作为半导体第三方检测分析实验室,公司凭借持续的研发创新与技术积累,目前已在失效分析、材料分析、可靠性分析等领域掌握多项成熟的检测分析技术与样品制备技术,并拥有检测设备治具加工改造技术,构建起全方位、多元化的一站式检测分析平台。
1、项目概况
本项目总投资 29,691.46 万元,建设期 2 年。公司拟在苏州工业园区科教新区投资建设本项目,投资主要用于购置先进检测分析仪器及安装工程和铺底流动资金等,进一步提升公司失效分析、材料分析及可靠性检测分析产能,完善公司半导体第三方检测分析服务体系,增强公司的综合竞争实力,巩固及提升公司的市场地位。
2、投资概算
项目投资总额为 29,691.46 万元,项目建设资金拟由公司通过募集资金投入,若募集资金数额未能达到需求,不足部分由公司自筹资金解决
3、项目建设的必要性
(1)项目建设是提升公司检测分析服务能力,扩大业务规模的重要途径
随着半导体行业的快速发展,下游客户对产品的生产工艺及可靠性要求不断提高。半导体检测分析服务作为在电子元器件研制、生产和使用过程中必不可缺的部分,可以纠正设计和研制中的错误,有助于加速客户研发进程、提升产品性能指标及成品率,在半导体技术发展、工艺演进的过程中扮演着重要角色。伴随着半导体产业规模的快速壮大,其需求增长迅速。
公司作为行业内领先的半导体第三方检测分析实验室,近年来伴随我国半导体产业快速发展,业务增长迅猛。为了更好的满足市场日益增长的试验服务和检测的多样化需求,公司亟需进行新检测实验室的建设,以实现公司未来发展规划、提高自身检测服务能力与盈利能力,为公司未来发展奠定良好的基础。
本次项目拟通过有效提升服务产能,从而进一步满足业务增长的需求,增强公司的综合竞争实力,巩固及提升公司的市场地位,也为公司未来加大市场拓展力度奠定坚实的基础。
(2)项目建设将进一步拓展检测分析项目、完善公司服务体系的重要措施
本次项目将聚焦半导体第三方检测分析主业,在现有提供服务类型的基础上,拓展检测分析项目,提升公司在失效分析、材料分析以及可靠性分析领域的检测分析能力。本次项目拟通过购置先进分析仪器、引入技术人才等方式,完善公司在半导体检测分析领域的布局,尤其是进一步优化国内材料分析业务的服务体系,持续打造一站式检测分析服务平台,为客户提供高效、精准、全面的第三方检测分析服务。
(3)项目建设是把握第三方半导体检测发展机遇,巩固公司市场地位的重要举措
半导体检测分析贯穿于半导体产业链中各重要环节。伴随我国半导体产业国产化进程的发展,芯片设计等产业链中高端业务占比逐步增长,半导体产业专业化分工程度不断加深,我国半导体第三方检测分析行业市场空间广阔。
公司作为半导体第三方检测分析实验室,在当前良好的市场背景下,亟需进行本次项目建设,通过扩大服务规模及种类,紧紧把握行业市场机遇,并为我国半导体产业链进一步发展提供配套支撑。
4、主要能源的供应
本项目所需的主要能源主要包括水、电等。本项目实施位置所在的江苏省苏州市工业园区市政基础设施健全,水、电等能源供应有保障。
5、投资项目的选址、环保影响及措施
本项目实施地点是江苏省苏州市工业园区科教新区,本项目将在生产过程中严格遵守国家和地方的法律法规,严格执行建设项目环境评价和环境管理制度。项目生产过程中产生的废水、废气、固体废弃物、噪声和危险废物均经过相应的环保设施处理,对周围环境不会造成污染,符合我国环保法规所规定的污染物经处理后的排放标准。
本项目已于 2022 年 9 月 29 日获得苏州工业园区行政审批局出具了《江苏省投资项目备案证》(苏园行审备﹝2022﹞1062 号),并于 2022 年 12 月 8 日获得苏州工业园区生态环境局出具《苏州工业园区建设项目环境影响评价与排污许可审批意见》(H20220135),本项目已履行了项目建设所需的审批、核准及备案手续,项目实施不存在障碍。
