国仪量子电镜在 TSV 硅通孔深宽比测量的应用报告

国仪量子电镜在 TSV 硅通孔深宽比测量的应用报告

一、背景介绍

在先进的半导体封装技术中，硅通孔（TSV）技术已成为实现芯片三维集成、提高封装密度和性能的关键手段。通过在硅晶圆上制造垂直贯通的微小孔道，并填充导电材料，TSV 实现了芯片间高效的电气连接，显著缩短了信号传输路径，降低了信号延迟和功耗。

TSV 的深宽比，即孔道深度与直径的比值，是影响其性能的关键参数。高深宽比的 TSV 能够在有限的芯片面积内实现更多的电气连接，提高封装密度。然而，随着深宽比增大，制造工艺难度急剧增加，容易出现孔壁粗糙度增加、填充不完全等问题。粗糙的孔壁会增大电阻，影响信号传输质量；未完全填充的孔道可能导致电气短路或断路，严重降低芯片的可靠性。深宽比受光刻、刻蚀、电镀等多种制造工艺参数的综合影响。精确测量 TSV 硅通孔的深宽比，对优化制造工艺、确保 TSV 性能、推动半导体封装技术发展至关重要。

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 TSV 硅通孔的微观结构。可精确观察到孔壁的粗糙度，判断是否存在明显的刻蚀缺陷，如锯齿状边缘、凸起或凹陷。呈现孔道内部的填充情况，确定导电材料是否均匀填充以及是否存在空洞。通过对微观结构的细致成像，为准确测量深宽比提供清晰的图像基础，例如，清晰的孔壁和孔道轮廓成像有助于确定测量深度和直径的准确位置。

（二）尺寸测量与深宽比计算

借助 SEM3200 配套的图像分析软件，能够对 TSV 硅通孔的关键尺寸进行精确测量。测量孔道的深度，可通过聚焦不同深度位置获取清晰图像，结合电镜的景深信息计算得出；测量孔道的直径，在垂直于孔道轴线的平面图像上选取合适位置进行测量。通过软件算法计算深宽比，并对多个不同位置的 TSV 进行测量统计，分析深宽比的一致性。例如，较小的深宽比标准差意味着 TSV 深宽比的均匀性好，有利于提高芯片制造的稳定性和可靠性。精确的尺寸测量与深宽比计算为工艺优化提供量化数据支持。

（三）深宽比与工艺参数关联研究

SEM3200 获取的深宽比数据，结合实际制造工艺参数，能够辅助研究深宽比与工艺参数之间的关联。通过对不同工艺条件下 TSV 深宽比的对比分析，确定哪些工艺参数的变化对深宽比影响显著。例如，发现刻蚀时间的延长会导致孔道深度增加，从而增大深宽比，为优化制造工艺参数提供依据，以实现对 TSV 深宽比的精zhun控制。

三、产品推荐

国仪量子 SEM3200 钨灯丝扫描电镜是 TSV 硅通孔深宽比测量的理想设备。它具有良好的分辨率，能清晰捕捉到 TSV 微观结构的细微特征和尺寸变化。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，高效完成测量任务。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 TSV 制造工艺、提高芯片封装质量，推动半导体产业的技术进步与发展。