近年来，随着5G通信、自动驾驶、人工智能、生物医疗等前沿领域的快速发展，MEMS芯片正越来越频繁地出现在人们的视野中。

微机电系统（Micro-Electro-Mechanical Systems，简称MEMS）是一种将微机械结构与集成电路集成在同一颗芯片上的微型器件，它具有体积小、重量轻、功耗低、可批量制造等特点，是智能设备感知物理世界的“五官”——手机的麦克风、耳机的惯性传感器、汽车的胎压监测、医疗的微流控芯片，背后都离不开MEMS技术。

图1：MEMS主要应用行业

随着市场对多功能芯片集成的需求持续攀升，数据处理芯片与MEMS异构集成的价值愈发凸显。该集成方式既能缩减传感系统整体体积，还可提升器件性能、丰富产品功能，2.5D、3D堆叠集成技术也由此得到大规模应用。但MEMS芯片生产环节仍存在一大难题：如何检测芯片内部隐匿缺陷？

超声波检测技术恰好可有效解决这一痛点。

超声波扫描显微成像技术（Scanning Acoustic Microscopy，简称SAM），可以通俗地理解为给芯片做“B超”。

图2：超声波扫描示意图

其核心原理是：利用压电陶瓷将电信号转换为高频超声波（频率可达数十至数百兆赫兹），通过耦合介质（通常是去离子水）传导至被测样品内部。由于超声波在不同密度材料中的传播速度和反射系数存在差异，当声波遇到材料内部的空洞、裂纹、分层等界面时，就会产生特征性的反射信号。接收系统采集这些信号后，通过软件算法处理和成像，最终生成样品内部结构的高分辨率图像。

超声波检测之所以特别适合半导体和MEMS领域，关键在于三点：

在MEMS芯片制造中，晶圆键合和气密封装是两个决定器件性能与可靠性的关键工艺。

MEMS器件（如加速度计、陀螺仪、压力传感器、MEMS-OCS等）通常包含一个需要保持真空或特定气体环境的微腔体结构。这个腔体通过晶圆键合工艺密封起来——将两片晶圆或一片晶圆与盖帽晶圆紧密贴合。然而，键合过程中不可避免地会产生一些内部缺陷：

· 气泡或空洞——键合界面残留的气体或未完全贴合的区域；
· 分层——键合层材料之间的分离；
· 裂纹——由于热应力或机械应力导致的微裂纹；
· 边缘剥离——键合界面边缘区域的脱粘现象；
· 异物/污染物——颗粒物夹杂在键合界面中。

这些缺陷一旦存在，就可能导致腔体丧失气密性，使外部气体渗入或内部真空度下降，最终使MEMS器件性能衰减甚至完全失效。问题的棘手之处在于：这些缺陷往往藏在晶圆内部，常规的光学检查根本无从发现。

超声波扫描显微镜正是解决这一痛点的关键技术手段，它能够非破坏性地穿透晶圆，精确定位和识别键合界面的各类缺陷，让“看不见”的隐患变得一览无余。

在MEMS芯片量产中，超声波检测的价值体现在多个层面：

面对MEMS及先进封装领域对晶圆超声检测日益增长的需求，骄成超声自主研发并成功推出了Wafer400系列先进封装超声扫描检测系统，成为全球少数具备在线全自动晶圆超声检测设备交付能力的厂商之一。

这一系列设备兼容6英寸、8英寸和12英寸晶圆，提供在线全自动、离线半自动、标准离线型等多梯度配置，适配晶圆对晶圆键合（Wafer to Wafer，简称W2W）和芯片对晶圆键合（Die to Wafer，简称D2W）等核心工艺，主要性能指标对标国际一线品牌，并在扫描效率、软件算法、智能化等方面取得了多项突破。

其中，Wafer400-A4是面向W2W键合工艺的全自动在线型设备，支持多探头选配，能够高效检测键合界面的各类缺陷。Wafer400-F2则专为D2W工艺设计，具备晶圆自动翻转检测功能，同时兼容W2W键合的超声检测工艺，应用领域覆盖CoWoS、2.5D/3D先进封装以及Micro-LED等前沿制造场景。相关产品已经获得国内头部芯片大厂订单，并顺利完成交付。

值得一提的是，骄成超声实现了高频脉冲发生器、高频探头、高速数据采集卡及精密运动控制系统等关键核心部件的全栈自研，构筑了自主可控的技术壁垒。公司研发人员占比高达40%，拥有400余项知识产权。针对先进封装和MEMS制造中晶圆翘曲这一常见难题，骄成超声还自主研发了RTAF（扫描实时自动对焦）技术，使探头能够跟随样品表面形貌起伏实时微调焦距，确保全程检测的清晰度和一致性。

MEMS产业正处于高速增长期。从智能汽车到AI数据中心，从可穿戴设备到精准医疗，MEMS芯片的应用边界在不断拓展，这对制造质量和可靠性的要求也随之水涨船高。

超声波检测技术（SAM），作为MEMS和先进封装领域中不可或缺的无损检测手段，正在帮助工程师们洞悉晶圆内部的“微观世界”，让那些看不见的缺陷无处遁形。而骄成超声以Wafer400系列为代表的技术突破，也让中国半导体产业链在检测装备这一关键环节上，有了更多“自主可控”的底气。

未来，随着MEMS芯片向更高集成度、更小尺寸演进，超声波检测技术也将持续向更高精度、更快节拍、更智能化的方向升级。骄成超声将继续深耕超声波检测领域，携手产业链合作伙伴，助力中国MEMS产业的高质量发展。