5、核心技术先进性及具体表征
(1)检测分析技术
公司拥有的各类检测技术是开展检测分析的基础。在多年检测分析技术探索研究与检测案例积累的基础上,公司已深度掌握各类型检测理论与操作技术,可根据样品的失效情况与检测需求选择适当的检测分析项目,高效精准地实现客户的特定检测需求。同时,公司掌握针对各类型案件进行定制化检测分析方案设计的能力,这也是公司享有的核心竞争力所在。公司掌握的核心检测分析技术具体情况如下:
1)水汽入侵重水同位素示踪技术
半导体器件封装外壳具有一定的防水特性,但水汽在高温高湿情况下仍然可以通过外壳的薄弱环节侵入芯片,普通失效分析方法采用烘干或其他方式,水汽容易发散或消失,无法有效追踪潮气入侵的路径。针对上述问题,公司自主研发一整套水汽入侵的路径分析技术,运用重水分析方法有效揭示水汽入侵路径。重水(D₂O)是由氘(D,氢的同位素)、氧组成的化合物,化学性质与水相似,但质量比水更重。
公司利用重水中的氘作为示踪元素,通过特殊的重水处理和二次离子质谱分析技术,分析氘元素在样品中的分布,判断水汽入侵的具体路径。公司掌握的上述重水同位素示踪技术在行业内具有领先水平,目前可应用于传感器、光器件、防水器件的抗水性能分析上,为解决水汽入侵导致的失效问题提供了有效的解决方案。
2)超微裂纹纳米荧光检测分析技术
在芯片等半导体元器件制造工艺中,通常使用有机或无机材料进行薄膜封装,但生产工艺或使用环境可能导致薄膜层产生纳米级的超微裂纹或针孔,这些难以辨识的超微裂纹会提供潮敏入侵的路径并加速元器件的失效。目前常见的微裂纹识别方法局限于红墨水法,运用超声波扫描检测与着色渗透探伤法,但分辨率较低且检测存在不稳定性;若直接使用聚焦离子束及透射电镜定位方法,则检测效率较低。
公司自行研制了基于独特纳米级荧光剂的分析技术,可取代传统的微裂纹染色方法,结合超高分辨荧光显微镜,通过渗透使得荧光分子进入超微裂缝或针孔,清晰探测纳米级及以上尺寸的缺陷,避免了传统方法的局限和离子束切割的效率问题。该技术具有稳定性高、分辨率高、高效快捷的特点,解决了超微裂纹难以辨识和定位的问题。通过以上技术,公司可清晰探测 20-30 纳米级及以上尺寸的缺陷,在晶圆级凸点工艺改善、OLED 边框工艺改善等方面有着广泛的应用前景。
3)高精度无损显微检测分析技术
无损分析是失效分析过程中普适而重要的关键环节,近年来随着半导体产业技术的发展,尤其是先进封装的突破、尺寸的微缩,导致芯片内部结构复杂程度大幅提高,使得无损检测面临成像分辨率受限、观测效率低等问题。
同时,单项无损检测分析通常适用于特定的缺陷问题,无法解决复杂堆叠封装样品的检测需求,如超声波扫描仅适用于探测封装材料中的分层或裂纹等体内缺陷,纳米 CT断层扫描则更适用于检测复杂堆叠封装中通孔叠影的隐藏缺陷。公司目前掌握的无损检测技术可针对微小尺寸芯片实现高分辨率观测,纳米CT 的观测分辨率可高达 500 纳米。
同时,公司掌握多种无损分析手段协同的检测分析技术,通过组合运用超景深光学、超声波扫描、X 射线或纳米 CT 断层扫描等进行高效精准的判断,且公司基于对不同样品结构的深度了解,进行扫描参数的优化设定与载具的定制化开发,进一步提升观测质量,尤其是针对堆叠芯片普通成像或单一手段观测存在上下封装结构叠影的问题,公司可将样品的内部结构进行三维重构,实现高精度的缺陷定位。基于以上技术,公司可实现行业领先的无损检测分辨率水平,并掌握多种技术结合的综合性无损检测分析方法,有效提高观察效果及后续失效分析的效率与准确性。
4)电性测试及失效定位技术
随着集成电路向先进工艺演进,器件特征尺寸不断下降,而集成度不断上升,每个芯片上元件数众多,甚至达到数十万甚至上百亿,因此,迅速精准地锁定电性失效部位成为失效分析中的重难点,而不同材料性质在失效点捕捉时面临不同难题,如金属漏电现象无法运用单一的微光光电成像实现快速定位。
