前言

在半導體制造全流程中，從硅棒制備、晶圓前道到后道封裝與成品測試，內部缺陷與跨層結構檢測始終是品質管控的核心環節。隨著制程節點持續微縮、先進封裝向2.5D/3D堆疊演進，半導體器件內部結構復雜度大幅提升，無損、高精度、高通量的內部成像成為制程品質管控的核心需求。

短波紅外（SWIR）成像依托硅材料透射特性，可在不損傷器件的前提下實現內部結構可視化，正成為貫穿半導體制造全流程的關鍵檢測技術路徑。

一、半導體制程檢測難點

1、結構缺陷隱蔽

在混合鍵合、3D堆疊等工藝下，空洞、分層、微裂紋等關鍵缺陷多分布于鍵合界面、硅通孔（TSV）內部及多層材料之間，缺陷位置深、尺度小。

常規表面光學檢測無法穿透硅襯底觀測背面金屬層、內層對準標記及內部缺陷，對硅下結構的檢測完全失效。

2、檢測效率與精度困境

當前主流8寸、12寸晶圓檢測量產環境下，需同時滿足微米級缺陷識別精度與高通量產節拍要求。

超聲波掃描（SAM）、X射線檢測（X-ray）或掃描電子顯微鏡（SEM）檢測等技術方案雖能實現高精度成像，但檢測速度慢、無法滿足無損檢測需求，難以嵌入在線全檢流程，僅適用于實驗室抽樣復檢。

二、埃科光電短波紅外成像方案

針對上述檢測痛點，埃科光電構建覆蓋線陣、面陣形態的產品矩陣，可適配半導體制程中不同場景的檢測需求。

1、匹配硅透射窗口的高靈敏感光設計

單晶硅的禁帶寬度約為1.12eV，對應光子截止波長約1100nm；波長大于該數值的光子能量（Eph）不足以激發價帶電子躍遷，因此可穿透一定厚度的硅襯底。

基于這一特性，埃科光電短波紅外全系產品采用全局快門InGaAs傳感器，在1100nm-1500nm關鍵波段具備高量子效率（QE），可有效捕捉穿透硅片后衰減的弱光信號，實現內部結構清晰成像。

線陣系列感光波段鎖定950~1700nm，過濾可見光等無效波段干擾，清晰區分硅、銅、介質層等不同材料的界面與缺陷輪廓，強化硅下結構的信號對比度；面陣系列覆蓋400~1700nm寬光譜范圍，單臺設備可同時支持表面可見光檢測與內部短波紅外檢測，減少多工位硬件投入。

2、軟硬件協同的低噪聲成像架構

環境溫度波動、長曝光掃描均會導致短波紅外工業相機的暗電流升高，引發圖像噪聲增加、均勻性下降、動態范圍壓縮等問題，直接影響微米級缺陷的檢出率。

針對該問題，埃科光電從硬件溫控與算法補償層面構建低噪聲成像體系：

硬件層面采用TEC電子制冷與風扇制冷雙重溫控架構，可將傳感器工作溫度穩定控制在低于環境溫度最高約28℃，從源頭上抑制暗電流產生，降低基礎噪聲水平。

算法層面搭載自研暗電流補償算法，對溫度漂移導致的圖像非均勻性進行實時修正，有效提升高溫、長曝光場景下的圖像動態范圍與細節表現力，保障產線長時間連續作業的成像一致性。

3、線陣/面陣全面配置

半導體制造不同工序對檢測的訴求存在差異：前道晶圓檢測側重大面積高通量全檢，封裝制程中鍵合、對準工序側重局部高精度分析。埃科短波紅外產品線可覆蓋不同檢測場景的精度與效率需求。

線陣相機方案：高通量全檢

TPL系列短波紅外線陣相機采用12.5μm、25μm多種大像元規格，提升單像素光通量與信噪比，實現不同規格晶圓全表面的無縫掃描，適配晶圓減薄后隱裂檢測、薄膜沉積后內部缺陷篩查、硅片內部空洞排查等大面積全檢場景，在保障微米級檢測精度的同時，匹配量產線的節拍要求。

面陣相機方案：精密對準與缺陷復檢

UA/TTS系列短波紅外面陣相機提供30萬、130萬、500萬像素分辨率，通過瞬時曝光獲取高分辨率局部圖像，適配混合鍵合跨層對準、TSV填充質量復檢、鍵合界面缺陷復核等精密檢測場景，可清晰呈現微米級互連結構細節，滿足工藝調優與缺陷二次判定的高精度需求。

結語

短波紅外成像突破了傳統可見光檢測的維度限制，為半導體制程工藝提供了無損、高效的內部品質管控路徑。埃科光電短波紅外系列產品可覆蓋從晶圓制程到封裝測試的全流程檢測需求，支撐半導體產業制造工藝精度提升與良率優化。