淺談半導體測量中紅外線相機的應用

       半導體工業涵蓋各樣的應用，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，裝配好的集成電路要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、相對波長較長的短波紅外光子，而可見光光子則因具有較高的能量和相對較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，則可以規避類似的問題，從而保障生產效率。

       “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，隱藏在硅材料內的細小裂紋。

       紅外線相機能夠增加產能和效能，例如封裝檢測、設備缺陷檢測、臨界尺寸和封裝測試。

       在晶圓封裝過程中，對于晶元制造和封裝技能，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。

       在半導體生產過程中，盡早發現裂紋和微裂紋已經變得重要。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，主要是多晶硅的自動光學探傷，依然是一項具有挑戰性的工作。