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半导体测量应用

半导体是现代生活的支柱。从智能手机和电动汽车到人工智能系统和工业自动化,它们为超过90%的电子设备提供动力。随着芯片复杂性增加和微型化持续发展,半导体测量对于确保生产中的高产量、高质量和可靠性变得至关重要。

什么是半导体测量?

半导体测量是贯穿半导体制造流程的科学,用于测量半导体的物理特性、结构和性能。测量技术能够在纳米级别实现紧密的工艺控制,从晶圆测量半导体加工中的厚度测量到最终芯片测试。
随着设备变得越来越小且复杂,即使是微小的结构缺陷或尺寸偏差也可能影响性能,因此精确的测量成为半导体制造中不可或缺的一部分。

半导体测量是贯穿半导体制造流程的科学,用于测量半导体的物理特性、结构和性能。测量技术能够在纳米级别实现紧密的工艺控制,从晶圆测量半导体加工中的厚度测量到最终芯片测试。
随着设备变得越来越小且复杂,即使是微小的结构缺陷或尺寸偏差也可能影响性能,因此精确的测量成为半导体制造中不可或缺的一部分。

What is semiconductor metrology?
Semiconductor manufacturing workflow

半导体制造流程

半导体制造是世界上最先进、最精确的工程工艺之一。其核心是将原材料转化为复杂的微芯片,为现代技术提供动力。测量技术在整个芯片生命周期中都至关重要。

晶圆制造
Wafer fabrication

将纯硅转化为晶圆,这是所有晶体管结构的基础,也是半导体芯片制造的基石。关键的晶圆测量需求包括:

  • 平整度
  • 共面性
  • 缺陷
  • 粗糙度
前端工艺
Front-end processing

晶圆经过数百甚至数千个高精度步骤,形成复杂的晶体管结构,从而定义芯片的功能。在生产测量中,检测缺陷和控制结构参数对于创建晶体管架构至关重要。关键参数包括:

  • 沉积厚度
  • 刻蚀深度与轮廓
  • 掩模关键尺寸
  • 缺陷
  • CMP 垫片与调节器
Front-end processing
后端工艺
Back-end processing

晶圆被切割成单个芯片,然后进行封装和测试,以确保适当的保护、可靠的电气连接和预期的性能。后端工艺中使用的先进测量工具包括:

  • 晶圆切割
  • 芯片粘附与安装
  • 组件共面性
  • 测试标记
  • 标签与标记

应用

晶圆制造

第三代材料

这些材料能够承受更高的温度、电压和辐射水平,是可再生能源和高功率设备等先进测量制造应用的关键。

Wafer fabrication; Diamond

钻石

钻石的生长模式对其性能至关重要。形态测量对于评估其结构至关重要,目标是精确到微米甚至纳米级别的尺寸。在这里,干涉测量法证明了其价值——它擅长捕捉高纵横比和陡坡表面的细节,确保测量的准确性并最小化测量误差。

钻石的生长模式对其性能至关重要。形态测量对于评估其结构至关重要,目标是精确到微米甚至纳米级别的尺寸。在这里,干涉测量法证明了其价值——它擅长捕捉高纵横比和陡坡表面的细节,确保测量的准确性并最小化测量误差。

Wafer fabrication; Diamond

碳化硅(SiC)

通过化学气相沉积(CVD)生产的 碳化硅 晶圆需要进行地形评估,以评估晶格生长的均匀性。为此,干涉测量技术特别有效,能够在超光滑表面且高度不同的情况下提供高精度测量。这种方法为 SiC 晶圆生产中的质量控制提供了重要的见解。

通过化学气相沉积(CVD)生产的 碳化硅 晶圆需要进行地形评估,以评估晶格生长的均匀性。为此,干涉测量技术特别有效,能够在超光滑表面且高度不同的情况下提供高精度测量。这种方法为 SiC 晶圆生产中的质量控制提供了重要的见解。

Wafer fabrication; Silicon Carbide
Wafer fabrication; Perovskite

钙钛矿

钙钛矿的表面粗糙度与其制造质量密切相关。对于这种异常光滑的材料,干涉测量法是首选的测量技术,因为其测量噪声低,可低至 0.01 纳米。

钙钛矿的表面粗糙度与其制造质量密切相关。对于这种异常光滑的材料,干涉测量法是首选的测量技术,因为其测量噪声低,可低至 0.01 纳米。

Wafer fabrication; Perovskite
Front-end; Film thickness

前端工艺

薄膜厚度

薄膜厚度是半导体加工中最关键的参数之一。精确的薄膜厚度控制能够确保晶体管的最佳性能和电气隔离。Sensofar 的 S neox 可以使用光谱反射法和干涉测量技术,精确测量从 50 纳米到数毫米的薄膜厚度。
干涉测量是测量微米厚薄膜和类似台阶高度结构的最佳技术,精度可达纳米级别。光谱反射法是一种快速、非接触且高精度的测量方法,适用于测量 50 纳米到 1.5 微米的薄膜。

