当下，碳化硅产业正经历着从主流4/6英寸向8英寸的发展过渡阶段。因此，无论是在晶圆制造还是在失效分析过程中，设备通常需要具有6、8英寸的整片晶圆处理能力。结合客户的需求，赛默飞Helios 5 UC双束电镜可搭配特制的6、8英寸样品支架。配合高精度、高稳定性的压电陶瓷驱动平台以及导航定位软件，设备可实现整片晶圆范围内任意定点位置的加工，以帮助客户高效、精准地定位缺陷点以进行后续的分析工作。

（a）Helios™ 5 UC Ga+ 双束电镜；

（b）基于KLARF文件的8英寸晶圆导航定位工作流程。

在碳化硅产品研发及失效分析工作流中，时常需要引入TEM对栅氧层等精细结构进行高分辨率的观察及化学成分分析，这对FIB-SEM设备的TEM样品制备能力提出了更高的要求。Helios 5 UC配备了高至100nA的大束流离子镜筒，可实现对SiC等超硬材料高效率、低损伤的加工。同时，该设备搭配的Elstar UC+电子镜筒具有出色的低电压分辨能力，保证TEM样品制备对精准厚度控制及精准停刀的需求。设备还可搭载一体化的纳米机械手—Easylift，以及AutoTEM 5等自动化软件，帮助用户实现高效、自动化的样品加工，大幅提升设备产出。

在SiC MOSFET器件的生产过程中，常见的失效点位和类型包括：栅氧结构SiC-SiO界面缺陷、离子注入引起的晶格缺陷、SDB等区域化学成分的异常（如偏析、扩散、刻蚀及清洗残留）等。为了对以上失效现象进行溯源及分析，需要借助透射电镜以获得高空间分辨率及高图像分辨率的解析结果。

赛默飞的Talos™ F200系列透射电镜搭配了超高亮度场发射电子枪，可提供高达标准肖特基场发射电子枪五倍的束流密度，以实现高分辨率TEM和STEM成像。为解决纳米尺度的化学成分分析难题，设备搭载了Super-X™集成EDS系统。它配备的4个硅漂移X射线探测器，具有高灵敏度和高计数率，可实现在数分钟内对数百纳米尺寸区域进行化学成分的精准分析工作。

（a）Talos™ F200透射电镜；

（b）使用S/TEM-EDS技术对SiC MOSFET结构进行化学成分分析。

另外，其搭配的多象限Panther STEM探测器可支持微分相位衬度（DPC）成像技术。该技术可对材料的电、磁结构进行分析表征，故而可应用于表征SiC MOSFET的pn结等结构，助力SiC产业的研发与失效分析工作。

由于SiC MOSFET器件中包含了如SiC、陶瓷封装材料等诸多高硬度材料，以及纵向物理结构的设计，因此，双束电镜需要具有高效率、大尺寸的加工的能力以实现针对定点深埋缺陷的分析与研究。为了克服这项挑战，赛默飞推出了创新的等离子体双束电镜平台Helios 5 Hydra双束电镜。该设备开创性地集成了Xe、Ar、O、N等多达四种不同的气体离子源于一身，配合Helios 5系列双束电镜先进的电子光学和离子光学系统，可针对不同类型的样品实现高质量、高效率的截面及TEM样品加工能力。现有研究表明，Xe、Ar等离子体可针对如碳化硅、陶瓷、树脂、玻璃等硬质材料进行快速的截面加工，并获得优异的截面加工效果。

（a）Helios™ 5 Hydra Plasma双束电镜；

（b）使用Helios™ 5 Hydra Plasma双束电镜实现对SiC MOSFET器件进行大尺寸高效的截面加工。

目前Helios 5 Hydra Plasma双束电镜最大加工束流可达数微安。在不沉积金属保护层的条件下，设备也可于短时间内在SiC MOSFET器件上获得无窗帘效应的平整的截面加工效果。同时，该设备使用了非Ga+源的惰性气体进行加工，解决了传统Ga+双束电镜在对GaN功率器件、化合物半导体等器件进行加工时的Ga+离子注入的问题，以还原器件的本征问题。