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title: "Hinter die Oberfläche blicken: Wie SWIR-Inspektion die Halbleiterfertigung unterstützt"
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# Hinter die Oberfläche blicken: Wie SWIR-Inspektion die Halbleiterfertigung unterstützt
By [JAI](https://news.jai.com/blog/de/author/jai) | Feb 2, 2026 10:09:16 AM
Halbleiter sind für die moderneTechnologie von grundlegender Bedeutung und bilden die Grundlage unzähliger Gerätedes Alltags, von der Unterhaltungselektronik und Elektrofahrzeugen bis hin zuindustrieller Automatisierung und fortschrittlichen Computersystemen. Hinterjedem Chip steht ein streng kontrollierter Herstellungsprozess, der sich übermehrere Monate erstreckt und Hunderte bis Tausende einzelner Schritte umfasst,wobei jede Stufe direkt auf der vorherigen aufbaut oder in einigen Fällenmehrere Wafer mit Transistoren und Drähten miteinander verbunden werden, umeinen einzigen integrierten Schaltkreis zu schaffen.
Frühe Fehler können sich während späterer Hochtemperatur- und Hochpräzisionsprozesse ausbreiten und verstärken, sodass eine kontinuierliche Inspektion während des gesamten Fertigungsprozesses erforderlich ist. Da die Strukturen immer kleiner werden und sich kritische Merkmale bis unter die Oberfläche ausweiten, reicht eine herkömmliche Inspektion mit sichtbarem Licht allein nicht mehr aus.
Vom Silizium zum Wafer: Präzision auf jeder Ebene
Bevor ein einzelner Transistor strukturiert, geätzt oder verdrahtet wird, beginnt jedes Halbleiterbauelement sein Leben als hochreines Silizium, das mit außergewöhnlicher Präzision geformt wurde. Die Waferherstellung beginnt mit polykristallinem Silizium, das auf hohe Temperaturen erhitzt wird, bis es schmilzt. Ein sorgfältig ausgerichteter Siliziumkeimkristall wird dann mit dem geschmolzenen Silizium in Kontakt gebracht und langsam nach oben gezogen.
Während des Anhebens verfestigt sich dasSilizium um den Keimkristall und bildet einen einkristallinen Siliziumstab, einensogenannten Ingot, mit einer perfekt ausgerichteten Kristallstruktur.
*Polycrystalline silicon melting & ingot formation*
Der Ingot wird dann durch eine anspruchsvolle Abfolge von Schneiden, Läppen, Kantenabrundung, Wärmebehandlung, Polieren und Reinigen umgewandelt.
*Ingot slicing & wafer production*
Das Ziel ist kompromisslos: Siliziumwafer mit spiegelglatten Oberflächen und einer Ebenheit, die auf Submikrometer-Niveau kontrolliert wird. In dieser Phase kann sich selbst die kleinste Unvollkommenheit weiter ausbreiten, sodass die Inspektion nicht nur ein Qualitätsschritt, sondern eine grundlegende Anforderung für die moderne Halbleiterfertigung ist.
Sobald der Wafer geformt ist, durchläuft er (mehrfach) mehrere Prozesszyklen, darunter Oxidation und Dünnschichtabscheidung, Fotolackbeschichtung, Fotolithografie (Belichtung und Entwicklung), Ätzen und Veraschen oder Reinigen. Nach Abschluss der Front-End-Bearbeitung durchläuft der Wafer die letzten Fertigungsstufen, darunter die Endkontrolle des Wafers, das Wafer-Dicing, das Die-Attach, die Verpackung und die abschließende elektrische Prüfung.
- **Oxidation und Dünnschichtabscheidung**
Funktionsschichten wie Siliziumdioxid, Siliziumnitrid und verschiedene Metalle werden auf der Wafer-Oberfläche durch Verfahren wie thermische Oxidation und Dünnschichtabscheidung gebildet. Die Gleichmäßigkeit dieser Schichten ist von entscheidender Bedeutung, da selbst geringfügige Dickenschwankungen oder lokale Defekte die nachfolgenden Prozesse negativ beeinflussen können.
