閎康全方位檢測 助半導體廠推進新產品與新製程

  • 鄭斐文
閎康科技總經理謝詠芬。

展望今後數年,環顧全球半導體產業,眾所周知有幾大亮點,首先是大陸半導體產業的蓬勃興盛,不論晶圓廠或IC設計公司,新廠興建的速度相當快;其次是新產品與新製程的大量湧現,產品面部分有車用電子、手機應用及人工智慧等火熱題材,製程面部分不僅含括從16奈米、10奈米、5奈米到3奈米等快速的進化路徑,也帶動許多新材料、新結構的應運而生,譬如FinFET和奈米碳管即是典型例子。

毫無疑問,前述無論在產業面、產品面或製程面的發展趨勢,皆可望為檢測分析技術服務產業,挹注強勁的商機動能。閎康科技總經理謝詠芬表示,以新產品開發為例,從無到有的過程,一定得歷經研發、ES(工程樣品)、CS(客戶樣品)、試產及量產等不同階段,其中ES階段需驗證產品的基本功能,CS階段更需確認實用性與耐用度,皆須使用RA(可靠度分析)、FA(失效分析)與MA(材料分析)等服務,特別是因應新型材料與結構的轉變,更使MA需求呈現大幅攀升之勢。

綜合各種因素,謝詠芬歸納,未來牽動半導體檢測分析產業發展的主軸,將環繞在5個關鍵題材,包含3D結構(例如FinFET電晶體、CoWoS封裝技術)、混成材料的整合應用(例如HKMG、SOI、生物元件等等)、整合性分析技術、全方位的故障分析,及經由車用電子所觸發的大量可靠度驗証需求。

影響所及,近年來許多檢測分析業者紛紛加強材料分析布局,不約而同主攻穿透式電子顯微鏡(TEM)。然而謝詠芬認為,完整的MA需求,必須同時涵蓋影像解析度和元素偵測極限等兩大構面,有的分析項目,高度倚重影像解析、對元素解析要求則低,便適合採用TEM,主要偏向材料尺度的觀察。

但其餘項目未必如此,需要倚靠二次離子質譜儀(SIMS)、傅立葉紅外線光譜分析儀(FTIR)、歐傑電子能譜儀(Auger)、X-射線螢光分析儀(XRF)等其他各式分析技術的支撐;著眼於此,閎康同時針對影像、元素等兩大解析軸向進行完整布局,非僅側重單一技術的發展。

佈建完整工具  全面解析電性失效

以前述SIMS而論,專家甚至認為它已超越MA層次,應歸類在SA(表面分析),如果以金字塔結構來定位不同檢測技術,SA正是落在最頂端位置,因為它不論在設備投資、人力訓練等方面的養成門檻都非常高,人員訓練至少歷時兩年,平均一台檢測儀器要價300萬歐元,因此亞洲地區鮮少有獨立實驗室提供SIMS服務,然而半導體業者在開始建置產線時,基於離子佈植調機或元件參數調整等需求,皆會對SIMS驗證需求若渴;在此情況下,擁有全亞洲罕見SIMS實驗室、並從2005年深耕該項服務的閎康,即可巧妙填補這道需求缺口。

憑藉材料分析、表面分析,都未必能滿足所有檢測需求,因為畢竟它們也僅能解析材料的尺度與濃度,倘若再補上「電性分析」精準點出故障位置,整個拼圖就會更加完整。

只不過,具有確認失效位置功效的電性分析工具,種類其實不少,常見的項目有光子顯微鏡(EMMI)、雷射熱阻偵測儀(OBIRCH),及紅外線熱感測儀(Themos),多數檢測分析服務業者都以這些工具為主力,頂多再搭配被動式電壓影像對比(PVC)、導電原子力顯微鏡(C-AFM),但這般電性故障分析結構,其實仍有進步空間。

比方說,假使客戶想找出接面的缺陷、或觀察p-n接面的輪廓並計算擴散長度,憑藉上述任何一項工作,都難以達成目標,即需借重EBIC(Electron Beam Induced Current),另可透過EBAC(Electron Beam Absorbed Current),快速有效找出線路上的開路(Open)或橋接(Short)位置;此外若要在避免破壞樣品下量測I-V特性,便需動用非破壞性的奈米探針(Nano-probe)工具,如果要量測電場向量,就必須倚靠電光探測(Electro-Otic Probing;EOP)工具。

前述舉凡EBIC、EBAC、奈米探針及EOP,皆是閎康擅長採用的量測工具,藉此定位更多潛在電性故障點,使其FA失效分析的構面更形完整,這些新開發的FA技術都是現在的同業所沒有的,也是閎康領先業界的特點之一。

謝詠芬接著說明,檢測分析技術能量的建立,應像是醫院的思維。每一個求診的患者,可能都有不同症狀,故醫院理當設置不同科別、提供不同醫療服務,如此才能全方位照顧到所有病患的需要,所以閎康不僅兼顧RA、FA、MA與SA的全面發展,近年也開始跨足CA(化學分析),意在滿足奈米藥物、液態奈米材料開發等生醫應用需求,如此才有完整的能力協助客戶解決各式各樣難題。