半导体材料微结构分析与评价

半导体材料微结构分析与评价

半导体材料微结构分析采用TEM、XRD等技术,评价晶体缺陷、掺杂分布与界面质量。

服务内容

聚焦半导体材料全维度理化特性分析,提供从成分、结构到微观形貌的一站式检测及失效分析服务,核心内容如下:

1. 成分分析:通过EDS、XPS完成半导体材料元素定性定量分析,精准识别成分异常及污染物组成

2. 分子/晶体结构分析:利用FT-IR、XRD、NMR(H1/C13)分析材料分子结构与晶体结构,定位结构缺陷

3. 微观形貌分析:通过DB FIB、FESEM、AFM完成芯片剖面制备、微观形貌观察与尺寸量测

4. 失效分析定制服务:制定半导体物料污染物分析方案,开展芯片晶圆级剖面电子学分析,定位失效机理并提供工艺改进建议

服务范围

覆盖全品类半导体相关材料检测需求,核心服务对象如下:

● 材料类型:半导体材料、有机小分子材料、高分子材料、有机/无机杂化材料、无机非金属材料

● 应用场景:芯片制程工艺优化、材料良率提升、失效机理分析、污染物溯源、新工艺验证

检测标准

遵循半导体材料分析行业通用标准,确保测试结果精准可追溯:

● 成分分析:GB/T 20175(微束分析)、ASTM E1508(XPS元素分析)、ISO 15350(X射线光电子能谱)

● 结构分析:GB/T 6040(红外光谱)、GB/T 19501(X射线衍射)、JJF 1164(核磁共振波谱)

● 微观形貌:GB/T 16594(扫描电镜)、ASTM E2080(聚焦离子束制样)

测试周期

常规测试周期:单项成分/结构分析3-5个工作日,微观形貌分析5-7个工作日,失效分析定制服务7-20个工作日;支持加急服务,最快2个工作日出具初步分析结果。

相关资质

● 具备CNAS认可资质,检测报告具备国际公信力,可满足工艺改进、良率提升、客户审核等多场景需求

服务背景

大规模集成电路快速发展推动芯片制程工艺日趋复杂,半导体材料的微结构异常、成分偏差等问题成为制约芯片良率提升的核心瓶颈,也为半导体及集成电路新工艺落地带来极大挑战。精准的材料分析是定位问题、优化工艺的关键前提。

深圳汇测凭借完善的半导体材料分析体系,可快速定位材料异常及失效根源,助力企业突破工艺瓶颈。

核心优势

1. 技术能力领先:具备芯片晶圆级剖面制备及电子学分析能力,依托DB-FIB技术可精准切割芯片局部区域并完成结构、成分分析

2. 分析维度全面:覆盖半导体相关有机/无机材料的成分、分子结构、微观形貌全维度分析,一站式解决检测需求

3. 定制化方案专业:可制定半导体物料污染物分析专属方案,全面解析污染物理化特性,支撑溯源与整改

4. 实战经验丰富:具备大尺寸TEM样品(≥30μm)制备与分析能力,可解决复杂失效分析场景的技术难题

5. 资质权威可靠:CNAS认可资质保障检测数据精准可追溯,分析结论可作为工艺改进的核心依据

案例分享

TEM在封装工艺失效分析中的应用

案例背景

已知Via和衬底界面结构为衬底/Ti/Seed Cu/电镀Cu,通过DB-FIB分析发现该界面存在裂纹。客户需明确裂纹萌生的具体界面,分析失效机理并指导工艺改进。

失效分析方案

在Via直径处提取截面TEM样品(深度约30 μm,远超常规5-10 μm的TEM样品深度),减薄后的TEM样品全貌如下图所示:

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图2 利用DB-FIB制备的透射切片样品的全貌图,样品深度~30 μm

1. 采用TEM明场模式观察裂纹区域,低倍和高倍图像显示裂纹两侧缺口形貌吻合,可还原界面原始形貌;

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图3 裂纹区域的TEM明场像:a) 低倍;b) 和 c) 高倍细节图

2. 利用EDX进行元素分析,结果显示裂纹两侧均为Cu元素(无法区分Seed Cu和电镀Cu):

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图4 裂纹两侧区域EDX元素分析结果

a) HAADF图像;b) Ti元素分布;c) Cu元素分布

3. 对裂纹附近区域进行衍射分析,结果显示不同区域Cu均为fcc结构,但晶格参数存在差异:

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图5 a)裂纹区域高倍TEM图像和衍射斑点采集位置示意图

b) 衬底区域的Cu衍射斑点

结论

衍射结果证实裂纹两侧为不同类型的Cu,裂纹从seed Cu与电镀Cu的界面产生并沿该界面扩散,该结论可作为封装工艺改进的核心依据。

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