紅外鏡頭SWIR系列在硅晶圓共位貼合技術(shù)中的應(yīng)用

硅晶圓共位貼合如有圖所示是一種用于半導(dǎo)體芯片精密對(duì)準(zhǔn)和鍵合到基板上的先進(jìn)技術(shù)，該技術(shù)利用短波紅外 (SWIR) 光實(shí)現(xiàn)高精度定位和高效鍵合。

目前常見的芯片貼合工藝

芯片對(duì)芯片 (CoC)：將芯片直接粘合到其他芯片上，可通過(guò)焊接、粘合劑或直接鍵合等方式實(shí)現(xiàn)；芯片對(duì)晶圓 (CoW)：將芯片粘合到晶圓上，類似于CoC，但晶圓比芯片大得多。CoW常用于創(chuàng)建堆疊芯片，可提升性能或功能；晶圓對(duì)晶圓 (WoW)：將晶圓直接粘合到其他晶圓上，是最復(fù)雜的工藝，用于創(chuàng)建三維集成電路 (3D IC)。3D IC 相比傳統(tǒng)二維 IC 擁有更高性能、更低功耗和更小尺寸等優(yōu)勢(shì)。

客戶需求

客戶希望使用紅外光檢測(cè)分割后的硅晶圓片內(nèi)部裂紋，并使用可見光觀察表面。硅晶圓內(nèi)部缺陷會(huì)導(dǎo)致不良品，因?yàn)楣杈A被切割模塑后無(wú)法透視對(duì)其成像，因此客戶希望在晶圓階段進(jìn)行內(nèi)部裂痕檢查。同時(shí)隨著IMX990芯片的出現(xiàn)，單個(gè)相機(jī)和鏡頭可以同時(shí)在可見光和紅外光下進(jìn)行成像。

技術(shù)流程

芯片預(yù)處理：將芯片從硅晶圓上切割下來(lái)，并將其精確放置于可擴(kuò)展的粘合劑薄膜上；SWIR 光輔助對(duì)準(zhǔn)：利用 SWIR 光穿過(guò)基板照射芯片上的對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記，機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)精準(zhǔn)識(shí)別標(biāo)記位置并計(jì)算偏移量；精細(xì)定位：基于機(jī)器視覺(jué)反饋，微調(diào)芯片位置，實(shí)現(xiàn)像素級(jí)對(duì)準(zhǔn)精度。

直接鍵合：移除粘合劑薄膜，在預(yù)設(shè)壓力和溫度下，將芯片直接鍵合到基板上。

關(guān)鍵部件

鏡頭：我們使用我司的VS-THV1.5-110CO/S-SWIR型號(hào)鏡頭，用于觀察和定位芯片；相機(jī)傳感器 (IMX990)：相機(jī)型號(hào)為“IMX990”的相機(jī)傳感器，用于捕捉芯片和基板的圖像，以便精準(zhǔn)對(duì)齊；紅外光源 (IR)：發(fā)射紅外光，穿透芯片照射基板上的定位標(biāo)記，幫助鏡頭清晰識(shí)別。

技術(shù)優(yōu)勢(shì)

高精度：SWIR 光穿透性強(qiáng)，可精準(zhǔn)定位芯片底部的對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記，實(shí)現(xiàn)優(yōu)于傳統(tǒng)可見光方法的定位精度；高效率：機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)自動(dòng)識(shí)別和反饋對(duì)準(zhǔn)信息，顯著提升操作效率和良品率；可擴(kuò)展性：該技術(shù)可適用于各種尺寸和類型的芯片，具有廣泛的應(yīng)用前景。

關(guān)鍵術(shù)語(yǔ)

SWIR光 (Short-wave infrared light)：短波紅外光，波長(zhǎng)在 1 到 3 微米之間，穿透性強(qiáng)，對(duì)散射不敏感；對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記 (Alignment mark)：用于芯片與基板精確對(duì)準(zhǔn)的微觀圖案；機(jī)器視覺(jué) (Machine vision)：利用攝像頭和圖像處理技術(shù)，獲取并分析物體視覺(jué)信息；直接鍵合 (Direct bonding)：將芯片直接壓在基板上并形成牢固鍵合的工藝。