（《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的大力政策扶持，以及新能源汽車等行業的爆發式增長，碳化硅相關集成電路產業迎來了迅速崛起，市場規模及市場需求逐年遞增。賽默飛作為全球半導體行業失效分析領域的企業，參編的《碳化硅功率器件：特性、測試和應用技術—第2版》一書由機械工業出版社出版再版發行。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，賽默飛緊貼產業需求動向，借助明星產品，開發出了一系列的產品應用，以解決客戶在研發、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實現技術突破。
晶圓級樣品加工能力，高效、精準、便捷實現樣品分析
當下，碳化硅產業正經歷著從主流4/6英寸向8英寸的發展過渡階段。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、高穩定性的壓電陶瓷驅動平臺以及導航定位軟件，設備可實現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。
先進完備的系統配置，提升設備產出
在碳化硅產品研發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射電子槍，可提供高達標準肖特基場發射電子槍五倍的束流密度，以實現高分辨率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。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率，可實現在數分鐘內對數百納米尺寸區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產業的研發與失效分析工作。
多種離子源選擇，高效實現不同樣品加工需求
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針對定點深埋缺陷的分析與研究。為了克服這項挑戰，賽默飛推出了創新的等離子體雙束電鏡平臺Helios 5 Hydra雙束電鏡。該設備開創性地集成了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，可針對不同類型的樣品實現高質量、高效率的截面及TEM樣品加工能力。現有研究表明，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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