當(dāng)下，碳化硅產(chǎn)業(yè)正經(jīng)歷著從主流4/6英寸向8英寸的發(fā)展過渡階段。因此，無(wú)論是在晶圓制造還是在失效分析過程中，設(shè)備通常需要具有6、8英寸的整片晶圓處理能力。結(jié)合客戶的需求，賽默飛Helios 5 UC雙束電鏡可搭配特制的6、8英寸樣品支架。配合高精度、高穩(wěn)定性的壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)平臺(tái)以及導(dǎo)航定位軟件，設(shè)備可實(shí)現(xiàn)整片晶圓范圍內(nèi)任意定點(diǎn)位置的加工，以幫助客戶高效、精準(zhǔn)地定位缺陷點(diǎn)以進(jìn)行后續(xù)的分析工作。

（a）Helios? 5 UC Ga+ 雙束電鏡；

（b）基于KLARF文件的8英寸晶圓導(dǎo)航定位工作流程。

在碳化硅產(chǎn)品研發(fā)及失效分析工作流中，時(shí)常需要引入TEM對(duì)柵氧層等精細(xì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行高分辨率的觀察及化學(xué)成分分析，這對(duì)FIB-SEM設(shè)備的TEM樣品制備能力提出了更高的要求。Helios 5 UC配備了高至100nA的大束流離子鏡筒，可實(shí)現(xiàn)對(duì)SiC等超硬材料高效率、低損傷的加工。同時(shí)，該設(shè)備搭配的Elstar UC+電子鏡筒具有出色的低電壓分辨能力，保證TEM樣品制備對(duì)精準(zhǔn)厚度控制及精準(zhǔn)停刀的需求。設(shè)備還可搭載一體化的納米機(jī)械手—Easylift，以及AutoTEM 5等自動(dòng)化軟件，幫助用戶實(shí)現(xiàn)高效、自動(dòng)化的樣品加工，大幅提升設(shè)備產(chǎn)出。

在SiC MOSFET器件的生產(chǎn)過程中，常見的失效點(diǎn)位和類型包括：柵氧結(jié)構(gòu)SiC-SiO界面缺陷、離子注入引起的晶格缺陷、SDB等區(qū)域化學(xué)成分的異常（如偏析、擴(kuò)散、刻蝕及清洗殘留）等。為了對(duì)以上失效現(xiàn)象進(jìn)行溯源及分析，需要借助透射電鏡以獲得高空間分辨率及高圖像分辨率的解析結(jié)果。

賽默飛的Talos? F200系列透射電鏡搭配了超高亮度場(chǎng)發(fā)射電子槍，可提供高達(dá)標(biāo)準(zhǔn)肖特基場(chǎng)發(fā)射電子槍五倍的束流密度，以實(shí)現(xiàn)卓越的高分辨率TEM和STEM成像。為解決納米尺度的化學(xué)成分分析難題，設(shè)備搭載了Super-X?集成EDS系統(tǒng)。它配備的4個(gè)硅漂移X射線探測(cè)器，具有高靈敏度和高計(jì)數(shù)率，可實(shí)現(xiàn)在數(shù)分鐘內(nèi)對(duì)數(shù)百納米尺寸區(qū)域進(jìn)行化學(xué)成分的精準(zhǔn)分析工作。

（a）Talos? F200透射電鏡；

（b）使用S/TEM-EDS技術(shù)對(duì)SiC MOSFET結(jié)構(gòu)進(jìn)行化學(xué)成分分析。

另外，其搭配的多象限Panther STEM探測(cè)器可支持微分相位襯度（DPC）成像技術(shù)。該技術(shù)可對(duì)材料的電、磁結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析表征，故而可應(yīng)用于表征SiC MOSFET的pn結(jié)等結(jié)構(gòu)，助力SiC產(chǎn)業(yè)的研發(fā)與失效分析工作。

由于SiC MOSFET器件中包含了如SiC、陶瓷封裝材料等諸多高硬度材料，以及縱向物理結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，因此，雙束電鏡需要具有高效率、大尺寸的加工的能力以實(shí)現(xiàn)針對(duì)定點(diǎn)深埋缺陷的分析與研究。為了克服這項(xiàng)挑戰(zhàn)，賽默飛推出了創(chuàng)新的等離子體雙束電鏡平臺(tái)Helios 5 Hydra雙束電鏡。該設(shè)備開創(chuàng)性地集成了Xe、Ar、O、N等多達(dá)四種不同的氣體離子源于一身，配合Helios 5系列雙束電鏡先進(jìn)的電子光學(xué)和離子光學(xué)系統(tǒng)，可針對(duì)不同類型的樣品實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量、高效率的截面及TEM樣品加工能力?，F(xiàn)有研究表明，Xe、Ar等離子體可針對(duì)如碳化硅、陶瓷、樹脂、玻璃等硬質(zhì)材料進(jìn)行快速的截面加工，并獲得優(yōu)異的截面加工效果。

（a）Helios? 5 Hydra Plasma雙束電鏡；

（b）使用Helios? 5 Hydra Plasma雙束電鏡實(shí)現(xiàn)對(duì)SiC MOSFET器件進(jìn)行大尺寸高效的截面加工。

目前Helios 5 Hydra Plasma雙束電鏡最大加工束流可達(dá)數(shù)微安。在不沉積金屬保護(hù)層的條件下，設(shè)備也可于短時(shí)間內(nèi)在SiC MOSFET器件上獲得無(wú)窗簾效應(yīng)的平整的截面加工效果。同時(shí)，該設(shè)備使用了非Ga+源的惰性氣體進(jìn)行加工，解決了傳統(tǒng)Ga+雙束電鏡在對(duì)GaN功率器件、化合物半導(dǎo)體等器件進(jìn)行加工時(shí)的Ga+離子注入的問題，以還原器件的本征問題。