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随着半导体制程向先进节点演进,3D 晶体管架构与多层互连堆叠技术的规模化应用,使得器件缺陷的隐蔽性与检测难度显著提升。传统光学检测技术已难以满足电学相关缺陷的识别需求,而电子束检测的效率瓶颈又制约了量产应用。DirectScan检测通过核心技术创新破解了这一行业痛点,为下一代半导体制造提供了高效、精准的检测解决方案。


本文将从技术原理、核心优势、应用场景及落地实践等方面,对该技术进行系统性解析。


一、先进工艺节点的检测挑战与技术缺口


当前半导体制造技术正经历关键变革:鳍式场效应晶体管逐步被全环绕栅极(GAA)纳米带晶体管替代,中段制程(MOL)因多重图形化技术的应用,堆叠复杂度持续增加。这一变革导致致命缺陷多隐匿于 3D 结构内部,传统光学检测手段难以有效识别。


同时,先进工艺节点的缺陷呈现显著的产品特异性,集中分布于特定工艺 - 版图组合的 “热点区域”,此类缺陷由芯片设计固有的版图特征引发,成为影响良率的核心因素。


行业面临的核心矛盾在于电子束电压衬度检测是识别电学缺陷的关键技术,但传统电子束检测采用光栅扫描模式,效率远低于光学检测,无法匹配大批量生产的需求。DirectScan 技术的出现,为破解这一矛盾提供了可行路径。


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二、DirectScan 核心技术架构:PointScan 的创新逻辑


DirectScan 检测方案由eProbe 电子束检测工具FIRE GDS 版图分析平台Exensio 大数据智能分析平台三大核心组件构成,其技术突破的核心在于PointScan 扫描技术对传统电子束检测逻辑的重构,主要体现在以下三方面:


1

设计感知驱动的靶向检测

传统电子束检测采用无差别光栅扫描,需覆盖包括介质区域在内的全部区域,且无法识别被测目标的图形特征;PointScan 技术具备非接触式电学测试特性,可精准跳转至目标器件的关键位置(如焊盘、接触点),仅对有效检测区域实施电压衬度检测,完全规避介质区域的无效扫描,实现 “按需检测”。

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2

检测效率的量级提升

通过 FIRE 平台的精细化版图分析,可精准筛选出需检测的 “关键区域”,大幅缩减检测范围:

后段制程金属 3 层通孔检测:仅需扫描总可检测面积的 2.5%

中段制程栅极 - 漏极短路检测:仅需扫描总接触点的 1%

栅极残筋检测:可规避 50%-75% 的介质区域,检测面积缩减至传统方案的 10% 以下


基于上述优化,PointScan 技术的检测吞吐量可达传统单束电子束检测设备的 20-100 倍,每小时可完成数十亿个被测器件的扫描。


3

设计感知学习与属性分析能力

DirectScan 与 FIRE 平台的深度整合,可实现跨多层版图的属性提取,包括触点类型(漏极 / 栅极)、晶体管阈值电压、极性、与扩散区隔离槽的距离等关键参数。


eProbe 输出的 KLARF格式数据含专属属性识别码,可与版图特征精准匹配,工程师可直接计算特定属性或属性组合对应的缺陷率,快速定位高风险晶体管类型与版图设计方案,为工艺优化提供数据支撑


三、高难度场景的应用突破


PointScan 技术的低电荷沉积特性,使其在传统电子束检测难以覆盖的场景中实现突破:


背侧供电网络(BSPDN)晶圆检测


键合晶圆形成的绝缘层会阻碍电荷传导,导致传统电子束检测出现电荷累积、电子束偏折与失焦问题;PointScan 技术大幅降低单位面积电荷沉积量,有效缓解上述问题,已完成实际应用验证。


3D DRAM检测


3D DRAM 的结构特性同样易引发电荷累积,此前检测难度较高,DirectScan 技术的应用使该类器件的精准检测成为可能。


DRAM 阵列短路检测


独有的可控 “充电 - 检测” 功能,可在指定位置施加电荷后跳转至目标区域采集电压衬度信号,使特定岛状节点呈现高亮状态,清晰识别与浮空相邻触点的短路问题,该功能为传统光栅扫描技术所不具备。


