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SWIR短波红外相机产品介绍,可应用于半导体检测领域

SWIR短波红外相机产品介绍,可应用于半导体检测领域

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半导体产业已经发展成为世界上较大的产业之一。半导体行业涵盖***泛的应用,比如从用于PC电脑或移动设备的处理器和存储器集成电路,到太阳能电池领域。对于半导体检测相机和晶圆检测相机,Xenics提供***泛的SWIR短波红相机,适合于穿透硅或硅内部进行成像,以检测杂质、缺陷、空隙或夹杂物。在半导体检测行业中,SWIR短波红外相机可用于检测晶锭生长后的纯半导体材料(通常是硅)的质量。此外,随后被切割成晶片的铸锭也可以通过SWIR短波红外相机以类似的方式检查这些晶片的缺陷或裂纹,以确保将晶圆加工成(光)电子元件。对于***的加工步骤是将晶圆切割成单个芯片,通过SWIR短波红外相机来对齐锯片或激光器。

为了在半导体检测相机应用中进行故障分析,制造的集成电路可以通过显微镜检查裂纹或光子发射。三维MEMS微机电系统结构需要在整个生产过程中进行检查。对于所有这些应用,Xenics提供***泛的SWIR短波红相机,用于二维(2D)和线扫描成像。SWIR相机通常使用基于铟镓砷InGaAs探测器,并在9001700 nm波长范围内具有高响应(***效率),适合于穿透硅或硅内部进行成像。

Xenics红外相机在原料硅锭和硅砖检测中,其中SWIRInGaAs相机(二维和线扫描)***用于半导体行业,用于检查晶体硅砖或硅锭。使用SWIR相机和发射波长超过1150 nm的光源可以轻松检测砖或锭内的杂质和夹杂物(图1),硅砖对于SWIR短波红外辐射是完全透明的。原因是这种半导体材料Si中的带隙,对于较低能量和较长波长的SWIR短波红外光子并不吸收,而吸收了具有较高能量的可见光子。这使得SWIRInGaAs相机成为一种***检测工具,所以,SWIR短波红外相机可以直接检测杂质、缺陷、空隙或夹杂物。因为当锭进一步加工成晶片时,砖或锭内的杂质会对生产设备造成损坏。SWIR相机可以避免这个问题,从而确保半导体生产过程的顺利进行和更高的效率。对于Xenics红外相机在硅锭和砖块检测中的应用,Xenics主要提供Bobcat 640Xeva 640相机,以及高分辨率线扫描Lynx 2048 相机。


硅砖的SWIRInGaAs相机图片


适用于硅锭和硅砖半导体检测相机:Bobcat 640Xeva 640  Lynx


Xenics红外相机在晶圆和芯片检测中,使用SWIR短波红外相机,在半导体晶片和集成电路芯片进行缺陷检测,既简单又直接,因为这些材料(SiGaAs)在短波红外波长范围内是透明的,这种在硅材料的穿透能力,是一种大大改进生产工艺的无损检测方法。因为在晶圆制造过程中,晶圆内部或晶圆之间可能存在颗粒或裂缝,而CCDCMOS相机仅可用于检测晶圆顶部或表面的缺陷,而SWIR相机应用在晶圆检测相机中,具有查看硅晶圆内部的能力,并可以检测两个键合晶圆之间的颗粒、空隙或其他缺陷。另外,封装前的芯片检查也是SWIR相机的常见应用,因为它们可以看到隐藏在Si材料内部的由晶圆切割引起的小裂纹(图3)。对于Xenics红外相机在晶圆和芯片检测应用,Xenic提供各种合适的相机:Bobcat 320  Bobcat 640Xeva 320  Xeva 640



使用SWIR InGaAs相机拍摄Si内部的切割损坏图像


Xenics红外相机在光伏晶圆检测中,对于太阳能电池裂纹检查或效率映射通常基于发光效应,即当电子从激发态跃迁到基态时半导体材料的发光,其波长由太阳能电池吸收材料Si的带隙决定,其带隙能量对应于约1150 nm的波长。但是如果Si材料包含一些缺陷,峰值会更小,并且在13001600 nm之间的较长波长处,在缺陷带中以较低能级(子带隙)发***射(图4)。对于其他用于生产太阳能电池的材料,如铜铟镓二硒化物(CIGS)或铜铟二硒化物(CIS),可通过电致发光(EL)或光致发光(PL)。如通过采用SWIR相机的PL光致发光成像,可以对光伏晶圆的各阶段制造过程中的硅块和单片晶片的图像分析,以便及早估计成品太阳能电池的预期质量。对于Xenics红外相机在光伏晶圆检测相机应用中,Xenics提供 Xeva 640  Bobcat 640相机。

4 SWIR InGaAs相机和带通滤波器(左1100nm,右1450nm)拍摄的太阳能电池的发光图像


如今,许多***的CCDCMOS相机也可用于太阳能电池检测,例如***为检测太阳能电池而开发的基于硅的CCDCMOS相机。这些***近红外CCDCMOS相机提供超过1000 nm的扩展波长响应。与一般的SWIR InGaAs相机,也就是和半导体检测相机和晶圆检测相机相比,这些传感器的低噪声、高分辨率和宽动态范围有一定的优势,但相比之下缺点是需要较长的积分时间,通常是几秒,因此这些近红外CCDCMOS相机只能用于离线检测。





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