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晶片小到「看不見」怎麼製造?一個微小缺陷就讓晶片報廢!蔡司如何替半導體找出真兇?

外来客 • 2026-08-21 13:52:30

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📈 半导体产业演进与制造挑战

  • 半导体产值从1990年代的500亿美元增长至2018年的4660亿美元,预计2030年将达到1.3兆美元。
  • 产业经历R型主机、个人电脑与网际网路、行动通讯、人工智慧四个时代,AI时代运算需求最大。
  • 先进制程导致元件尺寸萎缩,隐藏结构及缺陷增多,误差容许度严格,制造流程复杂度增加。
  • 电晶体结构从MOSFET演进至FinFET,再到3奈米以下的GAAFET,电子通道结构由垂直变为水平,制作难度提升。
  • 先进封装如CoWoS将处理器与高频宽记忆体堆叠,外部难以观察内部结构完整性,需先进检测设备。

🔬 蔡司在极紫外光(EUV)中的核心角色

  • 蔡司提供EUV设备最关键的光学元件,包括微影光学系统、反射镜、晶圆承载盘及检测量测设备。
  • EUV光学系统研发历时30年,拥有超过1200个合作伙伴及2000个专利。
  • 反射镜表面由超过100层薄膜交替堆叠,厚度仅数个原子层,可反射高达70%的EUV光。
  • 高数值孔径(High-NA)EUV系统数值孔径为0.55,优于传统0.33,能解析更细微结构。
  • 蔡司提供投影光学系统(约12吨,超4万元件)与照明光学系统(约6吨,超2.5万元件)。
  • 建立真空环境下的先进量测技术,打造150吨级精密量测设备,满足极致精度要求。

💡 光照制程控制与验证技术

  • 蔡司提供光照量测、校正、修复及验证解决方案,确保电路图形准确转移至晶圆。
  • 利用Merit系统检测并修复光照缺陷,结合聚焦电子束与气体辅助资源进行校正。
  • 使用AMS光场分布影像验证修复后的光照品质,模拟晶圆曝光结果。
  • 推出AMS EUV高数值孔径光照成像验证平台,支援Low-NA与High-NA验证,产能提升三倍。
  • 该平台能精准模拟High-NA成像物理效应,支援非等向缩放及数位柔性插图。

🔍 缺陷检测与失效分析

  • 蔡司提供NLX隐藏缺陷与先进检测技术,利用Inline 3D X-ray检测先进封装内部结构。
  • 提供DOME晶圆翘区检测与修复技术,进行全域晶圆形状控制,优化晶圆边缘翘区。
  • 使用3D X光显微镜进行非破坏性高解析度成像,观察埋藏内部缺陷,整合标准失效分析流程。
  • CrossBeam雷射交叉光束雷射结合聚焦离子束,加速封装失效分析,样品处理速度提升200%。
  • 推出Jemina厂发射扫描式电子显微镜,进行超低电压高解析度成像,支援5nm以下制程。
  • 利用雷射整合聚焦离子束进行样品表面切削,处理时间从3小时10分钟缩短至1小时25分钟。

🛠️ 全方位制程控制与品质保证

  • 提供3D量测与检测解决方案,结合高解析度成像与逐层玻璃,进行3D成像重建。
  • 适用于NAM杂型快闪记忆体及DRAM电容单元重建,进行被动电压对比成像。
  • 支援5nm及7nm静态随机存取记忆体的探针定位、量测及断层扫描3D视觉化。
  • 提供全自动穿透式电子显微镜(TEM)薄片自备,包括取出、转移及减薄。
  • 针对表面粘贴元件及系统整合,提供扫描式电子显微镜检测、光学检测及X光检测。
  • 使用Metroton进行X光电脑断层扫描,Odetect进行光学量测,Hepistole进行详细分析。
  • 蔡司技术涵盖产品与制程开发、高量产、光照制造、微影制程、晶圆特性分析及封装开发。

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