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近红外成像在电子设备和半导体检测中的功能


使用显微镜的近红外（NIR）成像可透过厚度高达650微米的硅进行成像，成为检测电子设备和半导体的一种强有力的方式。微电子设备的典型故障分析方案要求能透过硅对电路图进行无损检测，同时保持成品的机械整合性。

使用近红外成像的典型电子设备检测包括：
· 产品内部的短路检测（如烧蚀标记、压力指标）
· 键合对准（分析薄键合电路之间的对齐标记和粘结晶圆的对齐）
· 电气测试后的检测（任何类型的故障）
· 芯片损坏评估（如原料缺陷、污染）
· 微电子机械系统（MEMS）检测，如粘结晶圆内的设备结构、孔洞和缺陷探测以及实时机械移动状态成像
继续阅读，探索近红外成像用于电子设备和半导体检测的杰出典范。另外，了解在这些应用中支持近红外成像的工业显微镜、数码相机和物镜的情况。
近红外成像用于电子设备和半导体检测的杰出典范
近红外成像使您能够对肉眼无法看到的电子元件进行显微镜检测。以下是近红外成像在工业检测中的一些强有力的方式：
1.检查晶圆水平芯片级封装（CSP）中的芯片损坏。
晶圆水平芯片级封装是晶圆水平的集成电路封装。使用显微镜的近红外成像可用于对热湿测试中出现的芯片损坏进行无损检测。红外显微镜能够透过硅成像，因此您可以观察到熔炼泄漏、铜线腐蚀、树脂工件剥落以及其他问题。
2.进行倒装芯片无损分析。
顾名思义，倒装芯片是一种将芯片有效面积翻转，直接安装在基板、电路板或载体上的芯片封装方法。一旦倒装芯片被附着在工件上，就无法用可见光对芯片图案进行检测。相比之下，红外显微镜使您能够透过硅对内部缺陷进行检查，不会对已安装的芯片造成破坏。这也是确定应进行聚焦离子束（FIB）处理区域的有效方法。
3.判断晶圆研磨量。
晶圆研磨是一个半导体设备生产步骤，目的是降低晶圆厚度。需通过研磨使设备变薄，因此对晶圆两面进行测量的需求也相应增加。然而，要测量叠层晶圆两面的研磨量非常困难。红外显微镜系统可以透过材料进行成像，在晶圆的正面和背面聚焦，使您能够获得大致距离。然后，您可以通过测量物镜的Z轴移动状态来判断研磨的程度。
4.判断3D安装配置中的芯片缝隙。
红外显微镜还可以协助进行硅缝隙管理。三维（3D）安装配置中的芯片缝隙可以通过测量红外光透过硅聚焦在芯片和中介层上时物镜的移动状态来进行无损判断。这种方法也可用于微电子机械系统设备的测量和空心构造。
5.对一系列高难度样品进行成像。
可使用较大的波长的短波红外（SWIR）成像（如1300-1500纳米范围）对难度更高的样品进行成像，例如微电子机械系统设备、重掺杂硅样品、表面粗糙的样品、晶圆粘结和3D芯片堆栈。这种方法可以使用更敏感的成像系统，如砷化铟镓（InGaAs）摄像头。在反射光或透射光显微镜下，专用红外物镜、高功率照明和InGaAs摄像头所带来的信号优势，让人们可以对难度更高的样品进行成像。
近红外成像工具：工业显微镜、近红外摄像头等
我们提供一系列可用于质量控制和研发（R）实验室近红外成像的工具。其中包括：
1.透射光红外显微镜
反射光显微镜非常适合从上方对样品进行照明。相比之下，透射光红外显微镜将光从下方透过硅照到样品上，能够提供更高的对比度。透射光显微镜对透过硅检测对齐图案或进行框标检测来说特别有用。
我们的MX63显微镜可进行透射光红外观察，用于对集成电路芯片和其他用硅或玻璃制成的电子设备内部的缺陷进行无损检查，使用红外波长的光很容易对这些设备进行透射。

用于半导体和平板显示器的MX63检测显微镜

2.近红外摄像头
数码显微镜摄像头可在整个近红外光谱中提供高对比度图像，拍摄范围高达1100纳米，同时仍然保持较大视野。我们的DP23M单色显微镜摄像头搭配1100纳米带通（BP）滤光片，提供从可见光到高达1100纳米的宽广光谱响应信号，使该相机非常适合于近红外成像。该摄像头具有640万像素的分辨率，可提供可靠的、高质量的灰度和红外显微镜图像。

以下是一些杰出典范：


使用DP23M数码显微镜摄像头拍摄的半导体芯片图像。A）明场图像（5X）。B）红外图像（5X，1100纳米带通滤光片）。C）经裁切的红外局部放大图（20X）。D）经裁切的红外局部放大图（20X），使用差分对比度增强（DCE）滤光片。

半导体芯片红外透射图像（10X）。使用DP23M数码显微镜摄像头拍摄。


上图所示同一半导体芯片的明场图像（10X）。使用DP23M数码显微镜摄像头拍摄。


为样品提供更强的对比度，伪彩色叠加图像代表了半导体芯片上较亮和较暗的区域。明场（青蓝色）和透射红外（紫红色）。使用DP23M数码显微镜摄像头拍摄。
3.近红外物镜
新的近红外物镜可在近红外光谱中提供更大的透射率。我们的LCPLN-IR 20X、50X和100X物镜上的校正环可设置为特定的硅厚度，以提高透射率、对比度和像差校正。

用于硅晶圆内部结构检测的LCPLN-IR物镜

4.图像分析软件
大多数故障分析和R实验室要求采用数字化方法来测量缺陷、创建报告并对图像进行存档。由于这种应用的性质（在昏暗的光线下透过材料成像），图像的真实对比度很小，必须通过图像分析软件进行优化。由于渐晕等原因造成的不均匀照明，使图像四角相对于中心部分较暗。必须以数字化方式从实时视图和捕获的图像中去除较暗的部分。
专门的软件可以解决这些挑战：
· 实时阴影校正，使整个视野图像一致性zui大化
· 在视野内任何位置进行准确测量
· 自动生成报告
· 对图像和相关数据进行存档
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