国仪量子电镜在晶圆键合界面微空隙统计的应用报告

一、背景介绍

在半导体制造领域，晶圆键合技术作为实现芯片集成与封装的关键工艺，广泛应用于 3D 芯片堆叠、系统级封装等先进制程。通过将两片或多片晶圆在原子层面上结合，晶圆键合能够实现芯片间的电气连接、机械支撑以及信号传输，极大提升芯片的性能与集成度。

然而，在晶圆键合过程中，键合界面常出现微空隙现象。这些微空隙是指键合界面处未完全结合的微小空洞，其产生原因复杂，涉及晶圆表面粗糙度、清洁度、键合压力、温度以及键合工艺时间等多种因素。微空隙的存在严重影响晶圆键合质量，降低键合界面的机械强度，在芯片工作时可能引发应力集中，导致键合界面开裂，影响芯片可靠性。同时，微空隙还会阻碍电气信号传输，增加电阻，影响芯片的电学性能。准确统计晶圆键合界面微空隙，对优化键合工艺、提高芯片制造良率、保障芯片长期稳定运行至关重要。

二、电镜应用能力

（一）微观结构成像

国仪量子 SEM3200 电镜具备高分辨率成像能力，能够清晰呈现晶圆键合界面的微观结构。可精确观察到键合界面是否存在微空隙，确定微空隙的形状，判断其是圆形、椭圆形还是不规则形态；呈现微空隙的边缘特征，确定是否存在锐利边缘或模糊边界。通过对微观结构的细致成像，为后续微空隙统计提供清晰的图像基础，例如，清晰的微空隙轮廓成像有助于准确识别和区分不同的微空隙。

（二）微空隙计数与尺寸测量

借助 SEM3200 配套的图像分析软件，能够对晶圆键合界面的微空隙进行精确计数。在图像上自动识别并标记微空隙，统计其数量。同时，测量微空隙的关键尺寸，如直径、长轴和短轴长度等参数。对不同区域的微空隙进行测量统计，分析微空隙的分布情况。例如，计算单位面积内微空隙的数量以及微空隙尺寸的平均值、标准差等统计量，评估微空隙的密集程度和尺寸均匀性。精确的微空隙计数与尺寸测量为评估键合质量提供量化数据支持。

（三）微空隙与键合工艺关联研究

SEM3200 获取的微空隙统计数据，结合实际晶圆键合工艺参数，能够辅助研究微空隙与键合工艺之间的关联。通过对不同工艺条件下键合界面微空隙情况的对比分析，确定哪些工艺参数的变化对微空隙的产生和发展影响显著。例如，发现键合压力不足时，微空隙数量明显增多，为优化键合工艺参数提供依据，以有效减少微空隙的出现。

三、产品推荐

国仪量子 SEM3200 钨灯丝扫描电镜是晶圆键合界面微空隙统计的理想设备。它具有良好的分辨率，能清晰捕捉到键合界面微观结构的细微特征和微空隙变化。操作界面人性化，配备自动功能，大大降低了操作难度，即使经验不足的研究人员也能快速上手，高效完成统计任务。设备性能稳定可靠，长时间连续工作仍能确保检测结果的准确性与重复性。凭借这些优势，SEM3200 为半导体制造企业、科研机构提供了有力的技术支撑，助力优化晶圆键合工艺、提高芯片制造质量，推动半导体产业的技术进步与发展。