Ứng dụng kính hiển vi điện tử quét (SEM) trong ngành bán dẫn

Trong ngành công nghiệp bán dẫn, kính hiển vi điện tử quét (SEM) đóng vai trò then chốt trong việc kiểm tra, phân tích và phát hiện lỗi ở cấp độ nano. Nhờ khả năng tạo ảnh có độ phân giải cực cao, SEM giúp các kỹ sư xác định được vị trí lỗi, phân tích cấu trúc vi mô và hỗ trợ phát triển các thế hệ chip ngày càng nhỏ hơn, mạnh hơn và hiệu quả hơn. Đây là công cụ không thể thiếu trong các phòng R&D, xưởng sản xuất wafer cũng như trong quá trình kiểm tra chất lượng gói IC.

>> Dòng sản phẩm trong bài chia sẽ sau là Kính hiển vi điện tử quét SEM EVO 10 ZEISS

Các ứng dụng kính hiển vi điện tử quét trong nghiên cứu và phát triển bán dẫn

Việc nghiên cứu ngành bán dẫn, đặc biệt là chip bán dẫn ngày càng yêu cầu khắt khe, và chi tiết – với các kiến trúc 3D, transistor nano, liên kết vi mô – khiến việc phân tích lỗi trở nên quan trọng hơn bao giờ hết. Kính hiển vi điện tử quét của  Carl Zeiss cung cấp cho kỹ sư, chuyên gia hay nhà khoa học cái nhìn chi tiết về cấu trúc vật liệu, lỗi bề mặt và mối liên kết, nhờ đó giúp cải thiện năng suất và rút ngắn thời gian ra mắt sản phẩm (time to market). 

Khi kết hợp với các kỹ thuật như FIB-SEM, X-ray CT, và phần mềm xử lý ảnh tiên tiến, SEM trở thành một công cụ quan trọng trong chuỗi phát triển bán dẫn hiện đại.

Cùng tìm hiểu chúng có những ứng dụng đặc biệt nào, giúp quá trình sản xuất được tốt nhất, ra mắt những sản phẩm tối ưu

Phân tích đế chip và hư hỏng vi mạch (Wafer/Die Failure Analysis)

• Thiết bị tiêu biểu có thể thực hiện: ZEISS GeminiSEM, Crossbeam FIB-SEM
• Giúp phát hiện lỗi tại các vị trí transistor 5–7 nm bằng hình ảnh độ phân giải cao.
• Có thể thực hiện phân tích 3D bằng cắt lớp tuần tự và xác định nguyên nhân lỗi gốc.

Phân tích lỗi trong gói IC 2.5D/3D (Package Failure Analysis)

• Phân tích được lỗi tại các lớp vi liên kết (microbumps, TSV...) mà không phá mẫu.
• FIB-SEM kết hợp laser femto giúp cắt nhanh các vùng mục tiêu nằm sâu.
• Kết hợp X-ray 3D để tái tạo ảnh cấu trúc bên trong IC.

Phân tích bề mặt và mối hàn trên bo mạch (PCB/PCBA)

• SEM được dùng để kiểm tra mối hàn, vết nứt, ăn mòn, và thành phần lớp phủ.
• ZEISS EVO và Sigma cho phép quan sát nhanh, không phá mẫu, dễ thao tác.
• Hữu ích cho kiểm tra linh kiện thụ động, mạch in, lớp phủ bảo vệ…

Phối hợp SEM với X-ray trong kiểm tra không phá mẫu

• ZEISS METROTOM và Xradia Versa cung cấp dữ liệu CT 3D chính xác, dùng SEM để phân tích chi tiết hơn.
• Hỗ trợ kiểm tra các bộ phận không thể cắt như chip đóng gói, linh kiện dán bề mặt.

Hỗ trợ R&D cho chip thế hệ mới

• SEM là công cụ không thể thiếu trong việc đánh giá vật liệu mới, kết cấu transistor 3D FinFET, GAA…
• GeminiSEM cung cấp hình ảnh ở điện thế thấp, bảo toàn đặc tính điện của mẫu, phù hợp với chip kích thước nano.
• Crossbeam hỗ trợ cắt lớp để xây dựng mô hình 3D của thiết bị điện tử hiện đại.

Kính hiển vi điện tử quét (SEM) ngày nay không chỉ đơn thuần là công cụ quan sát, mà còn là thành phần quan trọng trong toàn bộ chuỗi giá trị của ngành bán dẫn – từ nghiên cứu vật liệu đến kiểm tra lỗi và đảm bảo chất lượng sản xuất. Với các dòng SEM tiên tiến như ZEISS GeminiSEM, Crossbeam, Sigma hay EVO, doanh nghiệp có thể rút ngắn chu kỳ phát triển, tăng độ tin cậy sản phẩm và duy trì tính cạnh tranh trong ngành công nghiệp bán dẫn tốc độ cao.