近紅外成像在電子設(shè)備和半導(dǎo)體檢測(cè)中的功能
使用顯微鏡的近紅外（NIR）成像可透過(guò)厚度高達(dá)650微米的硅進(jìn)行成像，成為檢測(cè)電子設(shè)備和半導(dǎo)體的一種強(qiáng)有力的方式。微電子設(shè)備的典型故障分析方案要求能透過(guò)硅對(duì)電路圖進(jìn)行無(wú)損檢測(cè)，同時(shí)保持成品的機(jī)械整合性。
使用近紅外成像的典型電子設(shè)備檢測(cè)包括：
· 產(chǎn)品內(nèi)部的短路檢測(cè)（如燒蝕標(biāo)記、壓力指標(biāo)）
· 鍵合對(duì)準(zhǔn)（分析薄鍵合電路之間的對(duì)齊標(biāo)記和粘結(jié)晶圓的對(duì)齊）
· 電氣測(cè)試后的檢測(cè)（任何類型的故障）
· 芯片損壞評(píng)估（如原料缺陷、污染）
· 微電子機(jī)械系統(tǒng)（MEMS）檢測(cè)，如粘結(jié)晶圓內(nèi)的設(shè)備結(jié)構(gòu)、孔洞和缺陷探測(cè)以及實(shí)時(shí)機(jī)械移動(dòng)狀態(tài)成像
繼續(xù)閱讀，探索近紅外成像用于電子設(shè)備和半導(dǎo)體檢測(cè)的杰出典范。另外，了解在這些應(yīng)用中支持近紅外成像的工業(yè)顯微鏡、數(shù)碼相機(jī)和物鏡的情況。
近紅外成像用于電子設(shè)備和半導(dǎo)體檢測(cè)的杰出典范
近紅外成像使您能夠?qū)θ庋蹮o(wú)法看到的電子元件進(jìn)行顯微鏡檢測(cè)。以下是近紅外成像在工業(yè)檢測(cè)中的一些強(qiáng)有力的方式：
1.檢查晶圓水平芯片級(jí)封裝（CSP）中的芯片損壞。
晶圓水平芯片級(jí)封裝是晶圓水平的集成電路封裝。使用顯微鏡的近紅外成像可用于對(duì)熱濕測(cè)試中出現(xiàn)的芯片損壞進(jìn)行無(wú)損檢測(cè)。紅外顯微鏡能夠透過(guò)硅成像，因此您可以觀察到熔煉泄漏、銅線腐蝕、樹脂工件剝落以及其他問題。
2.進(jìn)行倒裝芯片無(wú)損分析。
顧名思義，倒裝芯片是一種將芯片有效面積翻轉(zhuǎn)，直接安裝在基板、電路板或載體上的芯片封裝方法。一旦倒裝芯片被附著在工件上，就無(wú)法用可見光對(duì)芯片圖案進(jìn)行檢測(cè)。相比之下，紅外顯微鏡使您能夠透過(guò)硅對(duì)內(nèi)部缺陷進(jìn)行檢查，不會(huì)對(duì)已安裝的芯片造成破壞。這也是確定應(yīng)進(jìn)行聚焦離子束（FIB）處理區(qū)域的有效方法。
3.判斷晶圓研磨量。
晶圓研磨是一個(gè)半導(dǎo)體設(shè)備生產(chǎn)步驟，目的是降低晶圓厚度。需通過(guò)研磨使設(shè)備變薄，因此對(duì)晶圓兩面進(jìn)行測(cè)量的需求也相應(yīng)增加。然而，要測(cè)量疊層晶圓兩面的研磨量非常困難。紅外顯微鏡系統(tǒng)可以透過(guò)材料進(jìn)行成像，在晶圓的正面和背面聚焦，使您能夠獲得大致距離。然后，您可以通過(guò)測(cè)量物鏡的Z軸移動(dòng)狀態(tài)來(lái)判斷研磨的程度。
4.判斷3D安裝配置中的芯片縫隙。
紅外顯微鏡還可以協(xié)助進(jìn)行硅縫隙管理。三維（3D）安裝配置中的芯片縫隙可以通過(guò)測(cè)量紅外光透過(guò)硅聚焦在芯片和中介層上時(shí)物鏡的移動(dòng)狀態(tài)來(lái)進(jìn)行無(wú)損判斷。這種方法也可用于微電子機(jī)械系統(tǒng)設(shè)備的測(cè)量和空心構(gòu)造。
5.對(duì)一系列高難度樣品進(jìn)行成像。
