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MEMS器件近红外检测技术
发布时间:2018-04-13   点击次数:1466次

    在半导体制造过程中,前期的全自动晶圆缺陷检测技术非常重要。因为在后端的生产流程中,通常会有多片晶圆粘合到一起,或者把晶圆粘合到不透明的材料上。因为半导体材料对可见光都是不透明的,所以很难用可见图像技术对粘合效果做表征或者检测粘合表面的污染。
 

比如MEMS的分选就是典型的应用。MEMS是把微型机械部件、微型传感器、微电路集成到一个芯片上;为确保MEMS的运作,对其进行缺陷检测是至关重要的,但很多机械性能无法通过电气或功能测试来确定。因为这些缺陷往往位于基板上或器件与封盖晶圆之间连接的纽带上,所以单纯的可见光图像检测技术是远远不够的。因此,近红外检测是作为一种无损的技术既可以检测上下表面的缺陷,也可以检测器件内部的缺陷。理论上讲,这种技术可以检测所有的缺陷,例如,检测颗粒(污染),蚀刻线和对齐标记,结构,完整性,空隙率以及烧结工艺的质量,这里不再一一列举。

  目前,用于检测粘合MEMS晶圆片的技术有很多种;每一种技术都有自己的优缺点。

*种,超声检测;超声波检测是利用晶圆的缺陷会改变超声反射波形,然后利用超声探头扫描晶圆,从而能够检测晶圆的缺陷;但是在因为声波是一种成像介质,因此超声检测能够有效检测空隙率和裂缝,但是,在横向分辨率相对较差,无法用于缺陷尺寸的准确测量。对于超声检测技术,需要把晶圆浸入到导声的溶液中,所以在超声检测后,需要多了一道清洗的工艺,以避免晶圆受到二次污染,所以大大限制了超声检测技术的应用。                                                                                                        

第二,长波红外检测;长波红外成像技术也有用于晶圆的缺陷检测,因为长波红外光可以有效穿透硅材料,通常我们会在溴钨灯前面加上红外滤光片来得到一个长波红外光源,然后利用特殊设计的成像传感器来获取硅晶圆的透射图像,并做分析处理;该技术方案主要的不足在于,Raleigh判据决定长波红外的成像分辨率较差,而且长波红外的高速、高分辨率的成像传感器目前并没有很好的商业化设备;
 

  第三种方法是X-射线检测。这种技术首先是由微纳器件产生X-射线辐射,X-Ray穿透晶圆并成像到X-Ray成像设备上。目前通用的成像设备有带像增强器的CCD,带闪烁体的CCD或者X-Ray相机;因为X-Ray的波段非常短,理论上分辨率优于长波段的红外和声波检测系统。但是X-Ray检测技术的局限性在于X-Ray是电离辐射,所以需要有效的屏蔽防护;而且硅对X-Ray的穿透率比较高,所以图像的对比度会比较差,从而很难有效区分结构上的微小缺陷;

新的检测技术

  除了以上介绍的几种技术以外,还有另外一种技术是利用窄带的近红外光的检测技术。近红外晶圆检测系统需要一个固态光源,红外光学系统,以及近红外高速、高分辨率的成像传感器。zui近几年,随着固态光源技术及近红外传感技术发展,固态红外光源的强度不断增强,而且传感器的灵敏度不断提升,近红外成像技术成为了一种有效检测晶圆缺陷的手段。

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