MEMS 芯片 微观形变 (Micro Deformation)缺陷,白光干涉仪全方位把控批量生产 (Batch Production) 工艺品质
发布时间:
2026-07-11
作者:
新启航半导体有限公司

摘要

MEMS芯片多层薄膜沉积、干法刻蚀、晶圆键合制程易产生残余应力,诱发悬臂梁、传感膜片产生微观形变(Micro Deformation)缺陷,进而造成器件零点漂移、批量生产良率大幅下降。白光干涉仪(White Light Interferometer,WLI)基于低相干干涉原理,可实现非接触式纳米级三维形貌检测,适配MEMS批量生产全流程品质管控,测量方法符合国标GB/T 34900-2017《微机电系统(MEMS)技术 基于光学干涉的MEMS微结构残余应变测量方法》规范,数据权威可溯源。

正文

MEMS晶圆硅基底(Si Substrate)与氮化硅(Si₃N₄)、金属薄膜存在热膨胀系数(CTE)失配问题,经CVD高温退火工艺后会累积内应力(Internal Stress),形成纳米至百纳米级微观形变缺陷,主要包含膜片翘曲、梳齿电极挠度偏移、晶圆局部凹凸等类型。传统检测手段存在明显短板:探针轮廓仪易划伤精密微结构,普通显微镜仅可实现定性观测,无法量化形变精准数值,难以满足高精度质控需求。

白光干涉仪具备超高检测精度,纵向分辨率可达5 pm,通过单视场全域扫描完成三维点云重构,可自动提取平面度、PV面形误差、挠度偏差等核心指标,精准识别5 nm级微小形变缺陷,同步输出缺陷精准坐标与尺寸量化数据,可快速溯源工艺异常,精准定位镀膜速率、升降温参数波动等制程问题。

设备搭载自动化晶圆载台,兼容200/300 mm大尺寸晶圆批量检测,支持SECS/GEM产线通用通讯协议,可直接嵌入批量生产(Batch Production)在线质控工位,彻底规避传统单点抽样检测的漏检风险。实测公开数据表明,设备对形变超差芯片检出率达100%,依托精准量化的形貌数据反向优化薄膜应力工艺后,MEMS芯片批量生产良率可提升12%以上,是当前MEMS芯片微观形变缺陷全维度管控的核心计量设备。

MEMS传感器实测应用图示及说明(半导体专属)


MEMS 芯片  微观形变 (Micro Deformation)缺陷,白光干涉仪全方位把控批量生产 (Batch Production) 工艺品质


MEMS 芯片  微观形变 (Micro Deformation)缺陷,白光干涉仪全方位把控批量生产 (Batch Production) 工艺品质

(以上为实测MEMS压力传感器芯片全景图,可清晰呈现芯片整体形貌(Overall Morphology),精准捕捉全域细节,为芯片外观及整体尺寸(Overall Dimension)检测提供可靠支撑,保障MEMS传感器芯片基础质量)


MEMS 芯片  微观形变 (Micro Deformation)缺陷,白光干涉仪全方位把控批量生产 (Batch Production) 工艺品质

(图为MEMS梳齿状结构图,可精准还原梳齿微观形态(Microscopic Morphology),助力梳齿间距(Comb Spacing)、尺寸精度(Dimensional Accuracy)等关键参数的精准检测,稳定保障MEMS器件性能稳定性(Performance Stability))

大视野3D白光干涉仪

突破传统测量局限,重构微机电系统传感器(Micro-Electro-Mechanical Systems, MEMS)检测新范式!大视野3D白光干涉仪依托核心创新技术,实现一机适配纳米级(Nanoscale)全场景测量,兼具检测高效性与测量精准性,全面匹配MEMS传感器全流程检测需求,重塑工业精密测量(Industrial Precision Measurement)核心标准,为半导体(Semiconductor)领域MEMS传感器、精密器件检测提供全方位技术支撑。


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核心优势:大视野+高精度,打破行业壁垒(适配MEMS传感器检测)

打破传统设备行业局限,解决传统1倍以下物镜(Objective Lens)仅能单孔使用、需两台设备分别完成大视野观测与高精度测量(High-Precision Measurement)的行业痛点。设备搭载全新0.6倍轻量化镜头,配备15mm超大单幅视野(Single Frame Field of View),搭配可兼容4个物镜的转塔鼻轮(Turret Nose Wheel),单台设备即可兼顾大视野全域观测与纳米级高精度测量,完美适配MEMS传感器复杂样品检测场景,无需频繁切换检测设备,显著提升检测效率(Inspection Efficiency)与数据精准度(Data Accuracy)。


MEMS 芯片  微观形变 (Micro Deformation)缺陷,白光干涉仪全方位把控批量生产 (Batch Production) 工艺品质

(实测公开数据:6pm=0.006nm,可精准表征样品表面粗糙度(Surface Roughness, Ra/Rz))


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