מיקרוסקופים אופטיים לרוב משתמשים במערכות עדשות מזכוכית שוברת אור כדי לבחון דגימות בהגדלה גדולה. שלא כמו מצלמות אינפרא-אדום ב-MWIR ו-LWIR, מצלמות SWIR יכולות לפעול עם אופטיקת זכוכית סטנדרטית ואינן דורשות שימוש באופטיקה מחזירת אור. מכאן, שמצלמות SWIR יכולות לשמש עם רוב המיקרוסקופים הקיימים.
היכולת לראות בתוך החומר הסיליקוני נובעת מהעובדה שאנרגיית הפוטונים ב-SWIR יותר קטנה מאשר חריץ הפס של הסיליקון. יתרה מזו, נורת הטונגסטן הנמצאת ברוב המיקרוסקופים משמשת יפה כמקור לפוטוני ה-SWIR.
מאפיינים עיקריים:
•מוליכים למחצה: יכולת לראות דרך סיליקון (ומוליכים למחצה III-V אחרים) ב-SWIR
•תאי שמש: EL ב-SWIR מגלה סדקים מיקרוניים ומצביעה על היעילות
•פליטת פוטונים: מגלה ומאתרת כשלים במעגלים על-השבב
•סיבים אופטיים: בחינה של מעגלים משולבים פוטוניים חדישים
•זכוכית אופטית (עדשות מיקרוסקופ שוברות אור) משדרות ב-SWIR
•מקור הפוטונים של SWIR: נורת טונגסטן במיקרוסקופ
בחינת פרוסה/פיסה
כיום, טכנולוגיית התהליך של סיליקון התקדמה עד לנקודה בה ניתן לייצר התקנים מאוד מורכבים. מיקרוסקופ SWIR הוא כלי שימושי לבחינה תוך-תהליך עבור הקדם-קישור וקדם-היברידיזציה ביישומי כיוונון קריטיים ב-MEMS, קישור פרוסות ו-עירום שבבים D3. בפעולות לאחר התהליך, ניתן להשתמש בו לאימות ומדידה ישירה של מאפיינים תת-משטחיים בסיליקון, GaAs וחומרים מעבירי SWIR אחרים. איור 1 מראה בדיקת כוונון המבוצעת ב-Xeva 1.7 320 TE1. ה-SWIR הרגיש מאוד מעניק יכולת הדמיה משופרת, גם עבור חומרים שקשה לדמות כגון סיליקון עם מאלח (doped) וסיליקון בעל משטחים מחוספסים.
גילוי מיקרו-סדקים בתאי שמש ובחינת זריחת חומר (electroluminescence)
הדמיית זריחת חומר (EL) מנצלת את החיבור-מחדש פס-לפס הקורן של נושאי מטען מעוררים. ניתן ללכוד את הפוטונים הנפלטים עם מצלמה רגישה כדי לקבל תמונה של פיזור החיבור-מחדש בתוך התא. הדמיית EL יכולה לשמש ל:
1.גילוי סדקים, אזורים מגורענים, מגעים שבורים ונגדים מיצדיים (shunts)
2.מיפוי של התנגדות טורית
3.חלוקת אורך הפיזור של מטעני מיעוט המצביעה על איכות החומר
באפיון תאי שמש, מצלמות (SiCCD) ברמה מדעית משמשות לרוב עבור יישומי הדמיית זריחה (luminescence). אולם יש לקרר משמעותית מצלמות אלו כדי להקטין את הרעש ואת זרם החושך. יתרה מזו, מצלמות מבוססות SiCCD, בעלות אורך גל בקיטעון של 1100 ננו-מטר, יגלו רק את זנב הגלים הקצרים של הזריחה פס-לפס מתאי שמש עשויים סיליקון בטמפרטורת החדר. על-ידי שימוש במצלמת SWIR InGaAs, ניתן להשיג שיפור בסדר גודל בשטף הפוטונים הנמדד. מצלמת InGaAs רגישה לאורך כל התחום הספקטרלי בו מתרחשת פליטה פס-לפס מסיליקון גבישי. יתרון נוסף בשימוש במצלמת InGaAs הוא שהיא רגישה לפס פליטה בתחום הספקטראלי 1400 עד 1700 ננו-מטר. זריחת כשל זו קשורה לנוכחות נקעים וניתן לגלותה כפס פליטה ספקטראלי רחב מסביב ל-1550 ננו-מטר בטמפרטורת החדר.
ניתוח כשלי מוליכים למחצה: פליטת פוטונים
מיקרוסקופים לפליטת פוטונים מגלים פליטות חלשות הנגרמות מחריגות בהתקני מוליכים למחצה (הקשורות לרוב עם צמדי pn בעלי ממתח קדימה או אחורה, טרנזיסטורים ברוויה או כשל דיאלקטרי) כדי לאתר את מיקום הכשל. מאחר שמתחי התקן נמוכים יותר גורמים לאורכי גל ארוכים יותר, הרגישות הגבוהה של מצלמת InGaAs SWIR בתחום ה-900 עד 1600 ננו-מטר הופכת לחשובה ביותר. היא מציעה רמה גבוהה של יכולת גילוי בשבבי מעגלים משולבים נמוכי-דחיפה ובניתוח של פליטות חלשות (ראה איור 2).
אולם, המספר הגובר של שכבות מצופות מתכת מסבך את הבחינה החזיתית. למרבה המזל, סיליקון ברמות אילוח נמוכות שקוף לאור SWIR, ולכן, ניתן להשתמש במצלמות InGaAs הן בתסדיר בחינה אחורי והן חזותי.
מעגלים משולבים פוטוניים
רשתות תקשורת קווית בסיבים אופטיים משתמשות בלייזרים SWIR באורכי-גל מסביב ל-1300 ו-1550 ננו-מטר. ניתן לראות בקלות אותות אלה עם מצלמות InGaAs SWIR. במעגלים משולבים פוטוניים, עיבוד האות והמחשוב נעשה במישור האופטי. מיקרוסקופ SWIR מתאים מאוד לבדיקת התכנון האופטי, החריגות מהכוונון או פיזור האור במעגל משולב כזה. איור 3, לדוגמה, מראה את האור המפוזר מהחלק העליון של גלבוי הסיליקון
על שבב לאורך 0.73 סמ’. אפשר להשתמש בטכניקה זו למדידת הפסד ההתפשטות בגלבו על שבב.
*הכתבה נמסרה באדיבות להט טכנולוגיות
