在芯片切割剖析的过程中,必须利用高精度的切割器材将芯片切成薄片,接着通过电子显微镜等设备来不雅观察和剖析这些切片。这项技能有助于研究职员认识芯片的性能瓶颈,优化芯片的设计,提升芯片的性能和可靠度。
除此之外,芯片切片剖析还可用于故障检测和质量掌握。通过对涌现故障的芯片进行切片剖析,可以查明故障缘故原由和位置,为修复和改进事情供应有力支持。同时,切片剖析也可用于评估芯片生产过程中的质量掌握水平,以确保产品符合规格和哀求。
一、 切片办法的先容

1、机器研磨
机器切片是一项低本钱的切片技能,由于精度较低、操作步骤相对繁芜,较少运用于芯片的构造的截面不雅观察。为了在条件不敷的情形下对芯片构造进行不雅观察,本文对芯片切片做了详细的解释,该方法可知足大部分情形下对芯片构造不雅观察的须要。
这办法最为大略利用,针对各式各样的产品或材质皆可以快速实行,如金属、陶瓷、粉末、电子产品等。机器研磨可做大面积的不雅观测范围(数微米到数厘米的宽度)。
缺陷是研磨过程中随意马虎产生机器应力效应,如变形、波折、刮痕、裂痕等人为毛病存在试样表面或界面,造成不雅观察的误判。下图显示研磨过程的各种毛病。
机器切片紧张包括取样,镶嵌,研磨和抛光。取样应根据被检样品的考验目的,还须考虑取样方法和样品是否须要装用夹具或镶嵌等。镶嵌的目的:根据样品材料和检测哀求等,通过选择不同镶嵌材料来知足边缘,易碎样品保护及方便握持,目前半导体行业利用较多的是环氧树脂镶嵌,具有紧缩率低,透明度高与试样附着好等优点。研磨和抛光的紧张目的,使试样表面的损伤逐渐减小直到理论上为零的过程,得到光亮无划痕的金相表面。
裸芯片目前紧张身分还是以硅为主,而且体积较小,材质较脆,妍磨过程中随意马虎碎裂,以是产品机器研磨必须镶嵌后才能进行,但是芯片镶嵌后样品凝固在镶嵌树脂内,无法看不到样品状态和压区位置,不能有效定位。而且芯片表面金属层以铝为主,具有延展性,在抛光研磨过程中,抛光布摩擦浸染会导致芯片铝层产生延展乃至脱落,导致研磨失落败。
以是,通过机器切片的办法改变目前切割裸芯片方法,有效办理了之前研磨存在的无法定位,铝层脱开,延展等问题,大大提高了客户满意度,也办理了时效性的问题,最紧张的是降落了研磨切片本钱。
2、CP(Cross-section Polisher)
CP其操作事理是利用文件板将目标物遮住,再用离子束切割,浸染韶光是非可掌握出不雅观察范围的大小,试样切割出可不雅观察的区域呈现U字型(如下图)。针对不同的样品的硬度,制备出镜面样品。
此办法可以避免在研磨过程中所产生的应力、刮痕、抛光液粒子的残留,完成的样品表面光滑无损伤,同时可以表现出材料内部的真实构造,有利于后续利用SEM、EDS或其它剖析设备对样品进行进一步的不雅观察和剖析。
3、Dual Beam FIB
在当今的微不雅观天下研究中,聚焦离子束(Focused Ion Beam,FIB)已经成为一种不可或缺的工具。它具有极高的精度和灵巧性,使得科学家能够在纳米级别上对材料进行精确的加工和不雅观测。个中,聚焦离子束FIB切片技能更是广泛运用于材料科学、生物学、医学等领域。本文将详细先容聚焦离子束FIB切样的事理、特点及运用。
而DBFIB是结合了聚焦离子束(FIB)和扫描电子显微镜(SEM),个中离子束可用于去除特定位置的材料,而SEM可用于无损成像和剖析。图五先容了双光束系统配置,其切割和侧面不雅观察的方向及夹角架构。DBFIB是目前切片设备中精准度最高的利器,可以精准至纳米等级这是其他办法无法达成的境界,其上风是切片的范围在数十至数百微米之内,适宜小范围的精密切片。
下面紧张跟大家分享一下这个聚焦离子束(FIB)切片的干系知识:
1、聚焦离子束(FIB)切片事理
聚焦离子束(FIB)切片技能的基本事理是利用高能离子束将目标样品进行切割。首先,通过离子源产生离子束,经由聚焦透镜和扫描电极后,形成极细的离子束。该离子束在样品表面聚焦并扫描,通过物理撞击和化学反应,将目标样品逐层剥离,从而实现切割。在聚焦离子束(FIB)切片过程中,离子束的能量密度和扫描速率是关键成分。能量密度决定了切割效率,而扫描速率则决定了切割精度。通过精确掌握这些参数,可以实现不同样品和不同需求的切割。此外,为了确保切割的精确度和样品完全性,聚焦离子束(FIB)切片过程中常日须要赞助气体或液体流,以对切割过程中产生的样品残渣进行吹扫和冷却。