公司掌握业内领先的可适用失效定位范围,可通过综合运用光、电、热等多类型手段,解决不同材料、不同场景下的失效定位需求。公司通常在对比具体失效现象与失效案例库的基础上,选择性地采用电性参数测量、红外热成像、微光光电成像分析、激光故障激发、电子束故障激发或纳米探针分析等手段进行故障点的判断,锁定过热区域,检测电路中电荷积累等问题。通过上述综合定位技术,公司可快速、准确地定位芯片中的断路、开路、漏电等故障点,实现复杂电路设计与高集成度环境下的失效定位。
5)高解析度电子束扫描成像分析技术
电子束扫描成像分析是观测半导体样品形貌结构的重要手段,但在观测过程中,芯片封装或失效样品制备引入的非导体材料的不导电特性形成的电荷堆积可能导致图像失真与分辨率降低,极端情况可能导致样品受损。
针对该类问题,常规处理方法需对样品表面喷金等预处理或进行低电压扫描,此类处理可能破坏芯片的原始状态或影响分辨率。公司掌握的高解析度电子束扫描成像分析技术的优点在于运用电荷中和技术,通过调整扫描电镜样品拍摄区域的真空度,达到无需对样品进行表面处理即可实现高质量成像的效果,同时可简化检测步骤。通过以上技术,公司可保证扫描电镜在 150 万倍放大倍率下仍然有效成像,如针对微观晶粒的分析,公司可实现成像质量的大幅提升,并保证样品后续失效分析的准确性。
6)高分辨率透射电镜成像结构检测分析技术
随着集成电路制造工艺的不断演进,晶体管尺寸逐渐微缩、结构愈加复杂,尤其是在 FinFET 工艺制程下,清晰观测三维立体晶体管的内部结构与缺陷难度不断提高。此外,常规透射电镜分析中的电子辐射不可避免地会对材料的微观结构、成分和合金相等造成不同程度的损伤,造成检测结果的偏差。
公司通过长期研究与积累,已掌握高分辨透射电镜成像结构检测分析技术,通过优化操作参数及操作技术,并结合掌握的一系列特殊样品制备技术,可探测材料中原子分布、晶体缺陷等信息,实现材料内部三维方向超高分辨率图像呈现,并通过搭配能谱仪,实现元素成分的定量分析。
与此同时,公司通过电子辐射损伤对比试验,在研究辐射损伤理论模型的基础上掌握低剂量低辐射的透射电镜技术,使得辐射损伤最小化,使失效分析结果更为准确。基于以上技术,公司可完成分辨率小于 0.10 纳米的高分辨透射电镜成像结构检测分析,实现三维晶体管的内部结构和形貌的观测,并针对各类型材料样品掌握适当辐射剂量的检测分析技术。
7)晶体管级纳米探针分析技术
先进制程芯片的复杂电路设计及高集成度对失效分析的电性测试提出更高要求,传统光学探针分析技术限于微米级分辨率与微米级的物理移动,无法满足先进制程背景下对检测分析的高精度要求。公司目前已掌握晶体管级纳米探针分析技术,该技术将纳米机械手探针台与扫描电镜或聚焦离子束系统有机结合,通过纳米机械手的精准操作,可指挥直径低于 14 纳米的探针移动,完成芯片最小单元晶体管、像素点、金属布线的扎针,实现扎针的移动精度可小于 3 纳米。
同时,该技术还具备高分辨率的失效定位功能,实现芯片内部的晶体缺陷和异质结构的分析。通过以上技术,公司可高效精确地测量单个晶体管电阻、电容电学参数,实现低于 1 皮安的超低电流测试能力,该技术可适用于先进工艺制程 FinFET 漏电流、光电二极管暗电流、OLED 像素漏电电流等器件分析,解决了传统分析方法无法达到的高精度测试要求。
8)高精度材料表面微区检测分析技术
在生产和制造半导体产品的过程中,半导体企业通常需要对材料的表面进行高精度检测与分析,尤其包括各种薄膜、异物和局部微区的表征、检测、分析与判断,检测过程中所需的高灵敏度检测环境、表面微区污染分析识别以及大量数据处理等,均对表面分析带来较大的挑战。
