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晶圓鍵合（Wafer Bonding）是半導體先進封裝制程的關鍵工藝之一。晶圓鍵合界面若存在缺陷（如空洞、裂紋、分層等），會直接影響芯片的性能和可靠性，極大地降低產品的良率。由于晶圓鍵合的關鍵檢測面處于晶圓之間，傳統(tǒng)的檢測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需求。

晶圓鍵合缺陷檢測痛點

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

這些缺陷通常位于鍵合界面內部，傳統(tǒng)的光學檢測（AOI）和X射線檢測（X-Ray）難以精準識別。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方案。

超聲波掃描C-SAM/SAT技術優(yōu)勢

超聲波掃描顯微鏡（C-SAM/SAT）技術通過高頻超聲波對材料內部結構進行成像。與其他無損檢測技術相比，C-SAM/SAT技術在晶圓鍵合缺陷檢測中具有以下顯著優(yōu)勢：高分辨率成像、材料穿透能力強、完全無損檢測、多層結構檢測能力及定量分析能力等。

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

驕成超聲晶圓鍵合超聲掃描檢測系統(tǒng)

驕成超聲是一家專注超聲波技術的國家專精特新企業(yè)，背靠上海交通大學，在超聲波領域有近20年的技術積累，擁有有效知識產權350余項（其中發(fā)明專利70余項），實現(xiàn)全套超聲波核心部件自研自供，構建起自主可控的超聲波技術平臺。 

圖1 驕成超聲超聲波技術平臺

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

圖 2 驕成超聲先進封裝超聲波掃描檢測方案

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、檢測精度、智能化程度等方面快速趕超進口設備水平，打破了先進高頻超聲波顯微鏡技術被國外品牌壟斷的格局，可以對進口設備進行平替。

圖3 全自動晶圓鍵合超聲掃描顯微鏡Wafer 304

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

表1 驕成Wafer 304-A設備參數(shù)

驕成Wafer 304-A技術特點

全自動、對接天車或AGV、自動巡邊、烘干、連接EAP系統(tǒng)、支持多種探頭和掃描模式，能夠滿足不同應用場景的檢測需求。

圖4 檢測案例

憑借優(yōu)異的設備性能和技術服務，驕成超聲晶圓鍵合超聲掃描檢測設備已成功獲得國內知名客戶驗證性訂單。

未來，驕成超聲將繼續(xù)深耕超聲波技術，推動晶圓鍵合檢測技術的進一步發(fā)展，為半導體行業(yè)提供更加高效、可靠的檢測解決方案，助力先進封裝技術的突破與創(chuàng)新。

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