鑫图光电：以“高灵敏之眼” 赋能半导体检测精度提升

随着半导体器件特征尺寸不断微缩，传统光学检测正面临前所未有的精度挑战，一双更敏锐的“眼睛”已成为突破检测瓶颈的关键。

 

这一需求正推动科学相机从传统的“成像工具”演进为具备精确测量能力的核心器件——它不仅成像，更能对光子的物理特性、数量及时空分布进行精准量化，因此被誉为“光子的度量衡器”。

 

在半导体检测中，科学相机展现出广泛的应用潜力，其响应波长覆盖从紫外到可见光的广阔波段，能够满足多种高精度检测场景的需求：

 

• 193nm/266nm/355nm：晶圆及掩膜版缺陷检测

• 200~400nm：晶圆工艺过程监控

• 400~700nm：材料研究、生物医疗及工业应用

• 700~1100nm：新一代半导体材料研究以及缺陷检测

 

不同波段、不同场景对相机的性能要求各不相同。半导体缺陷检测的核心难点在于信号的极微弱性与超高精度要求。

 

检测工程师常常提出：“能否区分1个DN（数字值）的缺陷信号差异？”在实际应用中，缺陷信号的强度起伏往往仅在数个DN之间，故任何微小的信号波动或图像噪声都可能导致真实缺陷被淹没、造成漏检。正因如此，科学相机必须在极限条件下仍保持卓越的精度与可靠性。

 

 

Part 1

应对纳米级缺陷检测的核心技术要素

 

1. 高量子效率（QE）：提升弱光信号捕获能力

 

QE（量子效率）指光子转换为电子的效率，直接决定信号强度。鑫图光电于2015年全球首创峰值QE达95%的背照式sCMOS相机，通过背照式堆叠结构与优化镀膜工艺，有效抑制像素串扰，在可见光区实现95% QE，在266nm深紫外波段仍保持近60% QE，显著提升光子捕获能力，确保缺陷边界清晰成像。

 

图1：鑫图光电Gemini 8KTDI 量子效率

 

2. 超低读出噪声：保障信号纯净与精准识别

 

读出噪声是相机读取信号时引入的本底噪声，直接影响对弱光子信号的识别能力。鑫图通过高转换增益设计与多重采样技术，将读出噪声降低至0.4 e⁻，处于行业领先。

 

同时，结合像素级 PRNU（像素响应均匀性）与 DSNU（暗信号非均匀性）校正算法，消除像素响应差异导致的信号波动，确保微小缺陷信号能被精准识别。

 

3.超低暗电流噪声：稳定的温度控制

 

暗电流噪声受温度影响——温度升高6℃可直接导致暗电流值翻倍。鑫图依托18 年技术积累，开发先进制冷结构与PID温控系统，将工作温度稳定控制在最佳区间，同时确保长时间运行中依然保持低噪声和高可靠性，适应不同设备环境需求。

 

4.光刻级洁净度与可靠性

 

晶圆厂对洁净度要求极为严苛，微小颗粒即可能导致器件失效。鑫图全线产品贯彻高级别的洁净标准，制造与调试环境可满足光刻机配套要求，从根本上杜绝因污染引起的设备异常或检测误差，确保相机在纳米级检测中持续稳定运行。

 

图2：鑫图光电高标准生产制造车间

 

Part 2

鑫图产品线：全面覆盖半导体检测场景

 

目前，鑫图产品稳定运行于国内主流晶圆厂商，在半导体检测领域有大批量出货与稳定应用经验，覆盖晶圆检测、掩膜检测、三代半导体缺陷检测、后道封测等全流程环节。

 

图3-5：鑫图光电半导体检测代表性产品

 

Part 3

从产品到生态：推动国产检测技术自主化

 

随着半导体制造持续迈向纳米尺度，检测精度已成为决定良率的关键。鑫图光电以科学相机为核心，通过在高QE、低噪声、深制冷及高标准制造等方面的持续升级，突破了传统检测手段的局限，在半导体制程检测建立了扎实的应用基础。

 

鑫图光电福州总部    图片来源  /   鑫图光电

 

更重要的是，这种突破并非孤立存在，而是通过上下游协同、产业链共建，推动着中国自主的半导体检测生态。

 

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