晶圓鍵合面(Wafer Bonding Surface)及缺陷防控(Defect Prevention and Control),采用白光干涉儀測量表面粗糙度
發(fā)布時間:
2026-08-20
作者:
新啟航半導體有限公司

在先進三維封裝工藝中,晶圓鍵合面(Wafer Bonding Surface)微觀形貌是決定鍵合良率、器件長期可靠性的核心因素,表面粗糙度(Surface Roughness)為鍵合前關(guān)鍵質(zhì)量控制指標。晶圓直接鍵合工藝對鍵合面提出亞納米級超光滑要求,若表面粗糙度超標、存在局部凸起、微凹坑、拋光殘留顆粒等問題,會誘發(fā)鍵合空洞(Bonding Void)、界面分層等缺陷,降低界面結(jié)合強度,最終導致器件電學性能失效。

白光干涉儀(White Light Interferometer,WLI)是行業(yè)主流非接觸式三維形貌檢測設(shè)備,嚴格遵循ISO 25178形貌檢測國際規(guī)范,縱向檢測分辨率可達0.1nm,可精準量化算術(shù)平均粗糙度Sa、均方根粗糙度Sq等面粗糙度核心參數(shù),同時有效識別微劃痕、局部形變、化學機械拋光(CMP)工藝引發(fā)的銅凹陷(Cu Dishing)等微觀表面異常。

相較于原子力顯微鏡(Atomic Force Microscope,AFM)接觸式檢測設(shè)備,白光干涉儀(WLI)具備超大檢測視場優(yōu)勢,可實現(xiàn)大面積晶圓表面快速掃描,兼顧納米級檢測精度與量產(chǎn)檢測吞吐量,同時徹底規(guī)避接觸式檢測對超光滑鍵合表面造成的劃傷風險,更適配半導體量產(chǎn)質(zhì)控場景。

在缺陷防控(Defect Prevention and Control)體系中,白光干涉儀(WLI)可實現(xiàn)鍵合前工序閉環(huán)質(zhì)量管控:針對CMP拋光后的晶圓鍵合面開展高精度形貌檢測,依托實測數(shù)據(jù)反饋拋光壓力、耗材損耗等工藝偏差,精準篩選粗糙度超標不良晶圓,從源頭管控鍵合空洞、界面脫層等質(zhì)量問題,為混合鍵合(Hybrid Bonding)、晶圓直接鍵合等高端封裝工藝提供可量化、可溯源的工藝優(yōu)化依據(jù)。

晶圓表面粗糙度專項分析(核心檢測指標)


晶圓鍵合面(Wafer Bonding Surface)及缺陷防控(Defect Prevention and Control),采用白光干涉儀測量表面粗糙度

(圖示為CMP拋光后實測數(shù)據(jù),檢測精度可達6pm(0.006nm),滿足晶圓超光滑表面(Ultra-Smooth Surface)檢測標準,適配高端芯片晶圓精密檢測場景)


晶圓鍵合面(Wafer Bonding Surface)及缺陷防控(Defect Prevention and Control),采用白光干涉儀測量表面粗糙度

(圖示為CMP拋光后實測數(shù)據(jù),表面粗糙度Ra=0.96nm,可精準表征晶圓拋光后表面光滑度,支撐拋光工藝優(yōu)化(Polishing Process Optimization),持續(xù)提升晶圓表面加工質(zhì)量)


晶圓鍵合面(Wafer Bonding Surface)及缺陷防控(Defect Prevention and Control),采用白光干涉儀測量表面粗糙度

(圖示為晶圓背面表面粗糙度實測數(shù)據(jù),Ra=0.9μm,適配晶圓背面加工質(zhì)量檢測場景,保障晶圓背面金屬化(Metallization)工藝穩(wěn)定性,為后續(xù)鍵合(Bonding)工序筑牢質(zhì)量基礎(chǔ))

大視野3D白光干涉儀

大視野3D白光干涉儀依托核心創(chuàng)新技術(shù),突破傳統(tǒng)晶圓檢測設(shè)備局限,構(gòu)建半導體(Semiconductor)晶圓精密測量(Precision Measurement)新范式。設(shè)備可一機實現(xiàn)納米級(Nanoscale)全場景形貌測量,兼具超高檢測精度與量產(chǎn)檢測效率,覆蓋晶圓加工、封裝全流程質(zhì)控需求,為半導體產(chǎn)業(yè)精密檢測提供權(quán)威、可溯源的數(shù)據(jù)支撐。


晶圓鍵合面(Wafer Bonding Surface)及缺陷防控(Defect Prevention and Control),采用白光干涉儀測量表面粗糙度

核心優(yōu)勢:大視野+高精度,打破半導體檢測行業(yè)壁壘

設(shè)備解決傳統(tǒng)檢測設(shè)備痛點:傳統(tǒng)1倍以下物鏡(Objective Lens)僅支持單孔檢測,需搭配兩臺設(shè)備分別完成大視野觀測與高精度測量。本設(shè)備搭載0.6倍輕量化專用鏡頭,配備15mm超大單幅視野(Single Frame Field of View),兼容4物鏡轉(zhuǎn)塔鼻輪(Turret Nose Wheel),單臺設(shè)備即可兼顧大視野全域觀測、納米級精準測量雙重需求。無需頻繁切換檢測設(shè)備,大幅提升量產(chǎn)檢測效率(Inspection Efficiency)與數(shù)據(jù)精準度(Data Accuracy),高度適配半導體規(guī)模化量產(chǎn)質(zhì)控場景。


晶圓鍵合面(Wafer Bonding Surface)及缺陷防控(Defect Prevention and Control),采用白光干涉儀測量表面粗糙度

晶圓相關(guān)實測應用圖示及說明(半導體專屬)


晶圓鍵合面(Wafer Bonding Surface)及缺陷防控(Defect Prevention and Control),采用白光干涉儀測量表面粗糙度

(圖示為化學機械拋光(Chemical Mechanical Polishing, CMP)研磨碟盤表面金剛石顆粒共面度(Coplanarity)分析:左側(cè)為微觀放大細節(jié)圖,右側(cè)為全域共面度分析圖,直觀呈現(xiàn)設(shè)備大視野3D形貌測量能力,支撐研磨碟盤質(zhì)量管控(Quality Control),保障晶圓整體拋光均勻性)


晶圓鍵合面(Wafer Bonding Surface)及缺陷防控(Defect Prevention and Control),采用白光干涉儀測量表面粗糙度

(圖示為裸片晶圓(Bare Wafer)翹曲(BOW)、彎曲(WARP)等形變(Deformation)測量,可精準采集晶圓形變核心數(shù)據(jù),嚴控晶圓加工、封裝(Packaging)精度,有效規(guī)避封裝階段芯片破損、虛焊等不良問題)

新啟航半導體|專業(yè)白光干涉 3D 輪廓測量方案。亞納米精度保障,支持自動化定制;高端系列對標國際一線品牌,大視野設(shè)計,輕松應對高低反射、復雜材料測量場景。

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