失效分析（FA）是利用各種方法檢測設(shè)備的失效位置和失效模式的技術(shù)。需要及時反饋有關(guān)這些故障的信息，以提高生產(chǎn)中設(shè)備的質(zhì)量和可靠性。
開封（解封）/去層是整個FA程序中的關(guān)鍵技術(shù)之一。該技術(shù)用于去除鈍化并揭示設(shè)備的底層以供后續(xù)檢查。酸脫蓋和等離子脫蓋技術(shù)廣泛用于脫封。使用硝酸和硫酸等溶液進(jìn)行酸脫蓋是一種有用的鈍化去除技術(shù)，但有時會導(dǎo)致銅線和鋁線等金屬線腐蝕。使用干法蝕刻技術(shù)的等離子體脫蓋工藝比酸性脫蓋工藝慢，但這些工藝可以去除特定的材料層，并以高選擇性揭示底層和金屬線。本文主要對失效分析領(lǐng)域涉及芯片開封和去層的等離子技術(shù)進(jìn)行簡要介紹
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我們知道，在芯片失效分析領(lǐng)域，常見的開封方式，一般包括機械開封、化學(xué)開封以及激光開封.（具體可參看：常見芯片開封技術(shù)及儀器簡介）各種方式之間也各有不同的特點，但等離子開封因為其“慢工出細(xì)活”的特點，在高端芯片領(lǐng)域獲得了 其原理是通過電場功率將反應(yīng)氣體離子化后與需要去除的材料接觸并產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)而揮發(fā)。總體上屬于化學(xué)開封，也有同時采用化學(xué)和物理機制的。 優(yōu)點是沒有物理應(yīng)力，精細(xì)化程度高，不攻擊敏感材料，可到達(dá)細(xì)孔凹陷部位。 缺點是速度慢，價格昂貴。 該領(lǐng)域的專用設(shè)備供應(yīng)商主要來自歐洲和美國。 |
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集成電路的芯片制造過程是通過掩模、光刻、離子注入、氣相沉積、電鍍、化學(xué)機械研磨（CMP）、腐蝕等多達(dá)幾十、上百道工序，在硅襯底表面生長出有著特定邏輯功能的物理圖形，這些物理圖形從材質(zhì)上包括Al、Cu、Ti、TiN和W等金屬材料，以及單晶Si和多晶Si、SiO2和Si3N4等非金屬材料[1]。
集成電路在制造、試驗和應(yīng)用過程中不可避免地會因為制造工藝、測試和環(huán)境應(yīng)力、用戶使用、壽命損耗等各種因素發(fā)生失效[2]。失效分析工程師需要通過各種方法定位失效位置，查找失效原因，剖析失效機理，在失效分析過程中需要對失效的集成電路進(jìn)行去層解剖分析。芯片去層制備是在了解集成電路芯片制造工藝的基礎(chǔ)上，采用化學(xué)腐蝕、機械研磨、離子刻蝕等技術(shù)手段逐層去除芯片各物理層次結(jié)構(gòu)的過程。
集成電路芯片的去層制備過程包括對表層玻璃鈍化層的去除、金屬化層的去除、阻擋層的去除、中間介質(zhì)層的去除、底層多晶層的去除和有源區(qū)的制備。根據(jù)制造工藝和材料的差異，一般可以選用離子刻蝕、化學(xué)腐蝕和機械研磨等方法。目前反應(yīng)離子刻蝕法（RIE）因為其獨特的優(yōu)勢已被設(shè)備制造商和FA實驗室廣泛，目前市場上相應(yīng)品牌的產(chǎn)品也相當(dāng)成熟，如日本SAMCO,英國Oxford等.以目前在國內(nèi)市占率較高的日本SAMCO為例：（代表機型10NR） |
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1、可處理具有高選擇性和高縱橫比的各種材料
● Si（在埋入氧化物
● （BOX） 處的蝕刻停止）
● 氧化物
● 硼硅酸鹽玻璃 （BSG）、磷硅酸鹽玻璃 （PSG） 和硼磷硅酸鹽玻璃 （BPSG）
● 蝕刻停止在塊體 Si 處）
● 氮化物
● 金屬間電介質(zhì) （IMD）
● 層間電介質(zhì) （ILD）
● 低介電
● 聚酰亞胺
● 環(huán)氧的
● 高分子薄膜
2、鋁線成功暴露，沒有分層和侵蝕。該技術(shù)能夠?qū)?fù)雜結(jié)構(gòu)的芯片進(jìn)行逐層去鈍化和故障檢測。
3、System Lineup from Die to 300 mm for Plasma Decapsulation 適應(yīng)最高到300mm的對象尺寸（4~12寸）
4、Endpoint Detection for Precise and Repeatable Etch Stop終點檢測，實現(xiàn)精確且可重復(fù)的蝕刻停止
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為了實現(xiàn)可靠的去鈍化工藝，需要精確的蝕刻停止。Samco 提供用于去鈍化的可選終點點檢測系統(tǒng)。該系統(tǒng)能夠?qū)Πㄑ趸锖偷镌趦?nèi)的薄膜和透明薄膜進(jìn)行精確的厚度監(jiān)測。它可實現(xiàn)可重復(fù)的全自動處理。 |
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