（《碳化硅功率器件：特性、測試和應用技術—第2版》一書）
近年來,，隨著國家針對集成電路產業(yè)的大力政策扶持,，以及新能源汽車等行業(yè)的爆發(fā)式增長，碳化硅相關集成電路產業(yè)迎來了迅速崛起,，市場規(guī)模及市場需求逐年遞增,。賽默飛作為全球半導體行業(yè)失效分析領域的企業(yè)，參編的《碳化硅功率器件：特性,、測試和應用技術—第2版》一書由機械工業(yè)出版社出版再版發(fā)行,。該書為讀者詳細介紹了碳化硅器件相關的失效問題，并列舉了如掃描電子顯微鏡（SEM）,、聚焦離子束顯微鏡（FIB-SEM）,、透射電子顯微鏡（TEM）等設備在碳化硅產品失效分析的應用及解決方案，旨在助力該產業(yè)突破技術壁壘，幫助碳化硅器件制造商提升產品質量及產品良率,。
針對碳化硅這一新賽道,，賽默飛緊貼產業(yè)需求動向，借助明星產品,，開發(fā)出了一系列的產品應用,，以解決客戶在研發(fā)、設計,、量產等過程中的痛點,。接下來讓我們一同深入了解這些產品和應用，看看它們如何幫助碳化硅產業(yè)實現(xiàn)技術突破,。
晶圓級樣品加工能力,，高效,、精準、便捷實現(xiàn)樣品分析
當下,，碳化硅產業(yè)正經歷著從主流4/6英寸向8英寸的發(fā)展過渡階段,。因此，無論是在晶圓制造還是在失效分析過程中,，設備通常需要具有6,、8英寸的整片晶圓處理能力。結合客戶的需求,，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)定性的壓電陶瓷驅動平臺以及導航定位軟件,，設備可實現(xiàn)整片晶圓范圍內任意定點位置的加工，以幫助客戶高效,、精準地定位缺陷點以進行后續(xù)的分析工作,。
(a)
(b)
（a）Helios™ 5 UC Ga+ 雙束電鏡,；
（b）基于KLARF文件的8英寸晶圓導航定位工作流程。
先進完備的系統(tǒng)配置,，提升設備產出
在碳化硅產品研發(fā)及失效分析工作流中，時常需要引入TEM對柵氧層等精細結構進行高分辨率的觀察及化學成分分析,，這對FIB-SEM設備的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，可實現(xiàn)對SiC等超硬材料高效率、低損傷的加工,。同時,，該設備搭配的Elstar UC+電子鏡筒具有出色的低電壓分辨能力，保證TEM樣品制備對精準厚度控制及精準停刀的需求,。設備還可搭載一體化的納米機械手—Easylift,，以及AutoTEM 5等自動化軟件，幫助用戶實現(xiàn)高效,、自動化的樣品加工,，大幅提升設備產出。
高空間分辨率及高圖像分辨率,，輕松應對各類失效分析問題
在SiC MOSFET器件的生產過程中，常見的失效點位和類型包括：柵氧結構SiC-SiO界面缺陷,、離子注入引起的晶格缺陷,、SDB等區(qū)域化學成分的異常（如偏析、擴散,、刻蝕及清洗殘留）等,。為了對以上失效現(xiàn)象進行溯源及分析，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果,。
賽默飛的Talos™ F200系列透射電鏡搭配了超高亮度場發(fā)射電子槍,，可提供高達標準肖特基場發(fā)射電子槍五倍的束流密度，以實現(xiàn)高分辨率TEM和STEM成像,。為解決納米尺度的化學成分分析難題,，設備搭載了Super-X™集成EDS系統(tǒng)。它配備的4個硅漂移X射線探測器,，具有高靈敏度和高計數(shù)率,，可實現(xiàn)在數(shù)分鐘內對數(shù)百納米尺寸區(qū)域進行化學成分的精準分析工作。
(a)
(b)
（a）Talos™ F200透射電鏡；
（b）使用S/TEM-EDS技術對SiC MOSFET結構進行化學成分分析,。
更多技術擴展可能，面向未來的TEM平臺
另外,，其搭配的多象限Panther STEM探測器可支持微分相位襯度（DPC）成像技術,。該技術可對材料的電、磁結構進行分析表征,，故而可應用于表征SiC MOSFET的pn結等結構,，助力SiC產業(yè)的研發(fā)與失效分析工作,。
多種離子源選擇,，高效實現(xiàn)不同樣品加工需求
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，以及縱向物理結構的設計,，因此,，雙束電鏡需要具有高效率、大尺寸的加工的能力以實現(xiàn)針對定點深埋缺陷的分析與研究,。為了克服這項挑戰(zhàn),，賽默飛推出了創(chuàng)新的等離子體雙束電鏡平臺Helios 5 Hydra雙束電鏡。該設備開創(chuàng)性地集成了Xe,、Ar,、O、N等多達四種不同的氣體離子源于一身,，配合Helios 5系列雙束電鏡先進的電子光學和離子光學系統(tǒng),，可針對不同類型的樣品實現(xiàn)高質量、高效率的截面及TEM樣品加工能力?，F(xiàn)有研究表明,，Xe,、Ar等離子體可針對如碳化硅,、陶瓷、樹脂,、玻璃等硬質材料進行快速的截面加工,，并獲得優(yōu)異的截面加工效果。
(a)
(b)
（a）Helios™ 5 Hydra Plasma雙束電鏡；
（b）使用Helios™ 5 Hydra Plasma雙束電鏡實現(xiàn)對SiC MOSFET器件進行大尺寸高效的截面加工,。
非Ga+源大束流切割，無需妥協(xié)還原樣品本征問題
目前Helios 5 Hydra Plasma雙束電鏡最大加工束流可達數(shù)微安,。在不沉積金屬保護層的條件下,，設備也可于短時間內在SiC MOSFET器件上獲得無窗簾效應的平整的截面加工效果。同時,，該設備使用了非Ga+源的惰性氣體進行加工,，解決了傳統(tǒng)Ga+雙束電鏡在對GaN功率器件、化合物半導體等器件進行加工時的Ga+離子注入的問題,，以還原器件的本征問題,。
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