蔡司:利用纳米探针技术探索半导体微观电学性能

Release time:2024-05-06
author:AMEYA360
source:蔡司
reading:604

  半导体器件尺寸不断缩小和复杂度增加,纳米探针(Nanoprobing)技术成为解决微观电学问题和优化器件性能的重要工具,成为半导体失效分析流程中越来越重要的一环。

蔡司:利用纳米探针技术探索半导体微观电学性能

  随着功率半导体的快速发展,其厂商也开始密切关注纳米探针技术在PN结特性分析和掺杂区域表征等应用领域。

  以下将分享两个典型案例。

蔡司:利用纳米探针技术探索半导体微观电学性能

  利用蔡司双束电镜Crossbeam系列(查看更多)的离子束在SiC MOSFET芯片上加工出一个坡面,把衬底和器件结构暴露出来,然后利用纳米探针和样品表面源极接触,在电子束扫描时收集EBIC信号。

蔡司:利用纳米探针技术探索半导体微观电学性能

  通过二次电子探测器我们得到中间的PVC图像,P well和N+区域有明显的衬度差异,可以表征离子注入区域。而右图中红色的EBIC信号显示了P well和N型外延层之间的边界,即耗尽层。

蔡司:利用纳米探针技术探索半导体微观电学性能

  在另一种常见的功率器件硅基IGBT中,可以得到类似的结果。同样使用蔡司双束电镜Crossbeam系列完成样品制备,在二次电子图像中,N型和P型区域呈现出不同的衬度,而EBIC图像则是显示了各PN结的耗尽层位置,另外也可以看到轻掺杂形成的PN结耗尽层相对较宽。

  灵活而高效的EBIC测试可以通过在蔡司场发射扫描电镜(查看更多)上搭载一到两支纳米探针,并配合信号放大器而实现,提供了一种除了扫描电容显微镜(SCM)和电压衬度(VC)成像以外的表征方法,帮助客户了解器件PN结特性和进行离子注入工艺相关失效分析。