公司已掌握基于光谱、能谱、质谱的多种高精度表面微区检测分析技术,通过确定标准测量方法、自行制备标准样品进行比对等方式提高表面分析的数据质量与检测效率,结合 X 光电子价态分析、俄歇电子表面分析、二次离子质谱分析等多种技术手段,实现对表面微区的高精度分析和检测,实现对微量元素和污染物的高灵敏度分析,探测范围可达到 ppb(十亿分比浓度)或 ppm(百万分比浓度)级别,并可通过积累的材料分析图谱案例库进行对比数据分析,有效精准地进行元素判别。
通过以上技术,公司可提供样品表面厚度 1 纳米以内的成分分析、0.8 微英寸线径有机污染物判别等一系列检测分析,协助客户更加全面、准确地了解材料表面的性质和组成,帮助其更好地解决表面污染、异物、化学反应产物等问题,提高产品的质量和可靠性。
9)半导体芯片焊盘检测分析技术
半导体芯片的焊盘质量对晶圆级封装的成功率至关重要,因此半导体制造企业需要对铝焊盘进行高精度、高效率的检测,以确保焊盘质量符合标准,避免焊盘缺陷和氧化导致的后续失效和故障。
公司基于铝焊盘可能出现的失效现象,建立焊盘质量数据库,提供一整套包括光学检测、扫描电子显微检测、俄歇电子能谱分析以及透射电子显微分析的焊盘质量检测技术,分析焊盘表面氟/氯/氧元素分布情况,快速精准地判定晶圆铝焊盘质量是否合格。公司基于上述技术并结合掌握的焊盘质量数据库,能够有效地判定晶圆铝焊盘的质量是否合格,提高了焊盘的质量稳定性和生产效率,为客户提供了防污染和防腐蚀性工艺的解决方案。
10)高密度印刷电路板开路失效定位分析技术
高频高速印刷电路板由于设计兼容性、上下层连接的通孔位偏移问题和材料热应力翘曲开裂等原因,容易出现开路问题,迅速锁定失效部位成为半导体企业亟需解决的难题。公司掌握的印刷电路板开路失效定位分析技术通过结合千兆赫兹时域反射(TDR)和纳米 CT 断层扫描分析结合技术,开发出先运用 TDR 初步侦听盲孔开路位置,再结合纳米 CT 精确成像分析,最后通过离子束切片方式提取出开路线路的失效图像进行根因分析的一系列检测分析方案。
该技术解决了普通方法难以进行定位的问题,公司在印刷电路板开路失效定位精度达到 500 纳米,界面开路缝隙宽度精度可达到 1 纳米,可实现高密度印刷电路板盲孔开路检测的高准确度和高效率的目标。
11)激光芯片失效分析技术
近年来激光器市场快速发展拉动激光芯片需求,激光芯片例如 VCSEL 光芯片在外延多层结构及材料分析领域需要高分辨率的透射电镜分析,但由于外延膜层可能多达上百层,对于精准定点制备样品及分析微量元素有较高的要求,同时制备 VCSEL 光芯片等三维结构样品的难度较大。公司通过建立特殊制样技术和流程,运用平面透射电镜加截面透射电镜技术成功实现三维结构的透射电镜样品制备,解决了光芯片发光失效定位后及透射电镜样品制备无法准确定位的技术难点问题。
此外,公司结合二次离子质谱技术可实现对光芯片外延层中元素扩散的检测。基于上述激光芯片失效分析技术,公司可满足 VCSEL 光芯片关键氧化铝膜层质量分析需求,提供小于 1nm 深度分辨率的定量分析结果,并且能够检测 ppm级元素在布拉格反射层扩散问题,有效地解决结构分析及失效分析问题。
12)LED 及 Micro LED 芯片测试及表征技术
随着 LED 芯片尺寸的微型化发展,尤其是 Micro LED 微缩制程、巨量转移等技术瓶颈的突破,但小间距的封装与集成导致散热难度增加,巨量转移过程中可能会导致产品的损坏或失效,同时也会产生微小的位移或旋转等问题,传统失效分析技术难以满足微小间距和小尺寸的发展要求。
