L’imagerie proche infrarouge réalisée au microscope permet d’acquérir des images en traversant le silicium jusqu’à une épaisseur de 650 μm, ce qui en fait un moyen efficace pour inspecter les composants électroniques et les semi-conducteurs. Le protocole classique d’analyse des défaillances des composants microélectroniques nécessite l’inspection non destructrice à travers le silicium des motifs de circuits imprimés, tout en conservant l’intégrité mécanique du produit fini.
Parmi les inspections courantes des composants électroniques utilisant l’imagerie proche infrarouge, on peut citer :
- Contrôle et détection des courts-circuits à l’intérieur du produit (p. ex. traces de brûlure, indicateurs de tension)
- Alignement de l’assemblage (analyse des repères d’alignement entre les circuits à liaison mince et l’alignement des wafers assemblés)
- Inspection après test électrique (tout type de défaillance)
- Évaluation des dommages subis par les puces (p. ex. défauts dans les matériaux, contamination)
- Inspection des microsystèmes électromécaniques, tels que la structure du dispositif à l’intérieur du wafer assemblé, la détection des lacunes et des défectuosités, et l’imagerie du mouvement mécanique sous tension
Lisez la suite pour découvrir des exemples d’utilisation de l’imagerie proche infrarouge pour les inspections des composants électroniques et des semi-conducteurs. Découvrez également les microscopes industriels, les caméras numériques et les objectifs compatibles avec l’imagerie proche infrarouge dans ces domaines d’application.
Exemples d’utilisation de l’imagerie proche infrarouge pour les inspections de composants électroniques et de semi-conducteurs
L’imagerie proche infrarouge permet d’effectuer des inspections au microscope de pièces électroniques invisibles à l’œil nu. Voici quelques-unes des façons dont l’imagerie proche infrarouge est utile dans les inspections industrielles :
1. Inspecter les éventuels dommages subis par les puces, à l’échelle des wafers, dans les boîtiers CSP (chip-scale packaging)
Un boîtier CSP (chip-scale packaging) pour puce est un boîtier de circuit intégré dont la dimension est à peine supérieure à celle du wafer qu’il contient. L’imagerie proche infrarouge au microscope peut être utilisée pour inspecter de manière non destructrice les dommages subis par les puces pendant les tests de résistance à la chaleur et à l’humidité. Un microscope IR permet d’acquérir des images à travers le silicium pour vous permettre d’observer d’éventuelles fuites dues à la fonte, à la corrosion du câblage en cuivre, à l’écaillage des pièces en résine et d’autres problèmes encore.
2. Effectuer une analyse non destructrice de connexion effectuée selon la technique à puce retournée
Comme son nom l’indique, la technique à puce retournée est une méthode de connexion électrique dans laquelle la zone active de la puce est retournée et montée directement sur un substrat, une carte ou un support. Une fois la puce retournée collée à la pièce, le motif de la puce ne peut pas être inspecté au moyen de la lumière visible. En revanche, un microscope IR permet de regarder à travers le silicium pour vérifier les défauts présents à l’intérieur, sans détruire la puce installée. Il s’agit également d’un moyen efficace d’identifier les zones qui doivent subir un traitement par faisceau d’ions focalisés (FIB).
3. Déterminer le niveau de broyage des wafers
Le broyage des wafers est une étape de la fabrication de dispositifs à semi-conducteurs qui réduit l’épaisseur des wafers. L’amincissement des dispositifs par broyage augmente la nécessité de mesurer les deux côtés des wafers. Pourtant, il est extrêmement difficile de mesurer le niveau de broyage des deux côtés des wafers laminés. Un système de microscope IR permet d’acquérir des images à travers le matériau en se focalisant sur l’avant et l’arrière du wafer, ce qui vous permet d’obtenir la distance générale. Il est ensuite possible de déterminer l’étendue du broyage en mesurant la quantité de mouvement Z de l’objectif.
4. Déterminer l’écart entre les puces dans les configurations de montage 3D
Les microscopes à infrarouge permettent également de contrôler les écarts entre les éléments de silicium. L’écart entre les puces dans une configuration de montage tridimensionnelle (3D) peut être déterminé de manière non destructrice en mesurant la quantité de mouvement de l’objectif lorsque la lumière infrarouge traverse le silicium et vient se concentrer sur la puce et l’interposeur. Cette méthode peut également être utilisée dans la mesure et la construction en creux des dispositifs à systèmes microélectromécaniques.
