MEMS 腔體溝槽深度不均白光干涉檢測優(yōu)化工藝
發(fā)布時(shí)間:
2026-07-07
作者:
新啟航半導(dǎo)體有限公司

微機(jī)電系統(tǒng)(Micro-Electro-Mechanical System, MEMS)腔體溝槽(Trench Cavity)是傳感、封裝類器件的核心微結(jié)構(gòu),其深度均勻性直接決定器件氣密性與工作穩(wěn)定性。量產(chǎn)干法刻蝕(Dry Etching)工藝中,常出現(xiàn)晶圓片內(nèi)深度偏差超標(biāo)問題,核心誘因是刻蝕反應(yīng)室氣體分布不均、腔體壓力波動(dòng)及刻蝕介質(zhì)局部對(duì)流差異,造成溝槽全域刻蝕速率不一致,大幅降低產(chǎn)品量產(chǎn)良率。

本文采用白光干涉儀(White Light Interferometer, WLI),搭配20×物鏡及深溝槽專用測量模式,對(duì)硅基MEMS溝槽結(jié)構(gòu)開展全域三維輪廓精準(zhǔn)實(shí)測。本次待測樣品設(shè)計(jì)溝槽深度30 μm、寬度5 μm,深寬比6:1。優(yōu)化前實(shí)測數(shù)據(jù)顯示,溝槽實(shí)際深度區(qū)間為29.4~30.2 μm,深度偏差0.8 μm,側(cè)壁存在納米級(jí)坑洼缺陷,結(jié)構(gòu)均勻性無法滿足量產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn);同時(shí)驗(yàn)證等離子體損傷層干擾是造成小幅深度測量誤差的核心原因。

基于實(shí)測數(shù)據(jù)開展針對(duì)性工藝優(yōu)化(Process Optimization),精準(zhǔn)調(diào)控刻蝕反應(yīng)室工作壓力、鈍化時(shí)長與反應(yīng)氣體流量,并采用雙波段干涉技術(shù)消除損傷層帶來的測量干擾。優(yōu)化后復(fù)測數(shù)據(jù)表明,溝槽深度穩(wěn)定控制在29.9±0.2 μm,深度偏差顯著縮減,側(cè)壁傾斜角穩(wěn)定在89.2°,結(jié)構(gòu)平整度與尺寸一致性完全達(dá)標(biāo)。該優(yōu)化方案無需改造設(shè)備主體,可快速適配MEMS溝槽量產(chǎn)流程,有效解決微結(jié)構(gòu)深度不均問題,提升批次生產(chǎn)穩(wěn)定性與成品良率。

MEMS傳感器實(shí)測應(yīng)用圖示及說明(半導(dǎo)體專屬)


MEMS 腔體溝槽深度不均白光干涉檢測優(yōu)化工藝


MEMS 腔體溝槽深度不均白光干涉檢測優(yōu)化工藝

本圖為實(shí)測MEMS壓力傳感器芯片全景圖,可完整呈現(xiàn)芯片整體形貌(Overall Morphology),精準(zhǔn)捕捉全域微觀細(xì)節(jié),為芯片外觀檢測、整體尺寸(Overall Dimension)核驗(yàn)提供可靠數(shù)據(jù)支撐,保障MEMS傳感器芯片基礎(chǔ)品質(zhì)合規(guī)。


MEMS 腔體溝槽深度不均白光干涉檢測優(yōu)化工藝

本圖為MEMS梳齒狀結(jié)構(gòu)微觀圖,可精準(zhǔn)還原梳齒微觀形態(tài)(Microscopic Morphology),可實(shí)現(xiàn)梳齒間距(Comb Spacing)、尺寸精度(Dimensional Accuracy)等核心參數(shù)的高效精準(zhǔn)檢測,保障MEMS器件工作性能穩(wěn)定性(Performance Stability)。



大視野3D白光干涉儀

大視野3D白光干涉儀突破傳統(tǒng)微納測量設(shè)備局限,重塑微機(jī)電系統(tǒng)傳感器(Micro-Electro-Mechanical Systems, MEMS)精密檢測標(biāo)準(zhǔn)。設(shè)備依托核心光學(xué)干涉技術(shù),可實(shí)現(xiàn)納米級(jí)(Nanoscale)全維度測量,兼顧檢測高效性與測量精準(zhǔn)度,全面適配MEMS傳感器全生產(chǎn)流程檢測需求,為半導(dǎo)體(Semiconductor)MEMS傳感器及精密微納器件檢測提供專業(yè)技術(shù)支撐。


MEMS 腔體溝槽深度不均白光干涉檢測優(yōu)化工藝

核心優(yōu)勢(shì):大視野+高精度,打破行業(yè)壁壘(適配MEMS傳感器檢測)

設(shè)備解決傳統(tǒng)檢測設(shè)備痛點(diǎn):傳統(tǒng)1倍以下物鏡(Objective Lens)僅支持單孔檢測,需兩臺(tái)設(shè)備分別完成大視野觀測與高精度測量。本設(shè)備搭載0.6倍輕量化專用鏡頭,配備15mm超大單幅視野(Single Frame Field of View),兼容4物鏡轉(zhuǎn)塔鼻輪(Turret Nose Wheel),單設(shè)備即可覆蓋大視野全域觀測、納米級(jí)高精度測量兩大核心需求,適配MEMS傳感器復(fù)雜樣品檢測場景,無需切換設(shè)備,顯著提升檢測效率(Inspection Efficiency)與數(shù)據(jù)精準(zhǔn)度(Data Accuracy)。


MEMS 腔體溝槽深度不均白光干涉檢測優(yōu)化工藝

實(shí)測精度參數(shù):6pm(0.006nm),可精準(zhǔn)表征工件表面粗糙度(Surface Roughness, Ra/Rz)等微觀參數(shù)。


MEMS 腔體溝槽深度不均白光干涉檢測優(yōu)化工藝

新啟航半導(dǎo)體|專業(yè)白光干涉 3D 輪廓測量方案。亞納米精度保障,支持自動(dòng)化定制;高端系列對(duì)標(biāo)國際一線品牌,大視野設(shè)計(jì),輕松應(yīng)對(duì)高低反射、復(fù)雜材料測量場景。

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