薄膜厚度是半导体加工中最关键的参数之一。精确的薄膜厚度控制能够确保晶体管的最佳性能和电气隔离。Sensofar 的 S neox 可以使用光谱反射法和干涉测量技术,精确测量从 50 纳米到数毫米的薄膜厚度。
干涉测量是测量微米厚薄膜和类似台阶高度结构的最佳技术,精度可达纳米级别。光谱反射法是一种快速、非接触且高精度的测量方法,适用于测量 50 纳米到 1.5 微米的薄膜。

Front-end; Film thickness

前端工艺

刻蚀轮廓

刻蚀是半导体制造中的关键工艺,通过选择性地从晶圆上去除材料来形成电路特征。精确的轮廓测量对于保持锥度角和特征完整性至关重要。3D 光学轮廓仪提供了一种非接触、高分辨率的解决方案,通过精确测量刻蚀深度、宽度和整体刻蚀轮廓来监控刻蚀质量。

刻蚀是半导体制造中的关键工艺,通过选择性地从晶圆上去除材料来形成电路特征。精确的轮廓测量对于保持锥度角和特征完整性至关重要。3D 光学轮廓仪提供了一种非接触、高分辨率的解决方案,通过精确测量刻蚀深度、宽度和整体刻蚀轮廓来监控刻蚀质量。

Front-end; Etch profile

前端工艺

CMP 垫片与调节器

化学机械抛光(CMP)用于平整和光滑晶圆表面,以实现均匀的厚度,这是半导体测量和制造中的关键要求。Sensofar 的 S mart 2 已经证明,CMP 垫片通常被严重低估,甚至在仍有超过一半的使用寿命时就被丢弃。请查看案例研究以获取更详细的工艺说明。

Front-end; CMP Pad conditioner
Front-end; CMP Pad conditioner

后端工艺

晶圆切割

通常分为两个步骤(开槽和切割),以防止边缘崩裂。精确的测量确保了工艺效率和芯片质量。Cross KerfWafer Line 系列插件可以根据关键参数提供通过/失败报告,以确定芯片是否可以进行第二次切割。

Cross Kerf plugin
Wafer Groove plugin

后端工艺

焊球检测

倒装芯片封装依赖于精确成型的焊球,以确保信号完整性和散热。精确的半导体测量和制造对于控制焊球的高度、形状和共面性至关重要。SensoPRO 提供了专用的焊球插件,可以检测测量中的所有焊球,并确定其关键参数以实现自动通过/失败报告。

倒装芯片封装依赖于精确成型的焊球,以确保信号完整性和散热。精确的半导体测量和制造对于控制焊球的高度、形状和共面性至关重要。SensoPRO 提供了专用的焊球插件,可以检测测量中的所有焊球,并确定其关键参数以实现自动通过/失败报告。

Bump plugin

例如,最近发表在 MDPI《材料》杂志上的研究表明,3D 光学检测对于检测高密度互连中的封装缺陷至关重要,能够实时提供快速且非侵入性的反馈。

随着设备变得越来越小且功能越来越强大,对精确且可扩展的测量的需求也在不断增长。最近发表在《自然》杂志上的一项研究强调,实现一致的质量需要亚纳米级精度,这进一步推动了行业向先进的混合光学系统发展。

半导体测量设备

现代晶圆厂需要快速、灵活且可靠的半导体测量工具,而 Sensofar 恰好能满足这一需求。

工业 & 研发

非接触式 3D 表面计量仪

table-top-systems

可集成光学测量系统

可集成光学测量系统 解决方案

Integrable Heads portfolio

您的半导体测量专家

随着设备变得越来越小且功能越来越强大,对于精确且可扩展测量的需求也在不断增长。无论您是正在探索半导体晶圆的定义、寻找半导体测量设备,还是在寻找值得信赖的半导体测量行业供应商,Sensofar 都将帮助您保持领先。让我们共同塑造微电子纳米级的未来。

您的半导体测量专家

随着设备变得越来越小且功能越来越强大,对于精确且可扩展测量的需求也在不断增长。无论您是正在探索半导体晶圆的定义、寻找半导体测量设备,还是在寻找值得信赖的半导体测量行业供应商,Sensofar 都将帮助您保持领先。让我们共同塑造微电子纳米级的未来。

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