2、聚焦离子束(FIB)切片技能特点
(1)高精度和灵巧性
聚焦离子束(FIB)切片技能具有极高的精度和灵巧性,可以实现在纳米级别上的切割。这使得科学家能够在微不雅观尺度上对材料进行深入研究。
(2)样品无损
由于聚焦离子束(FIB)切片过程中仅通过物理撞击和化学反应剥离样品,因此对样品的损伤极小,能够保持样品的完全性。
(3)可加工繁芜形状样品
聚焦离子束(FIB)切片技能不仅适用于平面样品,还可加工繁芜形状的样品,如三维纳米构造、微纳器件等。
(4)可集成其他微不雅观操作技能
聚焦离子束(FIB)系统可以集成其他微不雅观操作技能,如电子束曝光、扫描隧道显微镜,TOFSIMS等,从而实现更繁芜的微不雅观操作。
3、聚焦离子束(FIB)切片技能的运用
(1)半导系统编制造:在半导系统编制造领域,聚焦离子束(FIB)切片技能广泛运用于芯片构造剖析、芯片逆向解剖、失落效剖析等方面。通过对失落效芯片进行切割和不雅观测,可以深入理解芯片失落效缘故原由,提高芯片制造质量。
(2)生物学研究:在生物学研究中,聚焦离子束(FIB)切片技能被用于切割细胞和组织样品,以进行后续的不雅观测和剖析。例如,通过对动物胚胎进行切割和不雅观测,可以理解胚胎发育过程中的细胞分裂和分解情形。
(3)医学诊断与治疗:在医学领域,聚焦离子束(FIB)切片技能也得到了广泛运用。例如,通过对人体组织样本进行切割和不雅观测,可以赞助年夜夫进行疾病诊断和治疗方案的制订。此外,该技能还可用于药物研发过程中的药物筛选和测试。
(4)材料科学研究:在材料科学研究领域,聚焦离子束(FIB)切片技能用于切割各种材料样品,以进行构造剖析、物相鉴定和应力测试等。例如,通过对金属材料进行切割和不雅观测,可以理解材料的力学性能和微不雅观构造之间的关系。
(5)考古学与文物保护:在考古学和文物保护领域,聚焦离子束(FIB)切片技能用于切割和剖析古物样品。例如,通过对古代陶瓷进行切割和不雅观测,可以理解陶瓷的制作工艺和技能发展历史。同时,该技能还可用于文物的修复和保护事情中。
(6)环境监测与污染管理:在环境监测与污染管理领域,聚焦离子束(FIB)切片技能用于切割和剖析环境样品。例如,通过对土壤和水样。
4、聚焦离子束(FIB)切片技能的运用案例
(1)电镀品截面镀层构造剖析 :客户委托我司对客诉非常电镀产品聚焦离子束(FIB)-SEM剖析,聚焦离子束(FIB)切割电镀品内部构造图及SEM背散射(BSE)图:
(2)微米级毛病样品聚焦离子束(FIB)-SEM截面测试:
(3)PCB电路断裂位置,利用SEM不雅观察铜箔金相:
(4)聚焦离子束(FIB)切割锡球截面剖析:
(5)聚焦离子束(FIB)切割晶粒剖析:
(6)PCB线路板失落效聚焦离子束(FIB)切割铜层晶粒剖析(离子束成像):
二、关键技能和运用
1、样品制作:特殊是透射电镜(TEM)及扫描式电镜(SEM)试样制作。
2、精准毛病及制程工艺切片:精准度可运用于5nm以下的前辈制程工艺。
3、失落效点VC(Voltage Contrast)定位:可以定位精准到单个晶体管位置。
4、SEM取向衬度:可以依晶粒比拟剖析晶粒大小。
5、IC线路修补:
以下方表格归纳出三种切片办法可以达到的需求及存的缺陷,有助于客户判断产品或剖析出规格对应的最佳切片工具。
总结一下
总的来说,芯片的切片剖析是一项关键的技能工具,对付深入理解芯片的性能和优化芯片设计具有主要意义。
但是,随着半导体封装工艺越来越多样,芯片种类也越来越多样化,对芯片切片是不雅观察其内部构造的紧张路子,特殊是对付很多封装厂来说,由于缺少对芯片构造的理解,在产品导入过程时,每每缺少一些可以考量的依据,如:铝层厚度多少,芯片内部线路构造如何等等问题,而目前市场上针对裸芯片的切片每每采取精确剖面切片如聚焦离子束(FIB) ,价钱较为昂贵,时效性也很难把控。而且大部分芯片厂和封装厂都不具备这些条件,以是研究低本钱的切片技能很有必要。因此,对付半导体芯片的切片剖析来说,是选择传统的机器切片还是利用前辈的聚焦离子束(FIB),这也得看运用处景和自己的预算吧!
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