半导体材料微结构分析与评价

在摩尔定律持续逼近物理极限的当下，先进制程对半导体材料的纯度、结构一致性及界面完整性提出了前所未有的严苛要求。微小的成分偏析、晶体缺陷或界面裂纹，都可能成为芯片良率骤降的“隐形杀手”。唯有通过高精度、多维度的微结构分析，才能精准定位问题根源，为工艺迭代提供科学依据。

深圳德恺检测深耕半导体材料分析领域，构建覆盖“成分—结构—形貌—失效”全链条的技术能力，助力客户在复杂工艺中稳中求进。

为什么微结构分析如此关键？

半导体材料的性能不仅取决于其化学组成，更与其微观结构密不可分。以下三类问题常通过微结构分析揭示：

• 成分异常：微量杂质或污染物引发电迁移、腐蚀或界面反应
• 结构缺陷：晶格畸变、非晶相、应力集中导致器件失效
• 形貌异常：界面分层、裂纹、孔洞影响电学连接与热传导

忽视微结构细节，等于在“黑箱”中调试工艺——成本高、周期长、成功率低。

我们的核心分析能力

成分精准识别：从元素到化学态

✅ 精准识别金属残留、有机污染物、界面反应产物

分子与晶体结构解析：看清“原子级”真相

• XRD：定量分析晶相组成、晶粒尺寸、残余应力
• FT-IR：鉴定有机小分子/高分子官能团，验证材料一致性
• ¹H/¹³C NMR：解析复杂有机材料分子结构，适用于光刻胶、封装树脂等

🔍 特别适用于新工艺材料验证与批次一致性评价

微观形貌与尺寸量测：从表面到剖面

我们采用双束聚焦离子束（DB-FIB） 结合场发射扫描电镜（FESEM） 与原子力显微镜（AFM），实现：

• 芯片关键区域无损剖面制备（深度可达30μm+）
• 纳米级三维形貌重建与关键尺寸（CD）量测
• 界面粗糙度、薄膜厚度、孔洞分布等量化分析

🛠 支持Via、FinFET、TSV等先进结构的精准解剖

失效分析定制服务：不止于“看到问题”

我们提供端到端失效分析方案，包括：

1. 污染源溯源：结合TOF-SIMS、GC-MS等手段锁定外来污染物
2. 电性-结构关联分析：在EBIC、CL等模式下定位电学异常区域
3. 工艺改进建议：基于失效机理，输出可落地的工艺窗口优化建议

实战案例：30μm深TEM切片揭示封装界面裂纹根源

问题背景：封装Via结构中发现界面裂纹，但常规手段无法判断裂纹起源于Ti/Seed Cu还是Seed Cu/Electroplated Cu界面。

我们的方案：

• 利用DB-FIB制备深度约30μm的TEM切片（远超行业常规5–10μm）
• 通过高分辨TEM + 选区电子衍射（SAED） 分析晶格参数差异
• 结合EDX元素分布与HAADF成像进行多模态验证

关键发现： 裂纹两侧虽均为Cu，但晶格常数存在显著差异，证实为Seed Cu与电镀Cu界面脱粘。该结论直接指导客户调整电镀前处理工艺，良率提升12%。

行业标准 + 权威资质，数据全球认可

所有测试严格遵循国际与国家标准：

• 成分分析：ASTM E1508, ISO 15350, GB/T 20175
• 结构分析：GB/T 6040 (FT-IR), GB/T 19501 (XRD)
• 形貌分析：ASTM E2080 (FIB), GB/T 16594 (SEM)

✅ 实验室获CNAS认可，报告具备国际公信力，可直接用于客户审核、专利举证或工艺认证。

总结：微结构分析，是半导体工艺进化的“显微镜”

在先进制程与异构集成时代，材料微结构的“毫米级偏差”可能引发“纳米级灾难”。系统性、高精度的微结构分析，不仅是失效排查的利器，更是新材料导入、工艺窗口优化和良率爬坡的科学基石。企业唯有掌握材料的“微观语言”，才能在技术竞赛中占据先机。

深圳德恺专注于半导体材料全维度检测与失效分析，具备CNAS资质及晶圆级DB-FIB-TEM联动分析能力。我们为芯片设计、制造、封测及材料供应商提供成分、结构、形貌、电性一体化分析服务，支持加急交付（最快2个工作日出初报）。助力您精准定位问题，加速工艺突破。