可使用較大的波長(zhǎng)的短波紅外（SWIR）成像（如1300-1500納米范圍）對(duì)難度更高的樣品進(jìn)行成像，例如微電子機(jī)械系統(tǒng)設(shè)備、重?fù)诫s硅樣品、表面粗糙的樣品、晶圓粘結(jié)和3D芯片堆棧。這種方法可以使用更敏感的成像系統(tǒng)，如砷化銦鎵（InGaAs）攝像頭。在反射光或透射光顯微鏡下，專用紅外物鏡、高功率照明和InGaAs攝像頭所帶來(lái)的信號(hào)優(yōu)勢(shì)，讓人們可以對(duì)難度更高的樣品進(jìn)行成像。
近紅外成像工具：工業(yè)顯微鏡、近紅外攝像頭等
我們提供一系列可用于質(zhì)量控制和研發(fā)（R）實(shí)驗(yàn)室近紅外成像的工具。其中包括：
1.透射光紅外顯微鏡
反射光顯微鏡非常適合從上方對(duì)樣品進(jìn)行照明。相比之下，透射光紅外顯微鏡將光從下方透過(guò)硅照到樣品上，能夠提供更高的對(duì)比度。透射光顯微鏡對(duì)透過(guò)硅檢測(cè)對(duì)齊圖案或進(jìn)行框標(biāo)檢測(cè)來(lái)說(shuō)特別有用。
我們的MX63顯微鏡可進(jìn)行透射光紅外觀察，用于對(duì)集成電路芯片和其他用硅或玻璃制成的電子設(shè)備內(nèi)部的缺陷進(jìn)行無(wú)損檢查，使用紅外波長(zhǎng)的光很容易對(duì)這些設(shè)備進(jìn)行透射。
用于半導(dǎo)體和平板顯示器的MX63檢測(cè)顯微鏡
2.近紅外攝像頭
數(shù)碼顯微鏡攝像頭可在整個(gè)近紅外光譜中提供高對(duì)比度圖像，拍攝范圍高達(dá)1100納米，同時(shí)仍然保持較大視野。我們的DP23M單色顯微鏡攝像頭搭配1100納米帶通（BP）濾光片，提供從可見光到高達(dá)1100納米的寬廣光譜響應(yīng)信號(hào)，使該相機(jī)非常適合于近紅外成像。該攝像頭具有640萬(wàn)像素的分辨率，可提供可靠的、高質(zhì)量的灰度和紅外顯微鏡圖像。
以下是一些杰出典范：
使用DP23M數(shù)碼顯微鏡攝像頭拍攝的半導(dǎo)體芯片圖像。A）明場(chǎng)圖像（5X）。B）紅外圖像（5X，1100納米帶通濾光片）。C）經(jīng)裁切的紅外局部放大圖（20X）。D）經(jīng)裁切的紅外局部放大圖（20X），使用差分對(duì)比度增強(qiáng)（DCE）濾光片。
半導(dǎo)體芯片紅外透射圖像（10X）。使用DP23M數(shù)碼顯微鏡攝像頭拍攝。
上圖所示同一半導(dǎo)體芯片的明場(chǎng)圖像（10X）。使用DP23M數(shù)碼顯微鏡攝像頭拍攝。
為樣品提供更強(qiáng)的對(duì)比度，偽彩色疊加圖像代表了半導(dǎo)體芯片上較亮和較暗的區(qū)域。明場(chǎng)（青藍(lán)色）和透射紅外（紫紅色）。使用DP23M數(shù)碼顯微鏡攝像頭拍攝。
3.近紅外物鏡
新的近紅外物鏡可在近紅外光譜中提供更大的透射率。我們的LCPLN-IR 20X、50X和100X物鏡上的校正環(huán)可設(shè)置為特定的硅厚度，以提高透射率、對(duì)比度和像差校正。
用于硅晶圓內(nèi)部結(jié)構(gòu)檢測(cè)的LCPLN-IR物鏡
4.圖像分析軟件
大多數(shù)故障分析和R實(shí)驗(yàn)室要求采用數(shù)字化方法來(lái)測(cè)量缺陷、創(chuàng)建報(bào)告并對(duì)圖像進(jìn)行存檔。由于這種應(yīng)用的性質(zhì)（在昏暗的光線下透過(guò)材料成像），圖像的真實(shí)對(duì)比度很小，必須通過(guò)圖像分析軟件進(jìn)行優(yōu)化。由于漸暈等原因造成的不均勻照明，使圖像四角相對(duì)于中心部分較暗。必須以數(shù)字化方式從實(shí)時(shí)視圖和捕獲的圖像中去除較暗的部分。
專門的軟件可以解決這些挑戰(zhàn)：
· 實(shí)時(shí)陰影校正，使整個(gè)視野圖像一致性zui大化
· 在視野內(nèi)任何位置進(jìn)行準(zhǔn)確測(cè)量
· 自動(dòng)生成報(bào)告
· 對(duì)圖像和相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行存檔