此外,Micro LED 芯片中数百万个 LED 单元需要具有相同的亮度和色彩,材料的高度均匀性和一致性要求对检测掺杂工艺稳定性的材料表征分析要求更高。一方面,公司掌握的 CT 分析与数据处理方法可判定封装间距距离,红外热成像技术可对散热问题进行定位与诊断;另一方面,公司通过二次离子质谱分析数据可对 Micro LED 芯片实现高精度定量分析,并通过公司自行研制的三五族材料标准样品确定 LED 材料组成分和掺杂等信息,帮助工程师优化外延生长和制备过程,控制 LED 单元之间的差异,确保显示画面的一致性。基于以上技术,公司可实现针对LED及Micro LED芯片的高精密定量分析,提供精确的掺杂工艺对比分析解决方案。
13)基于算法的光学图像识别 IMC 覆盖率分析技术
在芯片封装过程中,焊线键合是将芯片与封装材料连接的重要步骤,焊线键合区的金属间化合物(IMC)覆盖率是评估焊线键合质量的关键指标。传统的 IMC覆盖率分析方法存在人为判定不准确、分析效率低等问题。公司自主研发的 IMC 覆盖率分析技术,运用算法模型,并通过光学成像系统实现自动对焦及拍摄,继而对光学图像进行识别和处理,快速准确地分析焊线键合区的 IMC 覆盖率,避免了传统方法中人为判定不准确、分析效率低等问题,提高了 IMC 检测效率和分析准确性,实现对焊线键合质量更有效评估与高效监控。公司掌握的该项技术具备铜铝化合物、金铝化合物的算法模型,可为客户工艺部门提供及时反馈和控制建议,提高焊点可靠性与芯片质量。
14)第三代半导体 PN 结漏电失效定位技术
第三代半导体(碳化硅、氮化镓)功率器件已实现广泛应用,但外延工艺可能存在的晶体位错将导致 PN 结漏电失效,这是功率器件面临的关键问题,尤其是在高电压应用中,该问题将严重影响功率器件的可靠性和安全性,制造商需通过快速有效的失效分析锁定缺陷。
公司通过研发已掌握针对第三代半导体的 PN 结漏电失效定位技术,针对高电压漏电情形,公司可运用多种高分辨率分析技术,如高压模块激光开封技术、高电压热成像穿透定位技术、高电压微光光电成像分析以及单个晶体管沟槽内部纳米探针定位,结合电性失效分析和物性失效分析工作流程,快速、精确地定位PN 结漏电失效的位置和原因。通过上述技术,公司可实现 3,000V 高电压的失效定位,有效解决第三代半导体 PN 结漏电失效的定位和分析问题。
15)先进封装芯片的破坏性物理分析技术
破坏性物理分析技术(DPA)旨在采用物理手段对芯片进行破坏性分析评估芯片的可靠性和真实性能,但检测过程尤其是样品制备可能对芯片造成额外损伤,导致难以真实准确分析评估结果,尤其是先进封装技术的普及和不同材质特性材料的堆叠,也对 DPA 技术提出了更高要求。针对先进封装芯片,公司通过大量研发投入,已掌握一系列样品预制备和样品制备技术,综合运用行业内领先的激光开封、超声波切割、金刚石抛光、热应力缓释等技术手段,确保样品制备过程中对芯片造成的额外损伤最小化。
公司目前已全面掌握倒装、凸点、晶圆级封装、2.5D 封装、3D 封装、混合键合封装等技术的制备和分析方案,为高端芯片封装技术的评估提供了有效手段,可保障检测分析结果的真实准确性,提升先进封装技术的可靠性和性能,加速其在行业中的应用。
16)环境及老化可靠性检测分析技术
半导体芯片和电路板在使用过程中会受到各种环境因素和老化影响,导致可靠性下降和失效,这对产品的性能和寿命产生负面影响,因此需要进行环境及带电老化可靠性分析,以提前发现缺陷和问题,改进设计和工艺,保证产品的可靠性和稳定性。公司已掌握 CPU 级别的可靠性检测分析能力,可实现独立温控,根据芯片实际温度进行更为准确的环境模拟实验,达到更加精准的检测效果,并根据二进制分析判断芯片在试验后的可靠性水平。
公司目前已建立的完整实验能力与标准测试流程,可提供包括以 JEDEC 标准、AEC-Q100 标准等各类行业标准为依据的可靠性测试服务,对芯片及印刷电路板等进行环境测试和老化测试,并能够根据客户的产品应用场景,提供相适应的可靠性实验设计方案,并结合公司的先进的失效分析技术,提供一站式的从可靠性实验到失效分析的高附加值分析服务。
