半導(dǎo)體超聲顯微鏡是專為半導(dǎo)體制造全流程設(shè)計(jì)的檢測設(shè)備,其首要適配性要求是兼容 12 英寸(當(dāng)前主流)晶圓的檢測需求,同時(shí)具備全流程缺陷監(jiān)控能力。12 英寸晶圓直徑達(dá) 300mm,傳統(tǒng)小尺寸晶圓檢測設(shè)備無法覆蓋其完整面積,該設(shè)備通過大尺寸真空吸附樣品臺(tái)(直徑≥320mm),可穩(wěn)定固定晶圓,且掃描機(jī)構(gòu)的行程足以覆蓋晶圓的每一個(gè)區(qū)域,確保無檢測盲區(qū)。在流程監(jiān)控方面,它可應(yīng)用于晶圓制造的多個(gè)環(huán)節(jié):晶圓減薄后,檢測是否存在因減薄工藝導(dǎo)致的表面裂紋;封裝前,檢查晶圓表面是否有污染物、劃痕;封裝后,識(shí)別封裝膠中的空洞、Die 與基板的分層等缺陷。通過全流程檢測,可及時(shí)發(fā)現(xiàn)各環(huán)節(jié)的工藝問題,避免缺陷產(chǎn)品流入下一道工序,大幅降低半導(dǎo)體制造的成本損耗,提升產(chǎn)品良率。超聲顯微鏡設(shè)備易于維護(hù),降低使用成本。上海sam超聲顯微鏡圖片

晶圓超聲顯微鏡基于高頻超聲波(10MHz-300MHz)與材料內(nèi)部彈性介質(zhì)的相互作用,通過壓電換能器發(fā)射聲波并接收反射/透射信號生成圖像。其主要在于聲阻抗差異導(dǎo)致聲波反射強(qiáng)度變化,結(jié)合相位分析與幅值識(shí)別算法,可重構(gòu)微米級缺陷的三維聲學(xué)圖像。例如,美國斯坦福大學(xué)通過0.2K液氦環(huán)境將分辨率提升至50nm,而日本中缽憲賢開發(fā)的無透鏡技術(shù)直接采用微型球面換能器,簡化了光學(xué)路徑。該技術(shù)穿透深度達(dá)毫米級,適用于半導(dǎo)體晶圓內(nèi)部隱裂、金屬遷移等缺陷檢測,無需破壞樣本即可實(shí)現(xiàn)非接觸式分析。上海芯片超聲顯微鏡公司SAM 超聲顯微鏡的 A 掃描模式可獲取單點(diǎn)深度信息,B 掃描模式則能呈現(xiàn)樣品縱向截面的缺陷分布軌跡。

Wafer晶圓超聲顯微鏡在封裝檢測中的應(yīng)用:在半導(dǎo)體行業(yè)封裝領(lǐng)域,Wafer晶圓超聲顯微鏡主要由通過反射式C-Scan模式,可精細(xì)定位塑封層、芯片粘接層及BGA底部填充膠中的分層缺陷。例如,某國產(chǎn)設(shè)備采用75MHz探頭對MLF器件進(jìn)行檢測,發(fā)現(xiàn)金線周圍基底與引出線間存在0.5μm級空洞,通過動(dòng)態(tài)濾波技術(shù)分離多重反射波,實(shí)現(xiàn)橫向分辨率0.25μm、縱向分辨率5nm的精細(xì)測量。該技術(shù)還支持IQC物料檢測,20分鐘內(nèi)完成QFP封裝器件全檢,日均處理量達(dá)300片,明顯提升生產(chǎn)效率。
SAM 超聲顯微鏡具備多種成像模式,其中 A 掃描與 B 掃描模式在缺陷檢測中應(yīng)用方方面面,可分別獲取單點(diǎn)深度信息與縱向截面缺陷分布軌跡,滿足不同檢測需求。A 掃描模式是基礎(chǔ)成像模式,通過向樣品某一點(diǎn)發(fā)射聲波,接收反射信號并轉(zhuǎn)化為波形圖,波形圖的橫坐標(biāo)表示時(shí)間(對應(yīng)樣品深度),縱坐標(biāo)表示信號強(qiáng)度,技術(shù)人員可通過波形圖的峰值位置判斷缺陷的深度,通過峰值強(qiáng)度判斷缺陷的大小與性質(zhì),適用于單點(diǎn)缺陷的精細(xì)定位。B 掃描模式則是在 A 掃描基礎(chǔ)上,將探頭沿樣品某一方向移動(dòng),連續(xù)采集多個(gè) A 掃描信號,再將這些信號按位置排列,形成縱向截面圖像,圖像的橫坐標(biāo)表示探頭移動(dòng)距離,縱坐標(biāo)表示樣品深度,可直觀呈現(xiàn)沿移動(dòng)方向的缺陷分布軌跡,如芯片內(nèi)部的裂紋走向、分層范圍等。兩種模式結(jié)合使用,可實(shí)現(xiàn)對缺陷的 “點(diǎn)定位 + 面分布” 各個(gè)方面分析,提升檢測的準(zhǔn)確性與全面性。國產(chǎn)超聲顯微鏡性價(jià)比高,市場競爭力強(qiáng)。

