國儀量子電鏡在晶圓鍵合界面微空隙統(tǒng)計的應用報告

一、背景介紹

在半導體制造領域，晶圓鍵合技術作為實現(xiàn)芯片集成與封裝的關鍵工藝，廣泛應用于 3D 芯片堆疊、系統(tǒng)級封裝等先進制程。通過將兩片或多片晶圓在原子層面上結合，晶圓鍵合能夠實現(xiàn)芯片間的電氣連接、機械支撐以及信號傳輸，極大提升芯片的性能與集成度。

然而，在晶圓鍵合過程中，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合的微小空洞，其產生原因復雜，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間等多種因素。微空隙的存在嚴重影響晶圓鍵合質量，降低鍵合界面的機械強度，在芯片工作時可能引發(fā)應力集中，導致鍵合界面開裂，影響芯片可靠性。同時，微空隙還會阻礙電氣信號傳輸，增加電阻，影響芯片的電學性能。準確統(tǒng)計晶圓鍵合界面微空隙，對優(yōu)化鍵合工藝、提高芯片制造良率、保障芯片長期穩(wěn)定運行至關重要。

二、電鏡應用能力

（一）微觀結構成像

國儀量子 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構?？删_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。通過對微觀結構的細致成像，為后續(xù)微空隙統(tǒng)計提供清晰的圖像基礎，例如，清晰的微空隙輪廓成像有助于準確識別和區(qū)分不同的微空隙。

（二）微空隙計數(shù)與尺寸測量

借助 SEM3200 配套的圖像分析軟件，能夠對晶圓鍵合界面的微空隙進行精確計數(shù)。在圖像上自動識別并標記微空隙，統(tǒng)計其數(shù)量。同時，測量微空隙的關鍵尺寸，如直徑、長軸和短軸長度等參數(shù)。對不同區(qū)域的微空隙進行測量統(tǒng)計，分析微空隙的分布情況。例如，計算單位面積內微空隙的數(shù)量以及微空隙尺寸的平均值、標準差等統(tǒng)計量，評估微空隙的密集程度和尺寸均勻性。精確的微空隙計數(shù)與尺寸測量為評估鍵合質量提供量化數(shù)據(jù)支持。

（三）微空隙與鍵合工藝關聯(lián)研究

SEM3200 獲取的微空隙統(tǒng)計數(shù)據(jù)，結合實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聯(lián)。通過對不同工藝條件下鍵合界面微空隙情況的對比分析，確定哪些工藝參數(shù)的變化對微空隙的產生和發(fā)展影響顯著。例如，發(fā)現(xiàn)鍵合壓力不足時，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、產品推薦

國儀量子 SEM3200 鎢燈絲掃描電鏡是晶圓鍵合界面微空隙統(tǒng)計的理想設備。它具有良好的分辨率，能清晰捕捉到鍵合界面微觀結構的細微特征和微空隙變化。操作界面人性化，配備自動功能，大大降低了操作難度，即使經驗不足的研究人員也能快速上手，高效完成統(tǒng)計任務。設備性能穩(wěn)定可靠，長時間連續(xù)工作仍能確保檢測結果的準確性與重復性。憑借這些優(yōu)勢，SEM3200 為半導體制造企業(yè)、科研機構提供了有力的技術支撐，助力優(yōu)化晶圓鍵合工藝、提高芯片制造質量，推動半導體產業(yè)的技術進步與發(fā)展。