短波红外(SWIR)相机可检测肉眼不可见的产品缺陷及特定材料特性，为机器视觉解决方案开辟了广泛的应用空间：多数短波红外相机搭载InGaAs（砷化铟镓）传感器，检测波长介于900 nm至1,700 nm之间，而传统的CCD或CMOS相机仅可检测约1050 nm以下波长的光线。


如今，半导体行业已发展成为全球规模最大的行业之一，且增长势头有增无减。晶圆集成电路（IC或芯片）生产是该行业的核心业务。

搭载InGaAs传感器的短波红外相机可透过半导体材料（例如硅(Si)）实现大约1,150 nm波长的光谱成像，成为了检验过程必不可少的设备。硅片透光成像是一种非破坏性检测方法，为生产流程提供了诸多益处。现在半导体行业纷纷将InGaAs相机引入测试、检验和质量控制系统。

01.硅晶体和晶锭检验

硅晶体和晶锭（也称为晶砖）检验是InGaAs相机在半导体行业的典型应用之一。InGaAs相机可实现对硅基材料透光光谱(波长范围大于1,150 nm)进行成像，是检测生产过程中可能积聚在晶体或晶棒内杂质的理想解决方案。

晶棒需使用特殊的钻石切割刀切割成晶圆薄片，这一加工过程中，晶圆的纯度至关重要。即使晶圆薄片之中仅含有一小块金属等夹杂物，都可能导致昂贵的钻石切割刀断裂报废。而更换刀具不仅需要成本，还会导致生产效率和利润下降。而短波红外相机的引入可以避免这一问题，确保生产流程顺畅进行。

02.晶圆检验或封装

短波红外相机的另一重要应用是晶圆检验。在晶圆生产流程中，可能在晶圆顶部、底部，甚至晶圆内部或晶圆间出现颗粒物。CCD或CMOS相机可检测顶部和底部的颗粒物，而InGaA相机则可透过硅基材料检测两片键合晶圆间的颗粒物。

InGaAs相机还可用于晶圆封装，即检测晶圆背面的排列与正面是否对齐。短波红外技术可帮助对齐晶圆各层以及对齐晶圆基板和其他子产品，如IC、存储单元或晶体管。

03.光伏发电

 

从硅晶体到晶棒/晶砖、晶圆、太阳能电池乃至太阳能模组，短波红外相机应用可覆盖整个光伏发电供应链检验流程。由于InGaAs相机可实现硅基材料透光成像，因此是检测硅基材料内部物理缺陷的最有效解决方案。


除了新近出现的短波红外成像检验技术外，光伏行业常用的其他重要技术和方法包括：光致发光(PL)和电致发光(EL)是两种常用检验方法。

PL成像利用光学激发（例如激光照射）生成电子-空穴对，通过辐射复合引起发射，从而引发相机感光成像。1,150 nm左右带间发射提供了有关硅基材料内部缺陷和位错簇的信息。此外，通过绘制约1,550 nm处的缺陷带发光图谱，可获得有关最终电池效率极限的结果。因此，在900 nm至1,700 nm区间具有高检测灵敏度的InGaAs相机非常适合此类应用。

而电致发光是硅基材料内电子和空穴辐射复合的结果。该技术将电压施加到太阳能电池上，并与可用空穴复合，最后根据吸波材料（硅1,150 nm）的带隙发射光子。

除晶体硅外，还可利用这一技术检查其他类型的太阳能电池或模组材料（又称薄膜太阳能电池）：700 nm至1,330 nm（取决于铟/镓比）波长范围检验二硒化铜铟镓(CIGS)；1,330 nm波长范围检验二硒化铜铟(CIS)。

相比于CCD和CMOS相机，短波红外的主要优势在于曝光时间更短，并在硅主发射波长范围内具有出色的量子效率(QE)，从而确保在生产流程中快速鉴定。CCD或CMOS相机所需的曝光时间更长，长达30秒。即便是NIR增强型CCD传感器，所需的曝光时间仍达到3秒甚至更久。而短波红外相机仅需几毫秒，因此可大幅提升产能。

如今，最新上市的红外相机更将其支持的光谱范围扩展至可见光谱，或超出1,700 nm，最高达到2,500 nm。

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