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小小砂粒，竟能掀起“半导体电子行业”的浪潮
采声
引言：
在撒哈拉沙漠的晨曦中，一粒直径 0.1 毫米的石英砂正被风扬起 —— 它与建筑工地上堆积的河沙、海滩上泛着贝壳碎屑的海沙，共享着二氧化硅（SiO₂）的分子骨架。但鲜有人知：这颗看似平凡的沙粒，若经过 1800℃高温还原、提纯至 99.9999999% 纯度，便能蜕变为半导体晶圆的核心原料，此刻或许正以 12 英寸硅片的形态，承载着你手机中数十亿个晶体管的电流奔腾。
自然界下沙子（石英砂）的主要成分是二氧化硅（SiO₂），而晶圆制造是基于高纯度的二氧化硅，石英砂经过提纯后，可转化成半导体行业所需的关键材料。
半导体——晶圆(Wafer)
晶圆（Wafer）作为半导体材料的基板，它的品质一直是行业的焦点。中国在晶圆制造领域因质量问题导致的损失主要体现在直接经济损失和产业链协同风险。其根源主要涉及材料纯度、工艺稳定性、操作环境等。以12 英寸晶圆单价约 2000-3000 美元计算，假设国内厂商平均良率比国际水平低 5%-10%，则每年因报废和返工导致的直接损失可能达数十亿至百亿元人民币。
晶圆镀层SAM检测（左：超声A扫描；右：超声C扫描）
为加强晶圆质量和降低大量的经济损失，晶圆制造厂及相关产业链，开始利用无损检测超声扫描显微镜设备，对晶圆进行检测，及时发现工艺问题，避免缺陷在后续工序中放大，造成不可逆转的报废处理。
12寸晶圆
晶圆键合界面缺陷主要分为三种情况：
（1）位错：异质材料键合时，容易导致热失配和晶格失配等问题，键合界面会产生应力，为了应力弛豫，界面处会形成一定的位错。后续会影响电子器件的性能，造成漏电。
（2）空洞：晶片表面有杂质、多孔层结构，或者退火时产生气泡，都可能形成空洞。
会导致键合强度降低，影响电子散热性能。
（3）氧化层问题：以 Cu - Cu 晶圆级键合为例，如果不采用表面预处理工艺，铜表面容易发生氧化，阻碍原子扩散，影响键合效果，导电性变差。
12寸晶圆键合性缺陷超声C-Scan图像
镜检测出的C扫描图，二维图像便于技术人员快速找到缺陷的位置。半导体电子行业所用的硅晶片，是要经过研磨、抛光、切片等工序形成的硅晶圆片，晶圆加工时，表面容易留下残留物，一般是由化学机械研磨（CMP）造成的，成弧状或者非连续点状，这种损伤有大有小，通常会影响晶圆电路的连通性，是比较严重的缺陷，利用超声扫描显微镜可检测出晶圆键合缺陷。
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