水浸超声扫描显微镜检测半导体晶圆及芯片封装缺陷

从裸硅片、完成电路加工的晶圆（wafer）、键合后的晶圆，到传统封装及3D先进封装芯片，半导体产品需要经过多道制造工序。硅片内部的裂纹、空洞，晶圆加工过程中的内部缺陷，键合界面的未结合区域，以及封装芯片内部的空洞、分层和脱粘，都可能影响后续加工和*终产品可靠性。针对这些内部缺陷及界面结合质量，需要依靠水浸超声扫描显微镜进行无损检测，通过超声C扫图像观察缺陷位置、范围及界面结合状态，为不同制造阶段的工艺验证和质量检查提供依据。

和伍水浸超声扫描显微镜检测晶圆

裸硅片由高纯度硅制成。高纯度硅经过熔化和单晶生长，形成圆柱形单晶硅棒，再经过切片、研磨、抛光和清洗，制成表面平整的圆形硅片，也就是裸硅片。没有形成芯片电路的硅片，同样需要进行内部质量检查。硅片内部如果存在裂纹、空洞等缺陷，可能在后续加工和搬运过程中扩展，影响晶圆完整性。检测时，通过采集超声回波生成C扫图像，观察硅片内部异常的位置和分布，在进入芯片制造工序前完成材料质量检查。

裸硅片

裸硅片进入芯片电路制造阶段后，首先要经过光刻等前道工艺。光刻机配合掩模版，将设计好的电路图形转移到晶圆表面的光刻胶上，再通过显影、刻蚀、薄膜沉积、离子注入和金属互连等工艺，逐层形成晶体管和电路结构。随着电路结构逐层形成，晶圆内部质量及层间界面状态也需要检查。超声C扫可以呈现晶圆内部的异常分布。对不同工艺条件下的样件进行对比，可以观察缺陷位置、范围及分布差异。

晶圆检测超声C扫图

随着芯片集成度不断提高，晶圆键合也成为先进制造和封装中的重要工艺。键合是将两片晶圆或者不同芯片结构连接在一起，常见方式包括硅硅键合、混合键合等。

工艺路线虽然不同，但质量控制都需要关注连接界面的结合状态。键合前，需要检查待键合晶圆自身的内部质量，避免原有缺陷影响后续连接。键合完成后，检测重点转向新形成的结合界面，观察是否存在空洞、未结合区域和分层。对于键合工艺验证，检测不只是判断*终界面是否存在异常，还需要比较不同工艺条件下的结合效果。通过A扫、C扫及多层C扫，可以分析回波信号、观察界面平面分布，并查看不同深度和层位的内部状态。对键合前后的样件进行检测，也能直观呈现工艺实施前后的内部变化。

硅硅键合界面检测超声C扫图

芯片封装超声C-Scan图

和伍V322高速型超声扫描显微镜采用水浸耦合方式，通过超声回波采集与图像分析，对半导体材料及封装器件内部结构进行无损检测。设备支持A扫、C扫、CT同时扫描、双C同时扫描、快速扫描、自动扫描及区域扫描，并支持批量扫描和多层C扫。其中，CT同时扫描可进行上下双探头C+T同时扫描，双C同时扫描可进行上下双探头双C同时扫描。单次多层C扫*多支持50层，可根据检测任务观察不同深度和层位的内部状态。设备*大扫描速度可达1000 mm/s，实际扫描速度根据图像分辨率设置调整；图像推荐分辨率为 1～4000 μm，X/Y重复定位精度≤0.0005 mm，Z轴重复定位精度≤0.02 mm。

和伍水浸超声扫描显微镜V322

设备配套和伍超声无损检测软件，支持C扫图像定位、手动分析、尺寸测量、检测报告自动生成及一键自动校准。检测人员可以结合不同层位的C扫图像，分析内部异常的位置范围及分布，并留存检测记录，为不同制造阶段的工艺验证和质量追溯提供数据支持。