MEMS器件近紅外檢測技術

    在半導體制造過程中，前期的全自動晶圓缺陷檢測技術非常重要。因為在后端的生產流程中，通常會有多片晶圓粘合到一起，或者把晶圓粘合到不透明的材料上。因為半導體材料對可見光都是不透明的，所以很難用可見圖像技術對粘合效果做表征或者檢測粘合表面的污染。
 

比如MEMS的分選就是典型的應用。MEMS是把微型機械部件、微型傳感器、微電路集成到一個芯片上；為確保MEMS的運作，對其進行缺陷檢測是至關重要的，但很多機械性能無法通過電氣或功能測試來確定。因為這些缺陷往往位于基板上或器件與封蓋晶圓之間連接的紐帶上，所以單純的可見光圖像檢測技術是遠遠不夠的。因此，近紅外檢測是作為一種無損的技術既可以檢測上下表面的缺陷，也可以檢測器件內部的缺陷。理論上講，這種技術可以檢測所有的缺陷，例如，檢測顆粒（污染），蝕刻線和對齊標記，結構，完整性，空隙率以及燒結工藝的質量，這里不再一一列舉。

  目前，用于檢測粘合MEMS晶圓片的技術有很多種；每一種技術都有自己的優缺點。

*種，超聲檢測；超聲波檢測是利用晶圓的缺陷會改變超聲反射波形，然后利用超聲探頭掃描晶圓，從而能夠檢測晶圓的缺陷；但是在因為聲波是一種成像介質，因此超聲檢測能夠有效檢測空隙率和裂縫，但是，在橫向分辨率相對較差，無法用于缺陷尺寸的準確測量。對于超聲檢測技術，需要把晶圓浸入到導聲的溶液中，所以在超聲檢測后，需要多了一道清洗的工藝，以避免晶圓受到二次污染，所以大大限制了超聲檢測技術的應用。                                                                                                        

第二種，長波紅外檢測；長波紅外成像技術也有用于晶圓的缺陷檢測，因為長波紅外光可以有效穿透硅材料，通常我們會在溴鎢燈前面加上紅外濾光片來得到一個長波紅外光源，然后利用特殊設計的成像傳感器來獲取硅晶圓的透射圖像，并做分析處理；該技術方案主要的不足在于，Raleigh判據決定長波紅外的成像分辨率較差，而且長波紅外的高速、高分辨率的成像傳感器目前并沒有很好的商業化設備；
 

  第三種方法是X-射線檢測。這種技術首先是由微納器件產生X-射線輻射，X-Ray穿透晶圓并成像到X-Ray成像設備上。目前通用的成像設備有帶像增強器的CCD，帶閃爍體的CCD或者X-Ray相機；因為X-Ray的波段非常短，理論上分辨率優于長波段的紅外和聲波檢測系統。但是X-Ray檢測技術的局限性在于X-Ray是電離輻射，所以需要有效的屏蔽防護；而且硅對X-Ray的穿透率比較高，所以圖像的對比度會比較差，從而很難有效區分結構上的微小缺陷；

新的檢測技術

  除了以上介紹的幾種技術以外，還有另外一種技術是利用窄帶的近紅外光的檢測技術。近紅外晶圓檢測系統需要一個固態光源，紅外光學系統，以及近紅外高速、高分辨率的成像傳感器。zui近幾年，隨著固態光源技術及近紅外傳感技術發展，固態紅外光源的強度不斷增強，而且傳感器的靈敏度不斷提升，近紅外成像技術成為了一種有效檢測晶圓缺陷的手段。