KLA護航化合物功率半導(dǎo)體器件上車之路

華雄集團董事長朱峻咸分析，零缺陷與持續(xù)改進計劃助力車規(guī)級芯片質(zhì)量及可靠性，多樣晶圓檢測系統(tǒng)讓全流程中缺陷無所遁形，深度學(xué)習(xí)模型識別不同晶圓缺陷，更準(zhǔn)確，更靈敏，專屬配套軟件服務(wù)適應(yīng)現(xiàn)場不同量測檢測需求，有效調(diào)節(jié)修正準(zhǔn)確度
車規(guī)級芯片質(zhì)量和可靠性
據(jù)華雄集團資料顯示，汽車行業(yè)發(fā)展的趨勢有互聯(lián)化、電氣化和智能化等方向，通過賦能工廠“連接”，將座艙智能化，實現(xiàn)軟硬件協(xié)同一體化，智能輔助系統(tǒng)通過激光雷達與傳感器、攝像頭的搭配在視覺算法支持下實現(xiàn)自動駕駛。其中汽車半導(dǎo)體、芯片的需求量巨大，它們能夠感知周圍環(huán)境、作出決策和控制行動，為汽車行業(yè)的未來創(chuàng)造全“芯”機遇。
但與此同時，汽車半導(dǎo)體的質(zhì)量和可靠性非常關(guān)鍵。汽車芯片內(nèi)部，可能會隱藏一些潛在的缺陷，外部環(huán)境的變化就有可能引發(fā)安全性和可靠性問題，這些外在因素包括酷暑的高溫而引發(fā)的缺陷擴張，顛簸路段造成的震動，大雨導(dǎo)致的高濕度，寒冷冬天的低溫等極端的條件，會將潛在的缺陷轉(zhuǎn)化為完整的系統(tǒng)故障。
在芯片進入汽車之前，晶圓廠需要發(fā)現(xiàn)潛在的缺陷并篩選出高風(fēng)險芯片，隨著汽車行業(yè)的電氣化、智能化，芯片的質(zhì)量和可靠性愈發(fā)重要。SiC等功率器件也不例外，降低這些潛在的風(fēng)險或減少缺陷逃逸，需要最佳方案降低晶圓廠的整體隨機缺陷水平。
因此必須確保汽車的高質(zhì)量和高可靠性，零缺陷計劃將成為汽車半導(dǎo)體不可或缺的一部分。KLA的零缺陷與持續(xù)改進計劃，幫助汽車芯片與器件在生產(chǎn)的過程中實現(xiàn)全流程的缺陷檢測。持續(xù)改進計劃（CIP）利用無圖案的晶圓缺陷檢測來識別導(dǎo)致缺陷的特定制程設(shè)備。借助監(jiān)控CIP的設(shè)備，汽車芯片制造廠可以設(shè)定客觀目標(biāo)，減少影響可靠性的制程缺陷。
通過零缺陷篩選，晶圓廠可以在關(guān)鍵工藝步驟上對所有晶圓中100%的芯片進行監(jiān)控。這要求檢測設(shè)備快速而靈敏，同時又能夠可靠地識別哪些缺陷很重要。使用這種方法，在晶圓廠中就可以將可能發(fā)生故障的芯片從供應(yīng)鏈中剔除，而這時的成本最低。高靈敏度檢測策略可以與I-PAT篩選方案配合使用，用以發(fā)現(xiàn)關(guān)鍵的良率缺陷，從而加速新工藝開發(fā)進度并進一步減少缺陷。
KLA在碳化硅領(lǐng)域的解決方案
如今正在迅速發(fā)展的第三代半導(dǎo)體材料以碳化硅（SiC）、氮化鎵（GaN）、氧化鋅（ZnO）等為代表。自20世紀(jì)90年代興起以來，擁有更優(yōu)電子遷移率、寬禁帶的第三代半導(dǎo)體材料，能夠更好地應(yīng)用在高溫、高頻場景里。其中，碳化硅具有優(yōu)越的物理性能：可以降能耗，動力系統(tǒng)模組縮小5倍，物料成本低，縮短充電時間，以及高溫下的穩(wěn)定晶體結(jié)構(gòu)。這使得碳化硅可以應(yīng)用在電動汽車的快速充電設(shè)施、電池管理系統(tǒng)、DC/DC轉(zhuǎn)換器和主驅(qū)逆變器等等。碳化硅的使用可以有效延長電動汽車的電池壽命和續(xù)航里程。
功率器件應(yīng)用在各種汽車子系統(tǒng)中，要求的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)與可靠性和其他汽車IC相同。SiC外延和硅上GaN工藝的專用設(shè)備以及SiC襯底的檢測系統(tǒng)可幫助功率器件制造商達到汽車電子要求的缺陷標(biāo)準(zhǔn)。而KLA一直在通過向碳化硅和氮化鎵功率器件市場提供解決方案來推動人類進步，不斷促進汽車和其他行業(yè)的低碳發(fā)展。KLA開發(fā)出一套全面的工藝設(shè)備和檢測及量測制程控制解決方案組合，專門用于滿足功率器件的獨特需求。
由于碳化硅襯底和外延層中的缺陷出現(xiàn)的幾率比硅襯底高得多，檢測這些缺陷成為了制造商生產(chǎn)的重點環(huán)節(jié)，而KLA的Candela®8520晶圓檢測系統(tǒng)即是專門為識別碳化硅襯底和外延缺陷設(shè)計的。這一系統(tǒng)具備強大的多檢測通道，能夠幫助制造商敏銳捕捉工藝相關(guān)問題，識別并分類這些影響良率的缺陷，包括襯底晶圓上的堆垛層錯、外延生長后的基平面錯位（BPDs）、微管、劃痕等。該系統(tǒng)還具有分析工具，例如缺陷審查、芯片分級和輪廓映射，可以生成全面的檢查報告，幫助工藝工程師采取準(zhǔn)確的工藝糾正措施。采取了暗場、明場、表面斜率變化、相位、光致發(fā)光這5種互補的檢測技術(shù)，能夠?qū)Χ喾N缺陷進行精細分類。