高階製程的全方位分析解決方案MA+SA+FA+RA

作者 : 汎銓供稿

以先進製程研發為例,研發能否順利成功,過程中的各項分析佔有決定性的角色,迅速、正確且精準的分析結果將使研發事半功倍,站穩領先地位;反之則事倍功半,甚至以失敗收場。

完整的產業鏈支援加上堅實的研發能量,使得半導體產業成為台灣經濟成長最重要的火車頭。以先進製程研發為例,研發能否順利成功,過程中的各項分析佔有決定性的角色,迅速、正確且精準的分析結果將使研發事半功倍,站穩領先地位;反之則事倍功半,甚至以失敗收場。半導體產業的「高階製程領航者」汎銓科技,以十年磨一劍的決心與毅力,在成立第16年,拉開材料分析(MA)、表面分析(SA)、故障分析(FA)與可靠度分析(RA)等四項服務的序幕,同時正式躍上資本市場與全方面分析服務的舞台。

汎銓科技深耕材料分析技術,其TEM優異的分析品質已受到國際眾多重要客戶的肯定,其中在第一代半導體的先進邏輯製程研發中佔有越來越重要角色的超低介電材料(Low K)與極紫外光(EUV)光阻,受限於這兩種材料對與電子交互作用極其敏感的特性,分析過程中因電子束照射而造成結構變形或損毀是無可避免的,汎銓領先同業開發一獨創的超低損傷試片製備工法,將分析結構以牢不可破的鎧甲保護住,提供客戶正確的TEM分析結果,其卓著的試片保護工法——「利用低溫真空鍍膜技術(ALD)保護脆弱材料」——也在2020年獲得專利的認證。圖1為汎銓利用TEM與EDS分析三星(Samsung)智慧型手機各世代應用處理器的結果,FinFET結構與材料化學成分分佈都能清楚地觀察到。

 

圖1:汎銓TEM與EDS分析Samsung各世代應用處理器結果(Exynos 9630, 8nm; Exynos 8895, 10nm;Exynos 7420, 14 nm)。

 

汎銓材料分析的另外兩項亮點為截面FIB與SEM分析,針對不同試片材質的特性與結構,提供各式分析套餐方便客戶選擇。針對材料成份相近的多層薄膜,如VCSEL的DBR,搭配先進影像拍攝技術的SEM,可以將傳統SEM拍攝難以分辨的薄膜層次清楚地呈現出來;對於離子佈植的空間分佈,汎銓開發出具高空間解析度的能量過濾SEM (FESEM)技術,提供客戶取得快速且高品質結果的選擇。圖2是利用FIB分析Samsung BSI image sensor的截面圖,Microlens、Color filter,以及Photo diode結構都能清楚觀察到,利用搭配在原子力顯微鏡上的掃描電容功能,可以觀察到Photo diode內的PN分佈狀況。

 

圖2:汎銓FIB、AFM以及SCM分析Samsung BSI image sensor結果。

 

近年來,因應高頻射頻與高壓元件等應用所催生的第二代與第三代半導體方興未艾,汎銓科技自然不能缺席,於2019年底超前佈署擴展表面分析服務,將服務客戶廣度擴展到第二代與第三代半導體產業,其中最受矚目的是一舉購置四台最新所費不貲的高階二次離子質譜儀(SIMS),設備經過最佳化調教,具有目前同業最低的偵測極限,滿足對量測微量元素準確度極其挑剔的高階客戶;表面分析另一個亮點是,汎銓引進同業唯一的角分辨X光射線電子能譜(ARXPS),讓分析即使薄如10nm厚度的薄膜的化學組成易如反掌;表面分析服務還包含針對有機物化學組成分析的FTIR與奈米級表面形貌分析的AFM,提供客戶完整的表面分析需求。

延續2019年開展的表面分析,汎銓科技乘勝追擊,2021年針對超越摩爾定律(More than Moore)的需求,全面強化並續航故障分析的能量,一方面添購最新的高階故障分析機台外,也將實驗室服務據點延伸到有IC設計聚落之稱的竹北台元科技園區內,實現園區內服務(Service in campus),提供更有競爭力的服務品質。

故障分析技術就猶如IC晶片的偵探,在非破壞先進封裝體分析上,汎銓引進三套最新高階機台,超高頻的太赫茲時域反射儀(THz-TDR),能針對目前分析最束手無策的Open狀況,實現5μm的故障點定位精準度。圖3左上圖是利用THz-TDR量測的一個實例;對於短路/高阻抗故障情形,鎖相熱放射偵測系統(Thermal EMMI)以其絕倫的靈敏偵測器可定位出故障點的三維位置;如何在不破壞晶片封裝情況下看見故障點位置附近狀況,那就得藉由汎銓最新的超高空間解析度3D X-Ray,輕鬆辨認微小如0.5μm的缺陷;晶片級故障點定位則利用具有高影像解析的高敏感InGaAs,讓即使只有數奈安培的微漏電無所遁形,圖3右上圖是利用高敏感InGaAs量測的一個實例;Nanoprobe是量測單一電晶體電性的唯一方案,汎銓引進能支援到5nm節點電性量測的Nanoprobe,搭配EBIC與EBAC功能,能進一步提升故障定位的精準度至50~100nm,大大地提升接續材料分析的把握度;圖3下圖是利用汎銓最新Nanoprobe量測Samsung 5nm節點的結果;晶片設計完成或改版送交晶圓廠正式製造前,電路功能的驗證與偵錯極其重要,汎銓提供一時效性高且低成本的電路修補服務,確保電路設計符合預期,近期更將電路修補可支援的節點一舉突破到最新的5nm節點。

 

圖3:(左上) THz-TDR分析結果;(右上)高影像解析的高敏感InGaAs分析結果;(下) Nanoprobe分析Samsung 5nm節點結果。

 

為強化與客戶研發的黏著度,汎銓在2021年第四季於台元科技園區內,強勢推出客戶引領期盼的可靠度分析,替同年初已強化的故障分析服務再添加推升新動力。新建置的可靠度分析項目將著重於深化與主要客戶在故障分析上的合作關係,延伸分析服務的深度與廣度,服務項目以半導體類產品為主,PCB與模組測試為輔,包含靜電放電試驗、晶片產品壽命試驗與環境應力試驗相關驗證。

汎銓可靠度分析服務環境應力試驗設備選擇,均採用國際一線品牌。在車用PCB驗證模擬上,可提供國內少數符合歐洲車規的嚴苛溫度條件,協助客戶在產品轉型上超前部署,透過專業整合服務工程人員評估規劃,設計硬體,提供最佳化最省成本的方案給客戶,確保驗證過程的正確性與品質保證。

除了積極持續建置高階分析機台外,靠著多年經驗累積與自我研發,汎銓科技以超群的全方位分析技術工法領先同業,獲得多位國際重要客戶的認同,相關工法也將陸續申請專利,佈建汎銓的專利保護網。

身為半導體高階製程領航者的汎銓科技,深黯半導體產業脈動,在2021年第四季完成可靠度服務的建置後,正式拉開全方位服務的序幕。透過各項分析的相互連結與支援,深化與客戶長期合作的關係,展現其高瞻遠矚的企圖心,在高階設備與汎銓工程師的完美搭配下,提供更有競爭力的服務品質給客戶,成為客戶最佳的研發夥伴。

汎銓科技:www.msscorps.com

本文同步刊登於《電子工程專輯》雜誌2021年12月號

 

 

 

 

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