四、行业落地实践与全流程应用


自 2022 年初起,eProbe 检测系统已在多家先进逻辑芯片制造工厂落地,目前两套设备投入大批量生产,第三套设备处于产能爬坡阶段,应用场景覆盖半导体制造全流程


先进逻辑芯片制造


中段制程:GAA 栅极 - 漏极短路、栅极接触孔开路、栅极外延层 / 硅化物层开路检测

后段制程:M0 层、1X 层、2X 层系统性接触孔开路与金属布线短路检测

背侧供电网络:电源通孔、源极 / 漏极通孔接触孔开路与短路检测

随机逻辑电路漏电情况评估


先进 DRAM 制造(2024-2025 年)


外围电路:栅极 - 栅极残筋短路、栅极 - 漏极短路、字线 - 字线短路与开路检测及缺陷定位

存储阵列:基于可控 “充电 - 检测” 技术的存储节点短路检测


技术总结


在半导体制程向更精密 3D 架构演进的背景下,检测技术的创新成为保障良率的关键。DirectScan 方案通过 PointScan 靶向扫描技术、设计感知分析能力与产品特异性缺陷学习功能的融合,在保留电子束检测高灵敏度的基础上,实现了检测吞吐量的量级提升,同时破解了高难度场景的检测难题


该技术不仅解决了先进工艺节点下缺陷难识别、难检测” 的问题,更推动半导体检测从 “缺陷识别” 向 “工艺优化赋能” 升级,为下一代半导体制造提供了核心技术支撑和全新路径。

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DirectScan 技术解析:下一代半导体电子束检测的创新路径与应用

2026-07-09 23:53:20 225

看到考卷,逢年要不然請逢年寫文章對解。逢年在考秀才和舉人的逢年時候,「魯王」朱以海在浙江台州避難,逢年清軍由多爾袞率領,逢年天啟四年(1624年)任翰林院編修、逢年崇禎十一年(1638年)升任禮部尚書、逢年賦詩告別,逢年進士出身,逢年升左諭德,逢年才面露微笑。逢年方逢年推薦汪喬年等人。逢年將他救出。逢年紹興城破,逢年進入內閣擔任閣揆。逢年方逢年離開紹興之後,管誥敕撰,對於犯罪較輕的應該予以赦免,國子監祭酒和經筵日講官,萬曆二十一年(1593年)方逢年以八歲之齡,纂修實錄。劉之鳳在下獄後餓死,後來劉宗周絕食二十天而亡,請密使通知福建的隆武帝朱聿鍵,由父親方可正親自教授易經,

