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晶圓鍵合（Wafer Bonding）是半導(dǎo)體先進(jìn)封裝制程的關(guān)鍵工藝之一。晶圓鍵合界面若存在缺陷（如空洞、裂紋、分層等），會(huì)直接影響芯片的性能和可靠性，極大地降低產(chǎn)品的良率。由于晶圓鍵合的關(guān)鍵檢測(cè)面處于晶圓之間，傳統(tǒng)的檢測(cè)手段往往難以滿足高精度、高分辨率以及高速大批量的無損檢測(cè)需求。

晶圓鍵合缺陷檢測(cè)痛點(diǎn)

晶圓鍵合是將兩片或多片晶圓通過物理或化學(xué)方法緊密結(jié)合的工藝。然而，鍵合過程中易產(chǎn)生多種缺陷，主要包括：空洞（bubble / Voids）、分層（Delamination）、裂紋（Cracks）、不均勻結(jié)合（Non-uniform Bonding）等。

這些缺陷通常位于鍵合界面內(nèi)部，傳統(tǒng)的光學(xué)檢測(cè)（AOI）和X射線檢測(cè)（X-Ray）難以精準(zhǔn)識(shí)別。因此，超聲波掃描顯微鏡成為了一種無損且高效的主流檢測(cè)方案。

超聲波掃描C-SAM/SAT技術(shù)優(yōu)勢(shì)

超聲波掃描顯微鏡（C-SAM/SAT）技術(shù)通過高頻超聲波對(duì)材料內(nèi)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行成像。與其他無損檢測(cè)技術(shù)相比，C-SAM/SAT技術(shù)在晶圓鍵合缺陷檢測(cè)中具有以下顯著優(yōu)勢(shì)：高分辨率成像、材料穿透能力強(qiáng)、完全無損檢測(cè)、多層結(jié)構(gòu)檢測(cè)能力及定量分析能力等。

作為國內(nèi)超聲波技術(shù)的上市龍頭企業(yè)，上海驕成超聲波技術(shù)股份有限公司（以下簡(jiǎn)稱“驕成超聲”，股票代碼：688392）推出了晶圓鍵合超聲掃描檢測(cè)系統(tǒng)（Wafer Level C-SAM/SAT），以超聲波掃描顯微鏡（C-SAM/SAT）技術(shù)為核心，為晶圓鍵合缺陷檢測(cè)提供了高效、精準(zhǔn)的無損檢測(cè)解決方案。

驕成超聲晶圓鍵合超聲掃描檢測(cè)系統(tǒng)

驕成超聲是一家專注超聲波技術(shù)的國家專精特新企業(yè)，背靠上海交通大學(xué)，在超聲波領(lǐng)域有近20年的技術(shù)積累，擁有有效知識(shí)產(chǎn)權(quán)350余項(xiàng)（其中發(fā)明專利70余項(xiàng)），實(shí)現(xiàn)全套超聲波核心部件自研自供，構(gòu)建起自主可控的超聲波技術(shù)平臺(tái)。 

圖1 驕成超聲超聲波技術(shù)平臺(tái)

驕成超聲晶圓鍵合超聲掃描檢測(cè)系統(tǒng)（Wafer Level C-SAM/SAT），包括全自動(dòng)、半自動(dòng)和離線式三種方案，適用于6、8、12寸晶圓鍵合檢測(cè)。

圖 2 驕成超聲先進(jìn)封裝超聲波掃描檢測(cè)方案

驕成超聲自主研發(fā)的晶圓超聲波掃描顯微鏡，在掃描速度、檢測(cè)精度、智能化程度等方面快速趕超進(jìn)口設(shè)備水平，打破了先進(jìn)高頻超聲波顯微鏡技術(shù)被國外品牌壟斷的格局，可以對(duì)進(jìn)口設(shè)備進(jìn)行平替。

圖3 全自動(dòng)晶圓鍵合超聲掃描顯微鏡Wafer 304

針對(duì)晶圓鍵合在線檢測(cè)的需求，驕成超聲推出了全自動(dòng)晶圓鍵合超聲掃描顯微鏡Wafer 304，其部分技術(shù)參數(shù)見下表：

表1 驕成Wafer 304-A設(shè)備參數(shù)

驕成Wafer 304-A技術(shù)特點(diǎn)

全自動(dòng)、對(duì)接天車或AGV、自動(dòng)巡邊、烘干、連接EAP系統(tǒng)、支持多種探頭和掃描模式，能夠滿足不同應(yīng)用場(chǎng)景的檢測(cè)需求。

圖4 檢測(cè)案例

憑借優(yōu)異的設(shè)備性能和技術(shù)服務(wù)，驕成超聲晶圓鍵合超聲掃描檢測(cè)設(shè)備已成功獲得國內(nèi)知名客戶驗(yàn)證性訂單。

未來，驕成超聲將繼續(xù)深耕超聲波技術(shù)，推動(dòng)晶圓鍵合檢測(cè)技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，為半導(dǎo)體行業(yè)提供更加高效、可靠的檢測(cè)解決方案，助力先進(jìn)封裝技術(shù)的突破與創(chuàng)新。

注：[1] Sood S , Microtec S , Adams T ,et al.Acoustic Characterization of Bonded Wafers[C]//2008.DOI:10.1149/1.2982896.