- **Fotolackbeschichtung**
Bei der Fotolackbeschichtung wird ein lichtempfindlicher Lack auf die Wafer-Oberfläche aufgetragen, um die Musterübertragung vorzubereiten. Eine gleichmäßige Lackdicke ist entscheidend, da Abweichungen sich direkt auf die Belichtungsgenauigkeit und die Mustertreue in späteren Lithografieschritten auswirken.
- **Fotolithografie (Belichtung und Entwicklung)**
Photolithography defines the critical patterns that form device structures on the wafer. These patterns ultimately encode the electrical functionality and operational behavior of the chip. Accurate alignment and complete development of the photoresist are essential, as even minor deviations can propagate into structural defects.
- **Ätzen (nass und trocken)**
Beim Ätzen wird Material selektiv entfernt, um die Strukturen der Chips zu bilden. Bei diesem Prozess werden Bereiche des Wafers, die nicht durch den Fotolack geschützt sind, präzise entfernt, um das gewünschte Muster in die darunter liegenden Schichten zu übertragen. Unvollständiges Ätzen oder Polymerrückstände können die elektrische Leistung beeinträchtigen und zu latenten Defekten führen.
- **Veraschung/Reinigung**
Durch Veraschung und Reinigung werden vor der weiteren Verarbeitung verbleibende Fotolack- und Prozessrückstände entfernt. Verbleibende Verunreinigungen können spätere Abscheidungs- oder Lithografieschritte beeinträchtigen und sich auf die Ausbeute und Zuverlässigkeit auswirken. Sobald die Oberfläche ordnungsgemäß gereinigt ist, werden neue Materialschichten abgeschieden und der Strukturierungszyklus für die nächste Schicht wiederholt.
- **Endkontrolle der Wafer (Nachbearbeitung)**
Nach der Front-End-Bearbeitung werden die Wafer vor dem Zerschneiden einer Endkontrolle unterzogen. Um eine Ausbeute zu erzielen, müssen über mehrere Schichten hinweg aufgetretene Defekte sowie spannungsbedingte oder unter der Oberfläche liegende Schäden identifiziert werden.
- **Trennen von Wafern**
In dieser Phase muss der fertige Wafer, der Hunderte bis mehrere Tausend einzelne Chips enthält, präzise in einzelne Dies getrennt werden. Während des Trennens von Wafern können mechanische Spannungen zu Rissen unter der Oberfläche und Absplitterungen entlang der Trennlinien führen – Defekte, die an der Oberfläche möglicherweise nicht sichtbar sind, aber später zu einem Ausfall der Dies führen können.
- **Chip-Befestigung, Verpackung undEndprüfung**
Die Verpackung ist der letzte Schritt der Halbleiterfertigung, bei dem der bloße Siliziumchip in eine geschützte, elektrisch verbundene und mechanisch robuste Komponente umgewandelt wird, die für die Integration in die Leiterplatte bereit ist. In dieser Phase werden die einzelnen Chips befestigt, verpackt und elektrisch getestet. Mechanische Schäden, die während der Handhabung oder Verpackung entstehen, können die langfristige Zuverlässigkeit beeinträchtigen.
**SWIR-Bildgebung, wenn eine Oberflächeninspektion nicht ausreicht**
Silizium ist im sichtbaren Spektrum zwar undurchsichtig, wird jedoch bei kurzwelligen Infrarotwellenlängen (SWIR) teilweise transparent, sodass Licht durch das Material hindurchdringen kann. Dadurch lassen sich interne Strukturen und Defekte unter einer scheinbar makellosen Oberfläche untersuchen, ähnlich wie man Risse in einem Glasfenster sehen kann, auch wenn die Oberfläche glatt erscheint. Die Bildgebung im kurzwelligen Infrarotbereich (SWIR) ermöglicht den Zugriff auf Informationen unter der Oberfläche und den Materialkontrast innerhalb von Silizium und verwandten Prozessschichten, was eine frühere Fehlererkennung, eine verbesserte Prozesssteuerung und zuverlässigere Fertigungsentscheidungen während des gesamten Halbleiterfertigungsprozesses ermöglicht.
