短波紅外(SWIR)技術(shù)在半導體行業(yè)的應用
發(fā)布時間：2021-07-16
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搭載InGaAs傳感器的短波紅外相機可透過半導體材料（例如硅(Si)）實現(xiàn)大約1,150 nm波長的光譜成像，成為了檢驗過程必不可少的設備。硅片透光成像是一種非破壞性檢測方法，為生產(chǎn)流程提供了諸多益處?，F(xiàn)在半導體行業(yè)紛紛將InGaAs相機引入測試、檢驗和質(zhì)量控制系統(tǒng)。
NO.01
硅晶體和晶錠檢驗
硅晶體和晶錠（也稱為晶磚）檢驗是InGaAs相機在半導體行業(yè)的典型應用之一。InGaAs相機可實現(xiàn)對硅基材料透光光譜(波長范圍大于1,150 nm)進行成像，是檢測生產(chǎn)過程中可能積聚在晶體或晶棒內(nèi)雜質(zhì)的理想解決方案。
晶棒需使用特殊的鉆石切割刀切割成晶圓薄片，這一加工過程中，晶圓的純度至關(guān)重要。即使晶圓薄片之中只含有一小塊金屬等夾雜物，都可能導致昂貴的鉆石切割刀斷裂報廢。而更換刀具不只是需要成本，還會導致生產(chǎn)效率和利潤下降。而短波紅外相機的引入可以避免這一問題，確保生產(chǎn)流程順暢進行。
NO.02
晶圓檢驗或封裝
短波紅外相機的另一重要應用是晶圓檢驗。在晶圓生產(chǎn)流程中，可能在晶圓頂部、底部，甚至晶圓內(nèi)部或晶圓間出現(xiàn)顆粒物。CCD或CMOS相機可檢測頂部和底部的顆粒物，而InGaA相機則可透過硅基材料檢測兩片鍵合晶圓間的顆粒物。
InGaAs相機還可用于晶圓封裝，即檢測晶圓背面的排列與正面是否對齊。短波紅外技術(shù)可幫助對齊晶圓各層以及對齊晶圓基板和其他子產(chǎn)品，如IC、存儲單元或晶體管。
NO.03
光伏發(fā)電
從硅晶體到晶棒/晶磚、晶圓、太陽能電池乃至太陽能模組，短波紅外相機應用可覆蓋整個光伏發(fā)電供應鏈檢驗流程。由于InGaAs相機可實現(xiàn)硅基材料透光成像，因此是檢測硅基材料內(nèi)部物理缺陷的很有效解決方案。
除了新近出現(xiàn)的短波紅外成像檢驗技術(shù)外，光伏行業(yè)常用的其他重要技術(shù)和方法包括：光致發(fā)光(PL)和電致發(fā)光(EL)是兩種常用檢驗方法。
PL成像利用光學激發(fā)（例如激光照射）生成電子-空穴對，通過輻射復合引起發(fā)射，從而引發(fā)相機感光成像。1,150 nm左右?guī)чg發(fā)射提供了有關(guān)硅基材料內(nèi)部缺陷和位錯簇的信息。此外，通過繪制約1,550 nm處的缺陷帶發(fā)光圖譜，可獲得有關(guān)電池效率極限的結(jié)果。因此，在900 nm至1,700 nm區(qū)間具有高檢測靈敏度的InGaAs相機非常適合此類應用。
而電致發(fā)光是硅基材料內(nèi)電子和空穴輻射復合的結(jié)果。該技術(shù)將電壓施加到太陽能電池上，并與可用空穴復合，根據(jù)吸波材料（硅1,150 nm）的帶隙發(fā)射光子。
除晶體硅外，還可利用這一技術(shù)檢查其他類型的太陽能電池或模組材料（又稱薄膜太陽能電池）：700 nm至1,330 nm（取決于銦/鎵比）波長范圍檢驗二硒化銅銦鎵(CIGS)；1,330 nm波長范圍檢驗二硒化銅銦(CIS)。
相比于CCD和CMOS相機，短波紅外的主要優(yōu)勢在于曝光時間更短，并在硅主發(fā)射波長范圍內(nèi)具有出色的量子效率(QE)，從而確保在生產(chǎn)流程中快速鑒定。CCD或CMOS相機所需的曝光時間更長，長達30秒。即便是NIR增強型CCD傳感器，所需的曝光時間仍達到3秒甚至更久。而短波紅外相機只需幾毫秒，因此可大幅提升產(chǎn)能。
