de aplicación se expanden constantemente, lo que proporciona una fuerte garantía para la Alta precisión, alta eficiencia y alta fiabilidad de la fabricación de semiconductores. Con la innovación continua de la tecnología y la reducción de costos, se espera que las cámaras infrarrojas de onda corta desempeñen un papel clave en más campos y promuevan la industria de semiconductores a un nivel superior.