芯片解剖分析.pdf

复旦大学 政学者论文集 2002 亚微米器件的综合分析 作者 王蓓 材料科学系 98 级 指导老师 鲍慧君 摘要 微分析技术已经成为微电子产业发展的重要技术支撑 论文将采用几种常用深亚微 米集成电路微分析手段 SEM FIB OM EDX 选择一块 0.25 m 的芯片进行解剖 逆向 工程 Reverse Engineering 详细了解其的结构 材料和工艺详情 为将来更好地应用于 工艺诊断(主要是失效分析和新工艺摸索调试)打好基础 关键词 深亚微米 集成电路 微分析技术 纵向剖析 磨角制样 腐蚀染色 PART 1 序言 集成电路自发明以来 随着制造工艺技术的不断改进和加工精度的不断提高 使得器 件的特征尺寸不断缩小 从而集成度不断提高 功耗不断降低 器件性能价格比得到很大的 提高 微电子技术不仅实现了产业化 而且已经经过了小规模 中规模 大规模 超大规模 和特大规模集成电路的发展阶段 IC 芯片的集成度大约每隔三年增加 4 倍 而特征尺寸大 约每三年缩小 2 倍 很好的验证了著名的摩尔定律 Moore’s Law 20 世纪的最后十年 世界 IC 产量以年均 15%以上的速度稳定增长 国内集成电路市场 规模在世界 IC 市场中所占的份额已经由 2000 年的 7%猛增到 2001 年的 13% 使中国成为世 界上发展势头最强的半导体市场之一 七十年代后期开始出现的微分析技术是基于束与物质相互作用基础上的各种束的与谱 的分析技术 包括电子束 离子束 X 射线束 光束与能谱 色谱 光谱及 X 射线等 ,其 实质是对材料微区的组份 结构 形貌与痕量杂质进行分析的技术 由于它可以对器件进行 失效分析并开发新的工艺模块 已经成为微电子产业发展重要的技术支撑 我国的集成电路工艺水平相对落后 更需要有超前的发展意识 对先进的生产工艺进行 开发和预研 随着我国微电子产业不断深入深亚微米领域 这方面的工作可以及时掌握国 际动态 借鉴国外的先进工艺和先进技术 为我国微电子企业引进技术的消化吸收和进一步 自主研究开发新工艺结构提供帮助 提高自己的竞争力 此外 对于 IC 的专利 可以保护 其知识产权 PART 2 深亚微米集成电路微分析技术 2 1 结构分析技术 集成电路微分析技术中 用于显示样品表面 或剖面 形貌的分析手段主要有光学显 微镜 Optical Microscope 简写为 OM 场发射扫描电子显微镜 Field Emission Scanning Electron Microscope 简写为 FE-SEM 和聚焦离子束 Focused Ion Beam 简写为 FIB 其观察能力分别见下表 分析手段 OM FE-SEM FIB 放大倍数 20 1000 50 100000 500 50000 色彩 彩色 灰度 灰度 损伤程度 无损 微损 注入损伤 成本 低 中 中 从中可以看到 这些分析手段涵盖了从 20 500000 的连续放