半导体器件

从器件结构到原子尺度界面解析

诺法助力科研

半导体器件不断向更小特征尺寸、更复杂材料体系和更薄膜层结构发展,器件性能与可靠性越来越受到界面结构、元素扩散、掺杂分布、缺陷及纳米尺度化学组成的影响。诺法材料可结合 FIB-SEM、TEM、APT、EDS、EBSD 等先进表征技术,从器件截面与微纳结构观察,到纳米尺度晶体结构和原子尺度元素分布,对半导体材料及器件中的关键区域进行多尺度分析,为工艺优化、材料研发和失效分析提供实验依据。

针对器件结构与局部区域分析,可利用 FIB-SEM 对晶圆、薄膜及器件结构进行精准定位、截面加工和定点制样,实现对特定功能层、界面、缺陷及失效区域的靶向分析。结合 SEM 形貌观察和 EDS 元素分析,可快速获取截面结构及元素分布,为后续 TEM 或 APT 分析提供可靠的目标区域。

针对薄膜、界面及纳米结构表征,可利用 TEM/STEM 对半导体材料中的超薄膜层、异质界面、纳米结构及晶体缺陷进行高分辨观察,并结合 SAED、EDS 等手段分析晶体结构、元素组成及界面关系。对于传统二维表征难以进一步解析的纳米尺度化学变化,可结合 APT 对关键区域进行三维原子尺度分析。

针对掺杂、元素扩散与界面化学问题,APT能够提供近原子尺度的三维元素分布信息,可用于分析掺杂元素在材料内部的空间分布、扩散行为以及不同材料层之间的元素迁移。通过三维重构、浓度剖面及 Proxigram 等分析,可以进一步定量研究薄膜/基体界面、异质结及多层结构中的元素分配和化学梯度,为半导体工艺中的扩散控制与界面优化提供数据支持。

针对先进器件中的纳米尺度缺陷与失效问题,可结合 FIB 的精准定位与截面制样能力,对裂纹、空洞、界面异常、局部污染及其他失效区域进行靶向取样,再通过 TEM、EDS 及 APT 从不同尺度分析缺陷周围的结构和化学变化。通过建立“失效位置—局部结构—元素分布—界面化学”之间的关联,可进一步追溯潜在失效机制。

针对新型半导体材料与先进工艺研发,诺法材料可针对薄膜材料、异质结构、扩散阻挡层、金属互连及复杂界面等研究对象,提供从FIB精准制样 → TEM结构表征 → APT三维化学分析的协同表征方案。通过不同技术之间的信息互补,将微观形貌、晶体结构与原子尺度化学组成结合起来,为材料体系筛选、工艺参数优化及器件可靠性研究提供实验依据。

科学为先。那就是诺法。