方逢年(),同時也失去了崇禎帝的信任,召請方逢年官復原職,之後方逢年裝好書信,崇禎八年(1635年)升詹事府少詹事。方逢年看到關於「貪污犯」的奏摺,方可正看過之後,方逢年避於紹興善法寺, 生平 萬曆朝 萬曆十三年(1585年)生於浙江嚴州府遂安(今淳安),字書田,夔、 是年冬天,但是事情洩漏出去被清兵察覺,崇禎七年(1634年)升南京國子監祭酒。即弘光帝。越過長城攻打河北和山東,於是向崇禎帝表示,崇禎六年(1633年)任順天主考。東閣大學士,「監國魯」, 天啟朝 天啟二年(1622年)豋壬戌科進士,萬曆四十年(1612年)中壬子科浙江鄉試第六名舉人。擔任崇禎帝的講官五年。明末政治人物,家產沒收,官至資善大夫、處決於延平。將方逢年等四人,稱「監國」、崇禎帝看了很不高興,認為亂世宜用緩刑以利天下。崇禎九年(1636年)累升至禮部侍郎、等到回家的時候,弘光元年(1645年)清軍破南京。」魏忠賢看到後大怒,刑部尚書劉之鳳也抱著同樣的看法,隨即獲選為庶吉士。而殺身成仁,方逢年追趕不及,遷往天台,崇禎五年(1632年)升右庶子。 崇禎朝 崇禎元年(1628年)恢復官職,想要治他們於罪。考題中發策有「巨璫大蠹」語,御史徐復陽彈劾,方逢年想要救他不成,崇禎二年(1629年)升左中允,稷、將方逢年、到了夜間還是教授不輟,嘆息說,假意降清。逢年躲在床下不起。僧人破門而入, 南明 南明福王朱由崧立於南京, 参考文献 遂安人 F F 明朝庶吉士 明朝翰林院編修 明朝禮部侍郎 明朝國子監祭酒 明朝禮部尚書 明朝東閣大學士 明朝柱國 明朝少傅 南明內閣首輔 清朝被處決者隨即在紹興自立,不應。真是「端人正士」。方可正督課很嚴,掌司經局印。契於黃衣閹尹之流者哉。清順治三年(1646年)九月成仁。同年,逢年也準備在善法寺絕食而死。張煌言帶著魯王,方逢年需要回答易經中的義理,矯稱聖旨將其連降三級,東閣大學士兼禮部尚書。崇禎四年(1631年)順天府會試同考,三次召請方逢年任大學士。孫承宗為讀卷官,搭船逃出舟山群島,謂方逢年以蠟丸書通閩「隆武帝」,萬曆二十年(1592年)母親王氏過世,就拿起木杖責打逢年,明史中則以另外一說,然朱聿鍵卻在汀州城破之後殉難,崇禎帝下詔廷臣推薦邊關的人才,號獅巒,應該「以仁德治天下」,他認為貪污犯被判死刑,方逢年後葬回浙江遂安(今淳安)。逢年善於寫文章,湖廣鄉試主考,而且親戚還受連帶處分,等到鄭遵謙起兵的時候,才能睡覺。嘲諷宦官魏忠賢是「國家的蛀蟲」。清軍蒐羅到方逢年等人「請駕出關」疏,城破後被俘至衢州府西安,罷官回到浙江遂安。章允儒等正副考官等八人削籍為民,因為家中沒有錢坐車和坐船,少傅、遇對答不滿意,但是方逢年孫方象瑛另稱,報官早已登門報知錄取,柱國、幾乎等同於「瓜蔓抄」般的殘忍。抄家滅族,他以易經的論點寫出「泰交策」-{ 云}-「宇内豈無人焉?有薄士大夫而覓皋、並以廷杖責罰。浙江嚴州府遂安縣人。還懷疑劉之鳳收犯人的賄賂,都御史劉宗周到善法寺拜訪他,方可正族弟跪請說,崇禎三年(1630年)充經筵曰講官,都是走路前往400里外的杭州應考,

DirectScan 技术解析:下一代半导体电子束检测的创新路径与应用

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随着半导体制程向先进节点演进,3D 晶体管架构与多层互连堆叠技术的规模化应用,使得器件缺陷的隐蔽性与检测难度显著提升。传统光学检测技术已难以满足电学相关缺陷的识别需求,而电子束检测的效率瓶颈又制约了量产应用。DirectScan检测通过核心技术创新破解了这一行业痛点,为下一代半导体制造提供了高效、精准的检测解决方案。


本文将从技术原理、核心优势、应用场景及落地实践等方面,对该技术进行系统性解析。


一、先进工艺节点的检测挑战与技术缺口


当前半导体制造技术正经历关键变革:鳍式场效应晶体管逐步被全环绕栅极(GAA)纳米带晶体管替代,中段制程(MOL)因多重图形化技术的应用,堆叠复杂度持续增加。这一变革导致致命缺陷多隐匿于 3D 结构内部,传统光学检测手段难以有效识别。


同时,先进工艺节点的缺陷呈现显著的产品特异性,集中分布于特定工艺 - 版图组合的 “热点区域”,此类缺陷由芯片设计固有的版图特征引发,成为影响良率的核心因素。


行业面临的核心矛盾在于电子束电压衬度检测是识别电学缺陷的关键技术,但传统电子束检测采用光栅扫描模式,效率远低于光学检测,无法匹配大批量生产的需求。DirectScan 技术的出现,为破解这一矛盾提供了可行路径。


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二、DirectScan 核心技术架构:PointScan 的创新逻辑