5. Image présentant divers échantillons difficiles à analyser
L’imagerie par infrarouge à ondes courtes (SWIR) à des longueurs d’onde relativement longues (par exemple, plage de 1300 à 1500 nm) permet d’acquérir des images d’échantillons difficiles tels que les dispositifs à systèmes microélectromécaniques, les échantillons de silicium fortement dopés, les échantillons à surfaces rugueuses, la liaison des wafers et les empilements 3D de puces. Cette méthode est possible à l’aide de systèmes d’imagerie plus sensibles, tels que les caméras à l’arséniure de gallium-indium (InGaAs). Le signal est obtenu grâce à des objectifs infrarouges spécifiques, un éclairage haute puissance et de caméras InGaAs utilisés en microscopie à lumière réfléchie ou transmise, ce qui permet d’obtenir des images de ces échantillons complexes.
Outils pour l’imagerie proche infrarouge : microscopes industriels, caméras proche infrarouge, etc.
Toute une gamme d’outils existe pour permettre l’imagerie proche infrarouge dans les laboratoires de contrôle de la qualité et de recherche et développement (R&D). Notamment :
1. Microscopes à infrarouge à lumière transmise
La microscopie en lumière réfléchie est idéale pour éclairer un échantillon par le dessus. Par comparaison, la microscopie à infrarouge en lumière transmise apporte de la lumière sur un échantillon à travers le silicium par le dessous de l’échantillon, offrant un contraste plus élevé. La microscopie à lumière transmise est particulièrement utile pour l’inspection des motifs d’alignement ou des repères de centrage à travers le silicium.
Notre microscope MX63 permet une observation infrarouge en lumière transmise pour les inspections non destructrices des défectuosités à l’intérieur des puces de circuit imprimé et d’autres dispositifs électroniques construits avec du silicium ou du verre qui transmettent facilement les longueurs d’onde infrarouges de la lumière.
Microscope d’inspection MX63 pour semi-conducteurs et écrans plats
2. Caméras proche infrarouge
Les caméras numériques pour microscope permettent d’obtenir des images à contraste élevé sur l’ensemble du spectre proche infrarouge jusqu’à 1100 nm tout en conservant un grand champ d’observation. Notre caméra pour microscope monochrome DP23M couplée à un filtre passe-bande de 1100 nm offre une réponse spectrale étendue de la lumière visible jusqu’à 1100 nm, ce qui en fait la caméra idéale pour l’imagerie proche infrarouge. Avec une résolution de 6,4 mégapixels, la caméra produit des images fiables et de haute qualité en microscopie à infrarouge et en visualisation en niveaux de gris.
En voici quelques exemples ci-dessous :
Images d’une puce semi-conductrice prises avec la caméra numérique pour microscope DP23M.
A) Image en fond clair 5X. B) Image IR 5X (filtre BP1100 nm).
C) Détail rogné 20X, IR. D) Détail rogné 20X, IR, avec filtre d’amélioration de contraste différentiel (DCE).
Image IR par transmission (10X) d’une puce semi-conductrice. Prise avec la caméra numérique pour microscope DP23M.
Image en fond clair (10X) de la même puce semi-conductrice que celle représentée plus haut.
Prise avec la caméra numérique pour microscope DP23M.
Offrant un meilleur contraste sur l’échantillon, une image superposée en fausses couleurs permet de visualiser les zones plus lumineuses et les zones plus sombres de la puce semi-conductrice. Fond clair (bleu cyan) et infrarouge en transmission (magenta).
Prise avec la caméra numérique pour microscope DP23M.
3. Objectifs à proche infrarouge
Les derniers objectifs proche infrarouge peuvent fournir une plus grande transmittance dans le spectre proche infrarouge. Les bagues de correction de nos objectifs LCPLN-IR 20X, 50X et 100X peuvent être réglées pour une épaisseur de silicium spécifique afin d’améliorer la transmittance, le contraste et la correction des aberrations.
Objectifs LCPLN-IR pour l’inspection des structures internes de wafers en silicium
4. Logiciel d’analyse d’images
La plupart des laboratoires d’analyse des défaillances et de R&D ont besoin d’une approche numérique pour mesurer les défectuosités, créer des rapports et archiver les images. En raison de la nature de ce type d’utilisation (imagerie à travers le matériau à faible luminosité), le contraste natif est minimal et doit être optimisé par un logiciel d’analyse d’images. Un éclairage inégal dû à des problèmes comme le vignettage assombrit les coins de l’image par rapport au centre. Il doit être supprimé numériquement de la vue en direct et de l’image prise.
Des logiciels dédiés peuvent résoudre ces problèmes, en assurant :
- Une correction de l’ombrage en direct pour optimiser l’homogénéité de l’image sur l’ensemble du champ d’observation
- Des mesures précises effectuées n’importe où dans le champ d’observation
- Des rapports générés automatiquement
- Un archivage des images et des données pertinentes
Nos microscopes à infrarouge et nos caméras numériques s’intègrent au logiciel d’imagerie et de mesure PRECiV™ pour créer un flux de travail d’inspection fluide, de l’imagerie à la création de rapports. Pour en savoir plus sur nos solutions d’imagerie proche infrarouge, contactez nos experts dès aujourd’hui.
