無錫廣電計(jì)量副總經(jīng)理

        芯片良率就是晶圓上合格芯片數(shù)量與芯片總數(shù)的比值，這個(gè)數(shù)值越大，說明有用芯片數(shù)量越多，浪費(fèi)越少，成本也就越低，利潤越高。芯片制造的每一個(gè)階段，從晶圓制造、中測、封裝到成測，每一步都會(huì)對(duì)總良率產(chǎn)生影響。

        芯片良率如此重要，全行業(yè)都非常關(guān)注，晶圓廠、IC設(shè)計(jì)企業(yè)、半導(dǎo)體設(shè)備和材料廠商，以及行業(yè)科研機(jī)構(gòu)都在進(jìn)行各種研究探索，為提升芯片良率添磚加瓦。在此背景下，分辨率可達(dá)到原子尺度的電子顯微技術(shù)，如透射電子顯微鏡（TEM）等，就成為了芯片制造工藝監(jiān)控、失效分析、良率提升、工藝研發(fā)和失效分析不可少的工具。

        在工業(yè)發(fā)展中，電子顯微鏡是工業(yè)的“眼睛"，尤其是高科技相關(guān)領(lǐng)域的工業(yè)應(yīng)用中，電子顯微鏡可以說具有極其重要的地位。電子顯微鏡常見的主要有三種，分別是透射電子顯微鏡（TEM）、掃描電子顯微鏡（SEM）和聚焦離子束電子顯微鏡（FIB）。透射電子顯微鏡（TEM）曾被《科技日?qǐng)?bào)》評(píng)為制約我國工業(yè)發(fā)展的35項(xiàng)“卡脖子"技術(shù)之一，可見其在工業(yè)應(yīng)用中具有舉足輕重的地位。

        在芯片領(lǐng)域，為了不斷提升芯片性能，制造商們需要將芯片內(nèi)部的晶體管陣列設(shè)計(jì)得如同城市網(wǎng)絡(luò)般復(fù)雜紛繁，達(dá)到在芯片中容納更多晶體管的目的。因此，晶體管尺寸被設(shè)計(jì)得越來越小，它們之間的距離也靠得越來越近。如此精密的設(shè)計(jì)與排布，也令到行業(yè)遇到一個(gè)難題：如何才能在不破壞芯片的前提下，去觀察芯片的內(nèi)部結(jié)構(gòu)？電子顯微鏡的應(yīng)用，讓工程師們能夠看清楚芯片的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，確保完工的芯片結(jié)構(gòu)與最初的設(shè)計(jì)相吻合。

        在半導(dǎo)體制造領(lǐng)域如芯片的晶圓制造領(lǐng)域，電子顯微鏡通常會(huì)作為新工藝研發(fā)、量產(chǎn)導(dǎo)入驗(yàn)證、量產(chǎn)工藝監(jiān)控、量產(chǎn)良率提升和失效分析的分析手段，電子顯微鏡的使用，貫穿于大部分關(guān)鍵的芯片晶圓制造工藝段，如刻蝕、薄膜生長等工藝段，可以說，電子顯微鏡是工程師的眼睛，工藝監(jiān)控和調(diào)整，時(shí)刻離不開電子顯微鏡的輔助。

        除了應(yīng)用在半導(dǎo)體制造領(lǐng)域外，電子顯微鏡還在半導(dǎo)體設(shè)備研發(fā)、新材料研發(fā)、新型微納器件研發(fā)制造等領(lǐng)域具有非常廣泛的應(yīng)用。

        在半導(dǎo)體設(shè)備研發(fā)領(lǐng)域，尤其是刻蝕設(shè)備和薄膜生長設(shè)備的研發(fā)，電子顯微鏡也充當(dāng)了工程師的眼睛，是工程師驗(yàn)證設(shè)備性能的關(guān)鍵分析手段。

        在新材料研發(fā)領(lǐng)域，如鐵電材料、超導(dǎo)材料、新型電極材料、特種合金材料的研發(fā)等，電子顯微鏡也是關(guān)鍵的分析手段，可以借助電子顯微鏡的電子衍射、電子能量損失譜、電子能譜儀、高分辨成像等從極微觀的角度來分析材料的基本特性，包括原子組成、原子構(gòu)效關(guān)系、晶體結(jié)構(gòu)、微區(qū)化學(xué)成分等，從而指導(dǎo)新型材料的研發(fā)。

        在新型微納器件研發(fā)制造領(lǐng)域，如半導(dǎo)體器件MEMS、激光器芯片、量子芯片等，電子顯微鏡也是輔助人們進(jìn)行微納結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、解剖、性能優(yōu)化和量產(chǎn)良率提升的關(guān)鍵手段。

4nm制程晶圓級(jí)TEM分析圖

        在晶圓制造工藝分析方面，可以提供4nm及以上先進(jìn)制程晶圓制造工藝分析、存儲(chǔ)芯片晶圓制造工藝分析等；

        在芯片失效分析方面，可以提供芯片失效點(diǎn)位置微觀形貌及微區(qū)成分分析，包含漏電、短路、燒毀、異物等異常失效點(diǎn)位的平面制樣分析、截面制樣分析以及平面轉(zhuǎn)截面分析。包含形貌觀察、尺寸量測、微區(qū)成分分析，可精準(zhǔn)到1.0 nm以內(nèi)；

        在芯片逆向分析方面，可以提供各種半導(dǎo)體器件關(guān)鍵微納結(jié)構(gòu)的解析能力，包括關(guān)鍵工藝結(jié)構(gòu)解剖、尺寸量測、微區(qū)結(jié)構(gòu)成分分析等；

        在封裝工藝分析方面，可以提供封裝工藝異常分析，如TSV孔、Via孔、RDL布線層、凸點(diǎn)等異常分析；在半導(dǎo)體工藝分析方面，可以提供刻蝕設(shè)備工藝、成膜設(shè)備工藝的異常分析；

        在材料分析方面，可以提供高分辨原子級(jí)成像分析、微區(qū)材料成分定性分析、晶格缺陷分析、析出相分析等。