Die Halbleiterfertigung erfordert in jeder Phase Präzision, da frühzeitig auftretende Fehler sich durch den gesamten Prozess fortsetzen können, was sich auf die Ausbeute und Zuverlässigkeit auswirkt und zu erheblichen Lieferverzögerungen führen kann, da die Produktion selbst mehrere Monate dauert. Da die Strukturen der Bauelemente immer kleiner werden und die Herausforderungen bei der Inspektion über die Oberfläche hinausgehen, ist die SWIR-Bildgebung zu einem entscheidenden Faktor für eine effektive Prozesssteuerung geworden, da sie Einblicke in unter der Oberfläche liegende Merkmale und Materialschwankungen ermöglicht, die mit einer Inspektion nur im sichtbaren Licht nicht erkannt werden können.
**Inspektion eingehender Wafer**
Die Inspektion muss beginnen, bevor nachgelagerte Wertschöpfung stattfindet. Einer der ersten und wichtigsten Inspektionsschritte ist die Erkennung versteckter Risse und Defekte unter der Oberfläche, die durch ungleichmäßige innere thermische Spannungen während des Kristallwachstums oder später beim Schneiden und bei der mechanischen Bearbeitung verursacht werden.
.png?width=406&height=165&name=Wafer%20cracks%20(1).png)*Wafer hidden crack inspection*
Diese Mikrorisse sind an der Oberfläche oft nicht sichtbar, können sich jedoch während nachfolgender Hochtemperaturschritte ausbreiten und zum Bruch von Wafern, Ertragsverlusten oder latenten Bauteilausfällen führen. Der Start von Halbleiterprozessen mit einem beschädigten Wafer ist nicht nur ineffizient, sondern auch kostspielig und riskant, da sich Defekte in jedem folgenden Prozessschritt ausbreiten und verstärken.
**Prüfung während des gesamten Herstellungsprozesses**
Die SWIR-Bildgebung ist in den gesamten Fertigungsablauf integriert und verbessert die Inspektionsmöglichkeiten während kritischer Schritte wie dem Ätzen, indem sie Restmaterialien und unvollständige Entfernung von Prozessschichten erkennt. Diese frühzeitige Erkennung von Defekten hilft, nachgelagerte Probleme zu vermeiden, und unterstützt eine konsistente, qualitativ hochwertige Wafer-Produktion.
**Back-End-Prüfung zur Qualitätssicherung und Gewährleistung der Zuverlässigkeit**
Nach der Front-End-Bearbeitung und vor dem Dicing werden die Wafer einer Endkontrolle unterzogen, um die über mehrere Schichten hinweg angesammelten Fehler zu bewerten. In dieser Phase unterstützt die SWIR-Bildgebung die Erkennung von Rissen unter der Oberfläche, Hohlräumen und strukturellen Fehlern oder Problemen im Zusammenhang mit der Ausrichtung.
Darüber hinaus führt das Trennen von Wafern zu mechanischen Belastungen, die Risse und Absplitterungen entlang der Trennlinien verursachen können – Fehler, die an der Oberfläche möglicherweise nicht sofort sichtbar sind.
SWIR-Zeilenkameras können zur Beobachtung der Schnittwege und zur Überwachung entlang der Schneidlinien eingesetzt werden, wodurch Risse an den Kanten frühzeitig erkannt werden können.
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Mit Blick auf die Zukunft wird JAI bald in der Lage sein, die Inspektionsanforderungen in jeder Prozessphase während der Halbleiterherstellung zu unterstützen, mit neuen Produkten, die auf die sich wandelnden Anforderungen der fortschrittlichen Wafer- und Bauteilinspektion zugeschnitten sind.
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