17)模拟静电可靠性测试分析技术
半导体芯片和电路板等元器件在运输、生产、使用过程中可能会受到静电放电的影响,导致元器件失效,影响设备性能和可靠性,因此需要进行静电测试来评估元器件的静电防护能力和设计的合理性。公司在静电测试分析领域具备丰富的技术能力,提供从芯片到系统模组的静电可靠性测试,满足各种类型的静电场景,包括人体放电、机械放电、组件充电、闩锁效应、静电枪等。
通过超快速传输线脉冲测试,能够呈现完整的失效过程。公司可提供一次性测量高达 2,304 个管脚的静电测试,适用于大尺寸芯片高通量的静电测试,可有效提高检测效率。同时,公司搭建了符合车规 AEC-Q100、IEC 61000 标准的静电测试环境,对芯片到系统模组的静电可靠性进行全面的测试和分析。
(2)样品制备技术
由于半导体产业的快速发展,芯片封装技术的迭代、新材料的运用等都对样品制备提出更高要求,且在失效分析中,失效样品通常数量极少,样品制备稍有不慎,则有可能引入新的缺陷造成失效分析结果的失真,造成失效信息的丢失。因此,样品制备环节在检测分析过程中至关重要。公司目前已在该领域掌握一系列核心技术,可针对各类型产品进行高效快速的样品制备:
1)高精度研磨抛光制样技术
在实验过程中,样品需要进行高精度的机械研磨和抛光操作,以及对关注位置进行精确的塑封固定,制备过程中容易出现样品损坏或制备失败等问题,且传统的制备方式时间长、效率低。公司掌握机械研磨、离子研磨以及抛光技巧,一方面,公司技术人员根据样品性质和测试目的选择合适的研磨抛光方式,以保证样品制备的效率与成功率,另一方面,公司通过各类型打标方式,可实现微米级别的精准定点截面切割,为后续定点部位的清晰观测奠定基础。
此外,公司自主研发了各类研磨治具,满足多种尺寸、多角度固定、非磁性的导电样品台,同时整合剖面研磨和扫描电镜于同一个样品台上,有效保留样品原始的本真结构及形貌。公司掌握的高精度研磨抛光样品制备技术解决了制备过程中的样品位移和二次污染、样品表面的伤害和污染、制备效率低等问题,大规模应用于硅基芯片、MEMS 传感器、三五族芯片、第三代半导体芯片、印刷电路板、被动元器件、金属零部件等。
2)高精度开封制样技术
芯片失效分析通常需要将封装体打开,以便对芯片进行内部结构的观察和分析,但开封过程中容易导致芯片过腐蚀、封胶残留,甚至对芯片本体造成损伤,同时,开封需要保证样品质量的稳定性和一致性。公司针对不同封装类型的芯片,掌握多种特定的开封制样技术,研究开发了一系列开封方法和化学溶液,通过化学辅助的研磨开封、化学腐蚀、激光开封等技术,能够高效、精准、安全地开封各种封装结构的芯片,大幅减少开封过程中对芯片造成损伤,确保裸片的完好性和表面平整度。
公司目前掌握的芯片开封样品制备技术可大规模应用于硅基芯片开封、砷化镓芯片开封、MEMS 芯片开封、金银铜线开封等,保证了芯片内部结构的完整性和原始性,为后续失效分析提供了高质量的样品。
3)芯片精准去层技术
先进制程芯片的多层结构的复杂性和精度要求高,传统的机械研磨去层技术存在错层、损伤介电层等问题,难以满足完整去层制备和后续分析的需求。公司研发多种手段结合的去层方案,通过交互使用不同的机械研磨、化学刻蚀、离子刻蚀等技术,在研制特定化学溶液以及改造特定治具的基础上,配合高分辨率光学显微和电子束扫描显微技术,针对芯片多层结构中的各膜层进行精准均匀的剥离,实现平面准确定位,尤其是公司掌握的等离子体聚焦离子束(In-SituPFIB)技术可实现对刻蚀深度和位置的精确控制,以达到制备指定膜层位置的目的。
