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太(tai)赫茲成像(xiang)相機(ji)在半導體制(zhi)造中(zhong)憑借其(qi)獨特(te)的物理特(te)性(xing)(xing)（如穿透(tou)性(xing)(xing)、非破壞性(xing)(xing)、高(gao)分辨率等），已成為先進制(zhi)程檢測和質量控制(zhi)的重要工具(ju)。

太赫茲成(cheng)像(xiang)相機

太赫茲成(cheng)像技術原理與特性

太赫茲波的物理特性

- 波長范(fan)圍：0.3~3THz（對應(ying)波長1mm~0.1mm），介于微波與紅外光之間。

- 穿透能力(li)：可(ke)穿透半導體制造中(zhong)的常見材(cai)料（如硅、氧(yang)化物、光刻膠(jiao)、聚合物封(feng)裝材(cai)料等），但對金屬不透明(ming)。

- 非破壞(huai)性：能量低，不會對(dui)半導體器件造成損傷，適合在線檢(jian)測。

- 光譜(pu)特性：不(bu)同(tong)材(cai)料(liao)對太赫茲波的(de)吸收和反射特性不(bu)同(tong)，可用于材(cai)料(liao)成分和結構分析。

成像原理

- 通過發射(she)(she)太(tai)赫茲脈沖(chong)并接收反射(she)(she)/透射(she)(she)信號，利用時域光(guang)譜（TDS）或頻域分析重建物(wu)體內部結(jie)構，分辨率可達微米(mi)級(ji)（取決于(yu)波長和(he)光(guang)學系統）。

在半(ban)導體制造中(zhong)的核心應(ying)用場景

晶圓制造與缺陷檢測

- 表面(mian)與亞表面(mian)缺陷檢測

- 檢測晶圓表面的劃痕、裂紋、顆粒污染，以及亞表面（如氧化層下）的空洞或分層。例如，太赫茲波可穿透氧化層（SiO?），識別硅基底與氧化層之間的界面缺陷。

- 薄(bo)膜(mo)厚度與(yu)成分監測

- 利用太赫(he)茲干(gan)涉(she)技術測量多(duo)層(ceng)薄膜（如柵極氧(yang)化物、金(jin)屬層(ceng)間介質(zhi)）的(de)厚度，精度可達納米級。

- 分析薄膜材料的(de)密(mi)度(du)和結晶(jing)(jing)(jing)度(du)（如非晶(jing)(jing)(jing)硅與多晶(jing)(jing)(jing)硅的(de)區分）。

光刻與刻蝕工藝監控

- 光刻(ke)膠(jiao)厚度與(yu)均(jun)勻(yun)性檢測：太赫(he)茲波可穿透光刻(ke)膠(jiao)，實時監(jian)測膠(jiao)層(ceng)厚度，確保曝光和顯影工藝的一致性。

- 刻蝕(shi)深度(du)控制：在刻蝕(shi)過程(cheng)中，通過太赫茲反射(she)信號判斷刻蝕(shi)是否到達(da)目標層(ceng)（如硅通孔TSV的刻蝕(shi)終點檢(jian)測）。

封裝與互連檢測

- 倒裝(zhuang)芯片（Flip Chip）與鍵合檢(jian)測：

- 檢測(ce)焊(han)球(qiu)（Solder Bump）的空洞、開裂，以及芯片與基板之間的互連質量(liang)。太赫茲(zi)可穿透底部填充膠（Underfill），識別界面分層。

- 三維封(feng)裝(zhuang)（3D IC）內部缺(que)陷檢測：

- 對堆(dui)疊芯片（如HBM存儲器）的(de)TSV互連(lian)、層間介(jie)質進行(xing)無(wu)損檢測，識別(bie)內部氣(qi)泡(pao)或金(jin)屬填充不完(wan)整。

- 封裝材料(liao)缺陷分析：

- 檢測塑(su)料(liao)封裝（如(ru)QFP、BGA）中(zhong)的裂紋、濕(shi)氣滲透，或陶瓷封裝中(zhong)的燒結缺(que)陷。

失效分析與可靠性測試

- 熱(re)(re)失效定位(wei)：太赫茲成像可結合熱(re)(re)成像技(ji)術(shu)，檢測器件工作時的局部過熱(re)(re)區(qu)域（如(ru)晶(jing)體管熱(re)(re)斑）。

- 濕氣(qi)與污染(ran)物檢測：太赫茲對水(shui)分子敏感，可用(yong)于檢測封裝(zhuang)內的濕氣(qi)積(ji)聚或晶(jing)圓表面(mian)的有機(ji)污染(ran)物。

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