穿透硅基的“智慧之眼”：近红外成像重塑半导体检测新维度

在半导体器件持续微缩与三维堆叠技术爆发的今天，传统检测手段已难以满足高密度封装内部的无损检测需求。近红外成像技术（NIR）凭借其独特的**硅材料穿透能力**和**亚微米级分辨率**，正成为电子设备与半导体检测领域的“透视眼”。作为深耕光学影像领域二十年的领军者，上海温网数码科技有限公司以“看得清，看得见，看得远”为核心理念，将前沿近红外成像技术与工业应用深度融合，为半导体制造注入全新动能。

一、技术基石：近红外成像的穿透原理与核心装备

近红外成像的核心优势源于硅材料的光学特性。单晶硅的带隙对应1100nm光子能量，**波长大于1100nm的光可穿透硅基材料**，最高穿透厚度达700μm，而可见光则被完全阻挡。这一特性使其能够**无损捕捉芯片内部结构**，避免X射线的电离辐射风险或超声波检测所需的水耦合剂。

整合的国际领先成像系统包含三大核心组件：

- **透射光显微镜系统**：如MX63红外显微镜，通过底部透射照明提升对比度，专用于集成电路内部缺陷检测；

- **高灵敏度相机**：采用制冷型InGaAs传感器（响应波段900-1700nm）或近红外增强型CMOS相机（如640万像素DP23M），搭配1100nm带通滤光片，实现硅内部微米级线路成像；

- **专用红外物镜**：LCPLN-IR系列物镜配备厚度校正环，可针对不同硅层厚度优化像差，支撑20×至100×多尺度观测。

二、工业场景：半导体检测的五大应用突破

1. 倒装芯片与键合结构无损分析

在手机处理器等倒装芯片封装中，焊点隐藏于芯片下方。近红外光可穿透硅基体，直接观测**焊点空洞**或**标记点错位**。例如苏州卡斯图MIR400系统可实现3D堆叠芯片的逐层检测，替代传统破坏性切片。

 2. 晶圆级封装（WLP）缺陷筛查

在晶圆研磨工艺中，通过物镜Z轴移动量测，红外显微镜可**无损判定研磨厚度**，精度达微米级。同时可检测热湿测试后的熔炼泄漏、铜线腐蚀等失效。

 3. 光电器件电致发光（EL）检测

光电子芯片在低电流激发下发射近红外光。InGaAs相机捕捉发光形貌，可识别**激光巴条断点**、**多晶硅裂痕**等缺陷，避免器件早期失效。

4. 3D IC与硅通孔（TSV）质检

针对2.5D/3D封装中的TSV结构，近红外成像可清晰呈现**金属互连层导通状态**。某封测企业采用温网数码合作的MIR200系统后，TSV检测效率提升40%，复检工作量减少70%。

5. 光通信器件耦合优化

1550nm/1310nm通信激光的光斑形态直接影响耦合效率。通过InGaAs相机分析输出光斑，可量化**光纤-波导对准偏差**与**传输损耗**。

 三、技术对决：近红外 vs. X-ray vs. 超声扫描

常基于客户需求推荐三者的协同策略。以下是核心参数对比：

 四、创新实践

1. **智能光学适配**：电动物镜塔轮支持5×-100×镜头自动切换，适配从薄晶圆到塑封器件的全厚度检测；

2. **AI缺陷分析引擎**：集成深度学习算法，可自动标记键合线断裂、树脂空洞等缺陷，误检率<1%；

3. **多模态数据融合**：支持与电性测试仪、热成像仪联机，构建“结构-功能”关联分析平台。

五、未来趋势：多模态融合与超分辨突破

随着Chiplet和3D IC技术普及，近红外成像正向三个维度进化：

- **分辨率极限突破**：结合STED超分辨技术，目标突破衍射极限至100nm级别；

- **多光谱层析**：卡斯图下一代MIR系列将集成太赫兹波模块，拓展对陶瓷、复合材料的穿透；

- **高速动态捕捉**：毫秒级成像能力可实时观测芯片工作时的电流分布与热点形成。

从晶圆表面的电致发光分析到3D封装的内部透视，近红外成像以**无损、高效、高分辨**的特性，成为半导体工业不可或缺的“智慧之眼”。上海温网数码作为该技术的整合者与推广者，正通过持续创新的光学方案，推动中国半导体检测迈向“穿透一切硅障”的新纪元。当芯片堆叠如摩天大楼般高耸入云，唯有近红外这双“眼睛”，能让我们看清每一层“楼板”的坚实与否，守护算力时代的根基。