不用切片损坏样品！短波红外技术在芯片检测、光通信、3D传感领域的应用
时间：2026-08-08 浏览：58
很多从事半导体研发、芯片封测、材料分析的朋友，都会遇到一个难题：想要查看芯片底部、硅衬底下方的内部缺陷，传统检测手段大多需要研磨、切片、开封，属于破坏性检测。样品一旦解剖完成就无法二次使用，不仅耗费大量时间，昂贵的芯片样品也直接报废，大大增加研发测试成本。 这时短波红外JM-SWIR（900–1700nm波段）无损显微观测技术，就成为越来越多实验室的优选方案。
晶圆观察、芯片隐裂检测效果
一、简单看懂短波红外无损成像原理
普通可见光无法穿透硅材料，所以肉眼和常规光学显微镜只能看见芯片表面。 而 900–1700nm 短波红外光线，可以穿透硅衬底。借助红外光学系统与铟镓砷（InGaAs）成像相机，直接从芯片背面完成成像，无需开盖、无需切片，完整保留样品，实现真正意义上的无损检测。
提示一下：这项技术有适用边界，并不是所有材料都可以穿透，基材类型直接决定成像效果。选用设备前可咨询仪卡墨相关专业人士。
二、短波红外显微观测，适合哪些样品？
✅适配样品
VCSEL光电芯片 光通信、3D传感领域常用器件，可筛查芯片腔体损伤、衬底微裂纹、焊层空洞、键合点位异常，是当下应用广泛的场景。
法拉第材料（TGG、TSAG、CeF₃、铽镓石榴石等稀土基磁光晶体）在短波红外 900 1700nm 大多具备良好透过性，短波红外显微镜可以做透射式观测，但存在边界条件，不是无条件全穿透。
硅晶圆、硅基裸片 晶圆制造环节，检测硅片隐裂、内部划痕、衬底杂质、研磨造成的亚表面缺陷。
硅基半导体封装器件 存储芯片、功率器件、MOS、IGBT、各类 SOC 封装样品，观测封装内部空洞、引线偏移、芯片底部裂痕。
倒装芯片、先进封装样品 无需拆除封装外壳，穿透硅基底，观测底部凸点、焊点缺陷、界面异常问题。
硅基 MEMS 传感器、硅薄膜材料 高校实验室、新材料研发中，各类硅基微结构器件内部观测、失效机理分析。
注意：成像效果有限的样品！
厚金属完全遮挡光路、厚碳化硅基板、厚砷化镓等非硅基材、全陶瓷基底样品，短波红外难以穿透，不推荐采用该方案检测。
三、日常检测中，能发现哪些典型缺陷？
借助短波红外显微设备，可以有效识别硅基器件内部多种隐蔽缺陷： 衬底微裂纹、晶圆碎裂、封装焊料空洞、键合偏移脱落、内部污染物、底层线路异常、介质层损伤等各类亚表面问题。
四、选购短波红外显微镜，需要重点留意哪些细节？
不少从业者初次选型容易踩坑，在这里分享几个行业内的实用经验：
1、物镜不能混用：普通可见光镜头无法满足短波红外成像需求，色差严重，一定要选择经过 900-1700nm 波段校正的SWIR专用无限远红外物镜；
2、成像相机：优先选用InGaAs传感器相机，针对短波红外波段具备高灵敏度；
3、照明系统：支持多波段红外光源切换（1200/1300/1400/1550nm），针对不同样品调整波长，提升缺陷对比度；
4、光路架构：同轴落射科勒照明结构，更适配芯片背面观测场景。仪卡墨光学 JM-SWIR系列短波红外显微镜，正是面向半导体封测、高校实验室打造，搭载红外专用光路，同轴科勒落射照明，广泛用于 VCSEL、晶圆、芯片失效无损分析。