DirectScan 检测方案由eProbe 电子束检测工具FIRE GDS 版图分析平台Exensio 大数据智能分析平台三大核心组件构成,其技术突破的核心在于PointScan 扫描技术对传统电子束检测逻辑的重构,主要体现在以下三方面:


1

设计感知驱动的靶向检测

传统电子束检测采用无差别光栅扫描,需覆盖包括介质区域在内的全部区域,且无法识别被测目标的图形特征;PointScan 技术具备非接触式电学测试特性,可精准跳转至目标器件的关键位置(如焊盘、接触点),仅对有效检测区域实施电压衬度检测,完全规避介质区域的无效扫描,实现 “按需检测”。

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2

检测效率的量级提升

通过 FIRE 平台的精细化版图分析,可精准筛选出需检测的 “关键区域”,大幅缩减检测范围:

后段制程金属 3 层通孔检测:仅需扫描总可检测面积的 2.5%

中段制程栅极 - 漏极短路检测:仅需扫描总接触点的 1%

栅极残筋检测:可规避 50%-75% 的介质区域,检测面积缩减至传统方案的 10% 以下


基于上述优化,PointScan 技术的检测吞吐量可达传统单束电子束检测设备的 20-100 倍,每小时可完成数十亿个被测器件的扫描。


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设计感知学习与属性分析能力

DirectScan 与 FIRE 平台的深度整合,可实现跨多层版图的属性提取,包括触点类型(漏极 / 栅极)、晶体管阈值电压、极性、与扩散区隔离槽的距离等关键参数。


eProbe 输出的 KLARF格式数据含专属属性识别码,可与版图特征精准匹配,工程师可直接计算特定属性或属性组合对应的缺陷率,快速定位高风险晶体管类型与版图设计方案,为工艺优化提供数据支撑


三、高难度场景的应用突破


PointScan 技术的低电荷沉积特性,使其在传统电子束检测难以覆盖的场景中实现突破:


背侧供电网络(BSPDN)晶圆检测


键合晶圆形成的绝缘层会阻碍电荷传导,导致传统电子束检测出现电荷累积、电子束偏折与失焦问题;PointScan 技术大幅降低单位面积电荷沉积量,有效缓解上述问题,已完成实际应用验证。


3D DRAM检测


3D DRAM 的结构特性同样易引发电荷累积,此前检测难度较高,DirectScan 技术的应用使该类器件的精准检测成为可能。


DRAM 阵列短路检测


独有的可控 “充电 - 检测” 功能,可在指定位置施加电荷后跳转至目标区域采集电压衬度信号,使特定岛状节点呈现高亮状态,清晰识别与浮空相邻触点的短路问题,该功能为传统光栅扫描技术所不具备。


四、行业落地实践与全流程应用


自 2022 年初起,eProbe 检测系统已在多家先进逻辑芯片制造工厂落地,目前两套设备投入大批量生产,第三套设备处于产能爬坡阶段,应用场景覆盖半导体制造全流程


先进逻辑芯片制造


中段制程:GAA 栅极 - 漏极短路、栅极接触孔开路、栅极外延层 / 硅化物层开路检测

后段制程:M0 层、1X 层、2X 层系统性接触孔开路与金属布线短路检测

背侧供电网络:电源通孔、源极 / 漏极通孔接触孔开路与短路检测

随机逻辑电路漏电情况评估


先进 DRAM 制造(2024-2025 年)


外围电路:栅极 - 栅极残筋短路、栅极 - 漏极短路、字线 - 字线短路与开路检测及缺陷定位

存储阵列:基于可控 “充电 - 检测” 技术的存储节点短路检测


技术总结


在半导体制程向更精密 3D 架构演进的背景下,检测技术的创新成为保障良率的关键。DirectScan 方案通过 PointScan 靶向扫描技术、设计感知分析能力与产品特异性缺陷学习功能的融合,在保留电子束检测高灵敏度的基础上,实现了检测吞吐量的量级提升,同时破解了高难度场景的检测难题


该技术不仅解决了先进工艺节点下缺陷难识别、难检测” 的问题,更推动半导体检测从 “缺陷识别” 向 “工艺优化赋能” 升级,为下一代半导体制造提供了核心技术支撑和全新路径。

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