在半導(dǎo)體制造領(lǐng)域，晶片電極表面的質(zhì)量直接影響器件性能與良率。金相顯微鏡憑借其高分辨率、大視場、多成像模式以及相對較低的成本，成為晶片電極表面缺陷檢測的得力工具。以下是金相顯微鏡在晶片電極表面缺陷檢測中的一些典型應(yīng)用場景。

（一）硅晶圓金屬電極層檢測

●背景：硅晶圓在制造晶體管、二極管等器件時，表面會沉積金屬層作為電極。

●檢測需求：金屬層的均勻性、是否存在劃痕、凹坑、顆粒等缺陷。

                晶片表面  

●明場觀察：快速獲取金屬電極層的整體形貌，檢查是否有大的劃痕或凹坑。

●暗場觀察：高對比度檢測金屬層上的微小顆粒和裂紋，這些缺陷在暗場下呈現(xiàn)亮斑，易于識別。

                                                           晶片暗場下觀察

●微分干涉（DIC）：測量金屬層表面的臺階高度和粗糙度，評估電極層的平整度，確保其滿足后續(xù)工藝要求。

二）功率器件厚鋁電極檢測

●背景：功率器件如IGBT、MOSFET等，其電極通常較厚且電流承載能力要求高。

●檢測需求：厚鋁電極的完整性、是否存在裂紋、孔洞以及鋁層的致密性。

●金相顯微鏡應(yīng)用：

●高倍率觀察：使用50×或100×物鏡，清晰觀察厚鋁電極的晶粒結(jié)構(gòu)和晶界，檢查晶界處是否有裂紋或孔洞。

●偏振光觀察：分析鋁層的應(yīng)力情況，應(yīng)力集中可能導(dǎo)致器件在使用過程中失效，偏振光下應(yīng)力區(qū)域呈現(xiàn)雙折射現(xiàn)象，便于識別。

 ●圖像拼接：對大面積電極區(qū)域進行圖像拼接，快速獲得整個電極層的完整圖像，全面評估電極質(zhì)量。

（三）LED芯片電極檢測

●背景：LED芯片的電極負責(zé)電流注入，其質(zhì)量影響LED的光效和壽命。

●檢測需求：電極的清晰度、是否有短路風(fēng)險、電極邊緣是否整齊以及是否存在污染物。

●金相顯微鏡應(yīng)用：

          蔡康MCK-40MC金相顯微鏡

●高分辨率成像：清晰觀察LED芯片電極的精細圖案，檢查電極線條是否有毛刺、斷裂或橋接現(xiàn)象，這些缺陷可能導(dǎo)致芯片短路或電流分布不均。

 ●測量功能：精確測量電極的寬度和間距，確保其符合設(shè)計規(guī)格，避免因尺寸偏差導(dǎo)致的性能問題。

（四）射頻器件金電極檢測

●背景：射頻器件如射頻放大器、濾波器等，其電極通常采用金材料以保證良好的導(dǎo)電性和抗氧化性。

●檢測需求：金電極的連續(xù)性、表面粗糙度以及是否有金層脫落。

●金相顯微鏡應(yīng)用：

●暗場和DIC結(jié)合：在暗場下快速發(fā)現(xiàn)金層脫落區(qū)域，這些區(qū)域在暗場下呈現(xiàn)明顯的暗斑；DIC模式下觀察金層表面的微觀起伏，評估表面粗糙度，確保其滿足射頻信號傳輸?shù)牡蛽p耗要求。

●高倍率細節(jié)觀察：檢查金電極的邊緣是否整齊，是否有金層翹起或剝離現(xiàn)象，這些缺陷可能導(dǎo)致器件在高頻信號作用下性能下降或失效。

（五）晶圓級封裝（WLP）凸點電極檢測

●背景：晶圓級封裝技術(shù)在晶圓上直接制作凸點作為電極，實現(xiàn)芯片與外部電路的連接。

●檢測需求：凸點的形狀、尺寸、表面缺陷以及是否有空洞。

●金相顯微鏡應(yīng)用：

                    蔡康MCK-40MC金相顯微鏡搭配光學(xué)冷熱臺

●3D成像功能（部分金相顯微鏡具備）：獲取凸點的三維形貌，精確測量凸點的高度和直徑，確保其符合封裝要求。

 ●高倍率觀察：檢查凸點表面是否有劃痕、凹坑等缺陷，這些缺陷可能影響凸點與基板的結(jié)合強度。

●透射光觀察（對于透明晶圓）：觀察凸點內(nèi)部是否有空洞，空洞在透射光下呈現(xiàn)亮點，便于及時發(fā)現(xiàn)和剔除不合格凸點，提高封裝良率。

結(jié)語

金相顯微鏡在晶片電極表面缺陷檢測中發(fā)揮著的作用，從常規(guī)的硅晶圓金屬電極的射頻器件金電極，再到晶圓級封裝凸點電極，都能提供高效、準(zhǔn)確的檢測解決方案。隨著半導(dǎo)體技術(shù)的不斷發(fā)展，金相顯微鏡也在不斷升級，如更高的分辨率、更多的成像模式以及與其他分析技術(shù)的聯(lián)用，將持續(xù)為晶片電極質(zhì)量檢測提供強有力的支持，助力半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)提升良率和可靠性。