B-Scan超聲顯微鏡的二維成像機(jī)制:B-Scan模式通過垂直截面掃描生成二維聲學(xué)圖像,其原理是將不同深度的反射波振幅轉(zhuǎn)換為亮度信號,形成類似醫(yī)學(xué)B超的橫切面視圖。例如,在IGBT模組檢測中,B-Scan可清晰顯示功率器件內(nèi)部多層結(jié)構(gòu)的粘接狀態(tài),通過彩色著色功能區(qū)分不同材料界面。采用230MHz超高頻探頭與ADV500采集卡,可識(shí)別半導(dǎo)體晶圓20μm缺陷及全固態(tài)電池電極微裂紋。某案例顯示,B-Scan成功識(shí)別出硅脂固定區(qū)域因坡度導(dǎo)致的聲波折射黑區(qū),結(jié)合A-Scan波形分析確認(rèn)該區(qū)域?yàn)檎9に嚞F(xiàn)象,避免誤判。焊縫超聲顯微鏡助力焊接工藝改進(jìn)。江蘇分層超聲顯微鏡廠家
超聲掃描顯微鏡需具備 μm 級掃描精度,能對芯片內(nèi)部金線鍵合、焊盤連接等微觀結(jié)構(gòu)進(jìn)行完整性檢測。上海sam超聲顯微鏡圖片
專業(yè)超聲顯微鏡廠的競爭力不僅體現(xiàn)在設(shè)備制造,更在于主要技術(shù)自研與行業(yè)合規(guī)能力。主要部件方面,高頻壓電換能器與信號處理模塊是設(shè)備性能的關(guān)鍵,具備自研能力的廠家可根據(jù)檢測需求調(diào)整換能器頻率(5-300MHz),優(yōu)化信號處理算法,使設(shè)備在分辨率與穿透性之間實(shí)現(xiàn)精細(xì)平衡,而依賴外購主要部件的廠家則難以快速響應(yīng)客戶的特殊需求。同時(shí),行業(yè)認(rèn)證是廠家進(jìn)入市場的 “敲門磚”,ISO 9001 質(zhì)量管理體系認(rèn)證是基礎(chǔ)要求,若要進(jìn)入半導(dǎo)體領(lǐng)域,還需通過 SEMI(國際半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)協(xié)會(huì))相關(guān)認(rèn)證,確保設(shè)備符合半導(dǎo)體制造的潔凈度(如 Class 1000 潔凈室適配)與電磁兼容性標(biāo)準(zhǔn),部分針對汽車電子客戶的廠家,還需通過 IATF 16949 汽車行業(yè)質(zhì)量體系認(rèn)證,證明設(shè)備能滿足車載芯片的嚴(yán)苛檢測需求。上海sam超聲顯微鏡圖片