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芯资讯:KLA护航化合物功率半导体器件上车之路

发布时间2023-5-25 9:43:00
摘要

芯资讯:KLA护航化合物功率半导体器件上车之路

零缺陷与持续改进计划助力车规级芯片质量及可靠性,多样晶圆检测系统让全流程中缺陷无所遁形,深度学习模型识别不同晶圆缺陷,更准确,更灵敏,专属配套软件服务适应现场不同量测检测需求,有效调节修正准确度

车规级芯片质量和可靠性

汽车行业发展的趋势有互联化、电气化和智能化等方向,通过赋能工厂“连接”,将座舱智能化,实现软硬件协同一体化,智能辅助系统通过激光雷达与传感器、摄像头的搭配在视觉算法支持下实现自动驾驶。其中汽车半导体、芯片的需求量巨大,它们能够感知周围环境、作出决策和控制行动,为汽车行业的未来创造全“芯”机遇。

但与此同时,汽车半导体的质量和可靠性非常关键。汽车芯片内部,可能会隐藏一些潜在的缺陷,外部环境的变化就有可能引发安全性和可靠性问题,这些外在因素包括酷暑的高温而引发的缺陷扩张,颠簸路段造成的震动,大雨导致的高湿度,寒冷冬天的低温等极端的条件,会将潜在的缺陷转化为完整的系统故障。

在芯片进入汽车之前,晶圆厂需要发现潜在的缺陷并筛选出高风险芯片,随着汽车行业的电气化、智能化,芯片的质量和可靠性愈发重要。SiC等功率器件也不例外,降低这些潜在的风险或减少缺陷逃逸,需要最佳方案降低晶圆厂的整体随机缺陷水平。

因此必须确保汽车的高质量和高可靠性,零缺陷计划将成为汽车半导体不可或缺的一部分。KLA的零缺陷与持续改进计划,帮助汽车芯片与器件在生产的过程中实现全流程的缺陷检测。持续改进计划(CIP)利用无图案的晶圆缺陷检测来识别导致缺陷的特定制程设备。借助监控CIP的设备,汽车芯片制造厂可以设定客观目标,减少影响可靠性的制程缺陷。

通过零缺陷筛选,晶圆厂可以在关键工艺步骤上对所有晶圆中100%的芯片进行监控。这要求检测设备快速而灵敏,同时又能够可靠地识别哪些缺陷很重要。使用这种方法,在晶圆厂中就可以将可能发生故障的芯片从供应链中剔除,而这时的成本最低。高灵敏度检测策略可以与I-PAT筛选方案配合使用,用以发现关键的良率缺陷,从而加速新工艺开发进度并进一步减少缺陷。

KLA在碳化硅领域的解决方案

如今正在迅速发展的第三代半导体材料以碳化硅(SiC)、氮化镓(GaN)、氧化锌(ZnO)等为代表。自20世纪90年代兴起以来,拥有更优电子迁移率、宽禁带的第三代半导体材料,能够更好地应用在高温、高频场景里。其中,碳化硅具有优越的物理性能:可以降能耗,动力系统模组缩小5倍,物料成本低,缩短充电时间,以及高温下的稳定晶体结构。这使得碳化硅可以应用在电动汽车的快速充电设施、电池管理系统、DC/DC转换器和主驱逆变器等等。碳化硅的使用可以有效延长电动汽车的电池寿命和续航里程。

功率器件应用在各种汽车子系统中,要求的质量标准与可靠性和其他汽车IC相同。SiC外延和硅上GaN工艺的专用设备以及SiC衬底的检测系统可帮助功率器件制造商达到汽车电子要求的缺陷标准。而KLA一直在通过向碳化硅和氮化镓功率器件市场提供解决方案来推动人类进步,不断促进汽车和其他行业的低碳发展。KLA开发出一套全面的工艺设备和检测及量测制程控制解决方案组合,专门用于满足功率器件的独特需求。

由于碳化硅衬底和外延层中的缺陷出现的几率比硅衬底高得多,检测这些缺陷成为了制造商生产的重点环节,而KLA的Candela®8520晶圆检测系统即是专门为识别碳化硅衬底和外延缺陷设计的。这一系统具备强大的多检测通道,能够帮助制造商敏锐捕捉工艺相关问题,识别并分类这些影响良率的缺陷,包括衬底晶圆上的堆垛层错、外延生长后的基平面错位(BPDs)、微管、划痕等。该系统还具有分析工具,例如缺陷审查、芯片分级和轮廓映射,可以生成全面的检查报告,帮助工艺工程师采取准确的工艺纠正措施。采取了暗场、明场、表面斜率变化、相位、光致发光这5种互补的检测技术,能够对多种缺陷进行精细分类。

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