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蔡司工业测量自动化遇上OPC UA:开启智能制造新篇章
  在工业自动化的复杂网络中,不同设备和系统之间的通信顺畅与否,直接决定了生产效率与管理效能。而 OPC UA,即开放式平台通信统一架构(Open Platform Communications Unified Architecture),正逐渐成为这个领域中备受瞩目的 “通用语言”。  OPC UA 是一种面向服务的通信协议,专门为解决工业自动化及物联网设备与云端服务器之间的通信难题而设计。在过去,各设备制造商往往采用各自私有的通信协议,就好比不同国家的人说着完全不同的语言,彼此之间难以交流。这使得不同品牌、不同型号的设备在集成时困难重重,数据交换和系统集成成本高昂。一家工厂可能同时使用了来自 A 公司的自动化生产线设备和 B 公司的质量检测设备,由于两者通信协议不同,要实现生产线数据与质检数据的实时交互,就需要耗费大量的时间和资源进行协议转换与系统适配。  OPC UA 的出现,就像是为工业领域引入了一种全球通用的语言,让不同设备能够顺畅 “交流”。它定义了一套统一的通信标准和数据模型,涵盖了设备的各种信息,从实时运行数据到设备状态、报警信息等,所有支持 OPC UA 协议的设备,无论其来自何方、采用何种硬件架构或操作系统,都能按照这个统一的规范进行数据的发送、接收和解析 。这种统一的通信方式,不仅大大降低了工业系统集成的难度,还提高了系统的可靠性和可扩展性,为工业自动化迈向更高水平奠定了坚实基础。  当蔡司邂逅OPC UA  一、无缝集成,数据畅流  当蔡司工业测量设备与 OPC UA 相遇,一场数据交互的革新就此展开。蔡司的三坐标测量机、光学测量仪等设备,通过专门开发的 OPC UA 接口模块,能够与 OPC UA 服务器实现无缝对接。以往,测量数据的传输需要人工手动导出并录入到生产管理系统中,过程繁琐且容易出错,数据更新也不及时 。如今,通过 OPC UA 技术,蔡司三坐标测量机在完成零部件测量后,能将尺寸数据、形状偏差等测量结果实时、自动地传输给 OPC UA 服务器,再由服务器快速转发至生产管理系统和质量监控平台。这使得生产线上的工作人员能够第一时间获取最新的测量数据,及时调整生产参数。  二、实时监控与智能决策  基于 OPC UA,蔡司设备实现了数据的实时传输,为企业的生产管理和决策提供了强大支持。蔡司的高精度测量设备可对电路板上的电子元件进行测量,测量数据以毫秒级的速度通过 OPC UA 传输到监控中心。管理人员通过监控系统的可视化界面,能够实时查看每一台蔡司设备的运行状态、测量任务进度以及测量数据的动态变化趋势。  这些实时数据不仅用于生产过程的监控,更是企业做出智能决策的关键依据。通过对大量历史测量数据的分析,结合机器学习算法,企业可以预测设备的故障发生概率,提前安排维护保养,避免因设备故障导致的生产中断。  三、提升系统兼容性与扩展性  OPC UA 极大地增强了蔡司系统与其他设备的兼容性。在工业 4.0 的大环境下,制造企业的生产系统往往由多个品牌、多种类型的设备组成,不同设备之间的兼容性至关重要。蔡司的测量设备借助 OPC UA 协议,能够轻松与诸多品牌的 PLC 控制系统,以及各类工业机器人、自动化生产线设备进行通信和数据交互。  从未来扩展的角度来看,OPC UA 为蔡司工业测量自动化打开了无限可能的大门。随着物联网、人工智能等新技术的不断发展,企业对工业测量的需求也在不断演变。OPC UA 的开放性和可扩展性,使得蔡司能够方便地集成新的传感器技术、数据分析算法和软件功能,快速响应市场变化和客户需求。  未来展望:蔡司与OPC UA 携手前行  展望未来,蔡司工业测量自动化与 OPC UA 的结合将迈向更广阔的发展空间。随着工业 4.0 和智能制造的深入推进,生产过程对实时性、精准性和智能化的要求将持续攀升。蔡司将在 OPC UA 的基础上,进一步拓展测量设备的功能边界 。
2025-02-21 11:14 reading:171
蔡司METROTOM 6 scout 高精度计量型工业CT--内部缺陷终结者
