解决方案
Window to the Nano World
探索半导体结构
半导体行业生产用于电子设备和计算机系统的核心元件,成为现代技术的基础,并在全球工业和技术进步中发挥关键作用。主要半导体产品包括集成电路(IC)、存储芯片(如DRAM和NAND),以及处理器(包括CPU和GPU)。
半导体芯片由数十亿个紧密集成到极小区域的晶体管和电路结构组成。为实现设备性能稳定,每个组件必须精确制造并精确互连。由于半导体器件具有微观尺度和结构复杂性,通过高度受控的制造工艺最大限度地减少缺陷至关重要。
通过离子铣削制备半导体表面或横截面,并使用SEM进行观测,可准确识别缺陷深度和失效位置,从而实现详细的根因分析和工艺优化。
IP-10KCOXEM的IP-10K是一种用于精确截面和表面制备的氩离子梁抛光系统。利用桁架离子铣削,该系统可生成清洁且无损的表面,以实现高质量的SEM观测。由于氩气具有化学惰性,因此该过程可最大限度地减少不需要的化学反应,从而对半导体材料进行更可靠的组成和结构分析。
- 样品制备过程
对于大面积平磨,样品首先嵌入环氧树脂中,并进行机械抛光,以暴露均匀的铣削表面。由于平磨仅去除细表面层,过大的表面粗糙度可显著降低铣削效果。
COXEM建议在平磨前将样品表面的粗糙度控制在1微米以下,以实现最佳抛光效果。
步骤1 将样品切成合适的尺寸,并固定在夹子中,使其贴合在模具内。
步骤2 根据推荐比例将冷敷树脂和硬化剂混合。
步骤3 将样品放入模具中,将混合环氧树脂倒入模具中。
步骤4 让环氧树脂在室温下完全固化,然后从模具中取出硬化的样品。
步骤5 从粗抛光到细抛光阶段进行机械抛光,直至表面表面粗糙度低于1微米。
步骤6 抛光后,将样品安装到平底铣架上进行离子铣削。
- 离子铣削(IP-10K平磨)
平板铣削支架安装在IP-10K上
使用4千伏离子光束进行了10分钟的平整铣削,其发生角度为88°。离子研磨前,模制样品上的涂层残留物和表面污染物会干扰明确的SEM观测结果。铣削后,表面经过了清洁抛光,显示出其底层结构,清晰度显著提高。
- SEM图片
对样品的相同区域进行了离子铣削前后的比较。离子研磨前,表面残留着机械抛光和残留抛光污染物的划痕,难以清楚地观察焊球横截面。
离子束研磨后,表面污染物和抛光划痕被有效去除,使得焊球内部的颗粒边界被更清晰地观察到。
- 其他图片
[芯片]
[焊球]
[MLCC]