公司目前掌握的精准去层技术已成功应用在 FinFET 工艺芯片分析上,实现在最小单元晶体管、像素点、金属布线的纳米探针等分析制备,有效提高了样品制备的精准度和效率。
4)聚焦离子束制样加工技术
随着半导体纳米技术的不断发展,针对半导体样品的检测分析通常可能聚焦于纳米微区级别,相较于机械研磨等制样方式,通过聚焦离子束加工可实现微区级的精准局部定位与切割,但由于聚焦离子束加工的不可逆性,其对样品的破坏性伤害较大,且加工后的样品本身容易存在材料损伤与表面二次污染。
公司研发了一系列双束聚焦离子束制样技术,通过离子束、电子束、纳米机械手、辅助气体等结合制备方案,并基于特定的参数设定与操作技术,提供纳米级高精度、高效率刻蚀速率、芯片设计版图导入定位等能力,实现纳米级别的制样技术,同时公司还成功解决常规透射电镜样品制备导致的样品非晶化问题。基于上述技术,公司可对微观缺陷进行精确定位和纳米级制备,尤其是对三维晶体管等复杂结构的制备,可达到高精度和非接触性的制样效果,为透射电镜分析提供了精准样品制备的前提。
5)低温原子沉积硬质保护膜制备技术
透射电镜样品在电子束辐照下容易发生变形或塌陷,使得样品外观失真,因此需要保护温度敏感样品在高温下不发生形变或塌陷,尤其是先进制程下所使用的低温光刻胶,透射电镜样品制备过程需对温度和压力条件进行匹配控制,以避免低温光刻胶样品形变失真。
公司研发的低温原子沉积硬质保护膜制备技术可有效解决上述问题,在低温下利用前体分子进行表面化学反应,在样品表面均匀地沉积厚度均匀的薄膜,具有高精度、低温度、高均匀性、良好的耐用性和化学惰性等特点,且低温镀膜过程不会影响样品的形变。公司掌握的低温原子沉积硬质保护膜制备技术可用于保护透射电镜样品不发生变形或塌陷,有效保持样品的原始外观,提高了样品的分析和研究结果的准确性。该类技术可有效保护先进制程下低温光刻胶的原始状态,以达到最佳观测效果。
6)超声波切片制备技术
在切割先进制程芯片时,传统金相研磨切片技术由于机械应力的影响容易对芯片的金属层和介质层产生二次伤害,导致工程师误判。同时,需要耗费大量的时间和劳动力来进行切割和抛光过程。公司掌握的超声波切片制备技术通过高频次低应力的锤击效应,能够切割不同硬度的复合材料,并且可以减少对多孔超低介电材料的损伤,提高切割能力,同时通过减少摩擦,防止产生毛刺和划痕,具有高效、精准、可靠的特点。
公司通过研发与积累获取适用于不同半导体样品的超声波切割参数,提高了截面观察的效率与准确度。公司掌握的该类技术目前已大规模应用在复杂脆性芯片结构如 3D Chiplet封装等,解决了传统金相研磨切片技术易产生二次伤害、使样品结构变化和失真等问题,实现了高效、准确的样品制备,为后续的分析和研究提供了更精确的定量效果。
(3)设备治具加工改造技术
由于各类型样品的材料结构、失效模式等均存在差异,对不同样品的检测观察需求有所不同,且样品在同一类设备检测下可能受到的干扰或污染各不相同,因此在完成对特定类型样品的检测过程中,公司基于特定的测试需求对相关的设备治具进行一定的加工改造。一方面可实现精确度更高的观测结果,另一方面对样品台、治具等相关要件的独特性改造可提高公司检测效率,降低检测成本。
如公司对样品台及显微镜系统改造,通过调整支撑台与支撑杆、载物台至特殊角度,可实现在测试分析时大范围地调整样品与水平面的倾转角,从而可根据实际需要进行扫描电镜工作模式与透射电镜工作模式之间的切换,解决透射式工作模式尚无合适样品台且原本模式切换操作复杂的难题。再如,在对窄侧壁样品进行光电子能谱测试时,公司通过对样品夹具进行特种金属材料的镀层,实现了有效屏蔽来自非样品测试截面的干扰信号,保障检测结果的准确性。
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