  随着新能源汽车、电子消费品及精密注塑行业的快速发展,对零部件的质量和可靠性提出了更高的要求。特别是在新能源汽车的动力系统、电池外壳、内饰结构件,以及电子消费品的外壳、连接器等部件的生产中,精密注塑技术正成为核心工艺。然而,传统的质量检测手段在面对复杂几何形状和高精度要求时往往力不从心。  工业CT作为一种高分辨率、无损检测技术,能够快速、精准地获取注塑件内部结构和尺寸信息,是精密注塑行业质量控制的理想选择。它不仅能够检测气泡、裂纹、缩孔等内部缺陷,还可对尺寸偏差、装配误差等进行全面分析,为产品研发、工艺优化和批量生产提供强有力的技术支撑。在新能源汽车、电子消费品等领域的广泛应用,将进一步推动精密注塑工艺向智能化、高效化发展,为行业带来全新的品质保障方案。  蔡司METROTOM是基于CT传感器的坐标测量机,其融合 X射线计算机断层扫描(CT)及三坐标测量机(CMM)的功能优势,广泛适用于无损几何尺寸测量、色差数模比对、无损内部缺陷及装配结构分析,其权威的可追溯性计量性能、核心的坐标测量机高精度部件、CAA误差补偿、自校准装置及智能测量平台等众多技术优势,确保了系统的出色精度、多功能及长久稳定性。  ZEISS METROTOM 6 scout可获取更出色的分辨细节,仅需一次扫描即可完成复杂的检测及测量任务,从而对接触式或光学测量系统无法检测到的隐藏缺陷及内部结构进行检测、分析及测量,兼具高精准、自动工件定位、操作便捷、主动温度平衡、占地面积小等特点。  相较于其他 CT 产品,METROTOM 6 具备如下独特之处:  01、自动工件置中定位  可通过软件和居中轴自动居中,借助于5轴设计,无需额外调整工件中心摆放位置。免去了开关设备再调整夹具姿态的繁琐工作。  02、扫描参数自动识别  过去人们常常通过操作手册或者经验去设置扫描时的电压、电流(瓦数)、曝光时间、滤片、投影张数。在METROTOM 6中,即使是没有经验的CT使用者,也可以通过电脑智能推荐扫描参数进行操作(即使扫描的解析度要求发生变化),不再依赖经验和手册说明书,即使操作一台高精度的CT也不用担心操作人员的经验导致的测量影响。  03、超高的解析度  得益于微焦点透射式X射线源结合3K平板探测器,确保非常出色对比度及高分辨力的测量结果,获取更多质量细节信息或同一时间扫描更多样品,10 mm直径的样品可达到3µm的体素尺寸,即便更小的缺陷也可观测。  04、“一键式”扫描出报告  借助于Python API,针对批量产品扫描,用户可实现一键式扫描多个产品并完成拆分多件扫描的产品的检测,完成pp、ppk等趋势分析。配合扫码枪使用,可实现边线atline检测。  05、贯穿式软件解决方案  从采集数据、重构体积数据、分析评价、出具报告均由ZEISS INSPECT X-Ray独立完成(全自研软件)没有切换软件导出数据的顿感。  总结  工业高精度无损检测解决方案已成为精密注塑行业、新能源汽车及电子消费品领域不可或缺的一部分。它不仅能显著提升产品质量和生产效率,还为企业节约成本、优化工艺提供了科学依据。面对日益激烈的市场竞争和用户对高品质产品的需求,工业CT技术将在未来扮演更重要的角色,推动行业实现更加智能化、精细化的发展目标。
2025-02-21 11:11 reading:166
蔡司入门款工业CT METROTOM 1 - 内外检测一体化,注塑品质标杆再升级
  随着科技的进步和市场竞争的加剧,注塑行业正逐步向高精度、高效率、高自动化的方向发展。与此同时,客户对注塑产品的要求也越来越高,不仅要求产品外观精美、尺寸精确,更要求产品内部质量可靠、性能稳定。这就要求注塑企业在生产过程中,必须严格控制产品质量,确保每一个产品都符合标准。  如何缩短检测周期,提高生产效率?  如何高效快速完成大量检测特征及复杂检测要求?  如何方便直观地分析内部结构及装配间隙等特征?  如何避免装夹导致的变形,确保检测结果的准确性?  ZEISS METROTOM 1作为一款高精度、高效率的CT检测设备,凭借其独特的优势,完美满足了注塑行业对产品质量检测的需求。它能够提供高分辨率的三维影像,清晰显示注塑产品的内部结构、装配状态和间隙等,为产品质量的全面检测提供了可靠依据。并且采用无损检测技术,无需对样品进行拆分或破坏,即可完成检测,大大缩短了检测周期。  对于注塑产品内部难以用肉眼识别的缺陷,METROTOM 1能够一键完成检测,并准确呈现缺陷的位置、大小和形状等信息,为产品质量的改进提供了有力支持。此外,针对注塑行业普遍存在的材料较软无法装夹、样品透明无法使用光学测量等问题,METROTOM 1凭借其高精度、高效率、无损检测等优势,完美解决了这些行业痛点。  