國(guó)儀量子電鏡在晶圓鍵合界面微空隙統(tǒng)計(jì)的應(yīng)用報(bào)告

一、背景介紹

在半導(dǎo)體制造領(lǐng)域，晶圓鍵合技術(shù)作為實(shí)現(xiàn)芯片集成與封裝的關(guān)鍵工藝，廣泛應(yīng)用于 3D 芯片堆疊、系統(tǒng)級(jí)封裝等先進(jìn)制程。通過(guò)將兩片或多片晶圓在原子層面上結(jié)合，晶圓鍵合能夠?qū)崿F(xiàn)芯片間的電氣連接、機(jī)械支撐以及信號(hào)傳輸，極大提升芯片的性能與集成度。

然而，在晶圓鍵合過(guò)程中，鍵合界面常出現(xiàn)微空隙現(xiàn)象。這些微空隙是指鍵合界面處未完全結(jié)合的微小空洞，其產(chǎn)生原因復(fù)雜，涉及晶圓表面粗糙度、清潔度、鍵合壓力、溫度以及鍵合工藝時(shí)間等多種因素。微空隙的存在嚴(yán)重影響晶圓鍵合質(zhì)量，降低鍵合界面的機(jī)械強(qiáng)度，在芯片工作時(shí)可能引發(fā)應(yīng)力集中，導(dǎo)致鍵合界面開裂，影響芯片可靠性。同時(shí)，微空隙還會(huì)阻礙電氣信號(hào)傳輸，增加電阻，影響芯片的電學(xué)性能。準(zhǔn)確統(tǒng)計(jì)晶圓鍵合界面微空隙，對(duì)優(yōu)化鍵合工藝、提高芯片制造良率、保障芯片長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行至關(guān)重要。

二、電鏡應(yīng)用能力

（一）微觀結(jié)構(gòu)成像

國(guó)儀量子 SEM3200 電鏡具備高分辨率成像能力，能夠清晰呈現(xiàn)晶圓鍵合界面的微觀結(jié)構(gòu)。可精確觀察到鍵合界面是否存在微空隙，確定微空隙的形狀，判斷其是圓形、橢圓形還是不規(guī)則形態(tài)；呈現(xiàn)微空隙的邊緣特征，確定是否存在銳利邊緣或模糊邊界。通過(guò)對(duì)微觀結(jié)構(gòu)的細(xì)致成像，為后續(xù)微空隙統(tǒng)計(jì)提供清晰的圖像基礎(chǔ)，例如，清晰的微空隙輪廓成像有助于準(zhǔn)確識(shí)別和區(qū)分不同的微空隙。

（二）微空隙計(jì)數(shù)與尺寸測(cè)量

借助 SEM3200 配套的圖像分析軟件，能夠?qū)A鍵合界面的微空隙進(jìn)行精確計(jì)數(shù)。在圖像上自動(dòng)識(shí)別并標(biāo)記微空隙，統(tǒng)計(jì)其數(shù)量。同時(shí)，測(cè)量微空隙的關(guān)鍵尺寸，如直徑、長(zhǎng)軸和短軸長(zhǎng)度等參數(shù)。對(duì)不同區(qū)域的微空隙進(jìn)行測(cè)量統(tǒng)計(jì)，分析微空隙的分布情況。例如，計(jì)算單位面積內(nèi)微空隙的數(shù)量以及微空隙尺寸的平均值、標(biāo)準(zhǔn)差等統(tǒng)計(jì)量，評(píng)估微空隙的密集程度和尺寸均勻性。精確的微空隙計(jì)數(shù)與尺寸測(cè)量為評(píng)估鍵合質(zhì)量提供量化數(shù)據(jù)支持。

（三）微空隙與鍵合工藝關(guān)聯(lián)研究

SEM3200 獲取的微空隙統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，結(jié)合實(shí)際晶圓鍵合工藝參數(shù)，能夠輔助研究微空隙與鍵合工藝之間的關(guān)聯(lián)。通過(guò)對(duì)不同工藝條件下鍵合界面微空隙情況的對(duì)比分析，確定哪些工藝參數(shù)的變化對(duì)微空隙的產(chǎn)生和發(fā)展影響顯著。例如，發(fā)現(xiàn)鍵合壓力不足時(shí)，微空隙數(shù)量明顯增多，為優(yōu)化鍵合工藝參數(shù)提供依據(jù)，以有效減少微空隙的出現(xiàn)。

三、產(chǎn)品推薦

國(guó)儀量子 SEM3200 鎢燈絲掃描電鏡是晶圓鍵合界面微空隙統(tǒng)計(jì)的理想設(shè)備。它具有良好的分辨率，能清晰捕捉到鍵合界面微觀結(jié)構(gòu)的細(xì)微特征和微空隙變化。操作界面人性化，配備自動(dòng)功能，大大降低了操作難度，即使經(jīng)驗(yàn)不足的研究人員也能快速上手，高效完成統(tǒng)計(jì)任務(wù)。設(shè)備性能穩(wěn)定可靠，長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)工作仍能確保檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性與重復(fù)性。憑借這些優(yōu)勢(shì)，SEM3200 為半導(dǎo)體制造企業(yè)、科研機(jī)構(gòu)提供了有力的技術(shù)支撐，助力優(yōu)化晶圓鍵合工藝、提高芯片制造質(zhì)量，推動(dòng)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的技術(shù)進(jìn)步與發(fā)展。