从内部,看见质量  – ZEISS METROTOM 1  研发阶段  1. 非破坏性检测,不仅大大缩短产品的检测周期与前期准备时间,此外还提供更精确的三维图像,更好的评估材料和结构性能,以及可能存在的内部缺陷  2. 获取全场数据,搭配ZRE进行逆向,并有针对性的修正模具,显著缩短修模周期,加快产品上市速度  量产阶段      1、 以较小的占地面积提供精度可追溯的高精度计量,配合较高的电压与功率,轻松批量扫描橡塑产品,并实现自动拆分及检测。  2. 可直接在体积数据上定位面积不足或者壁厚过厚以及间隙过大的问题,尤其对于密闭空间尺寸,可快速精准测量复杂零件壁厚的微小变化,及复杂曲面  质量实验室  1. 无需拆分,直观了解产品二维与三维局部、整体或者截面视图。可分析并测量组件装配后形成的间隙,或分析失效原因  2. 利用三维体积数据,可直观展示产品表面及内部尺寸特征,并以三维形式查看内部缺陷分布,体积、距离外表面最短距离等信息并精确测量  由内而外,质量控制  ZEISS METROTOM1产品特点  · 入门级计量CT,带可追溯的计量精度,  符合VDI/VDE 2630表1.3  · 扫描和检测一站式解决方案  · 批量扫描,自动拆分和检测  · 关键扫描参数,软件可自动确认  · 宏程序,实现自动检测及报告输出  揭示内部结构,实现全面分析  支持完整的工作流程,从数据采集、CT数据导入和多边化到广泛的分析和报告。
2024-07-19 09:49 reading:828
基于蔡司X射线显微镜的吸收衬度和衍射衬度成像技术
  X射线衍射衬度断层成像(Diffraction Contrast Tomography,DCT)是一种无损的三维晶体学成像方法。利用基于蔡司X射线显微成像平台的LabDCT Pro及CrystalCT系统(点击查看)可以对多晶材料进行无损三维晶体结构表征,得到多晶样品的晶粒尺寸、三维形貌、晶体取向、晶界类型、织构分布、应力应变张量等三维微结构信息。  利用所获得的晶体模型作为数值模拟的输入模型,可以更准确预测材料的性能,对于材料加工工艺优化具有重要指导意义;结合吸收衬度和衍射衬度也可以对样品进行多模态表征,比如研究第二相在晶界的分布;由于DCT是无损成像,还可以动态原位分析晶粒在热处理条件下的生长过程。  丹麦Xnovo Technology的应用团队与Ulm University的Dr. Jules Dake利用基于蔡司X射线显微成像平台的LabDCT Pro技术,结合吸收衬度和衍射衬度,捕捉了Al-5%Cu合金在多次等温退火过程中晶粒结构的演变,在《Tomography of Materials and Structures》上合作发表论文《Grain structure evolution during heat treatment of a semisolid Al-Cu alloy studied with lab-based diffraction contrast tomography》。  同时具有高时间分辨率和空间分辨率的三维实验数据是验证材料现象计算模型的关键。文章在现有的Al-Cu模型体系上跟踪退火过程晶粒结构的演变,为粉末压坯在烧结后期的晶粒重新排列、致密化和晶粒粗化提供了参考。该研究表明,Al-5%Cu合金经过十次退火后,初始组织由1934个晶粒减少到934个晶粒,而平均晶粒尺寸由194µm增大到247µm。  对单个晶粒生长的初步统计结果表明,在实验初期阶段,消失的通常是较小的晶粒。此外,无论晶粒尺寸如何,单个晶粒的取向变化通常很小,但是当晶粒突然出现较大旋转时,大概率发生在较小晶粒消失前的上一次退火处理中。下图展示了一个小晶粒以及它旁边两个稳定的晶粒,小晶粒在消失之前取向旋转了5度以上(因此IPF的颜色从绿色变为青绿色)。  随着样品总退火时间的增加,晶粒逐渐粗化,晶粒的空间分布、三维形貌等信息可从DCT结果中得到,而ACT结果能看出Cu沿晶界富集的网络结构。从t0到t5再到t10,样品中形成孔隙网络,孔隙率逐渐提高。  在热处理过程中晶粒接触的结晶学行为对微观组织的演变起着重要作用,可将所获得的晶体模型作为模拟的输入模型,进一步研究晶粒粗化行为。  蔡司X射线显微镜结合吸收衬度和衍射衬度成像技术,为材料研究及表征提供丰富的解决方案。
2024-07-17 11:22 reading:590
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