 上一篇文章介绍了芯片开封（Decap）,接着讲讲芯片去层。芯片去层是半导体失效分析（Failure Analysis）和逆向工程（Reverse Engineering）中的核心技术，目的是逐层移除芯片的封装和内部层叠结构，以便在显微镜下观察每一层的电路布局和结构。去层是一个从宏观到微观、从外部到内部的循序渐进过程。下图清晰地展示了这一逐步推进的完整流程：  芯片最顶层是一层坚硬的钝化层（通常由氮化硅Si₃N₄或氧化硅SiO₂组成），用于保护电路免受划伤、湿气和污染。需要先移除它才能看到顶层的金属互连。  第1步：去除钝化层 (Passivation Layer Removal)方法：反应离子刻蚀 (RIE) 或 湿法化学腐蚀RIE (干法)： o 原理：在真空腔体内，通入反应气体（如CF₄, CHF₃），形成等离子体。等离子体与钝化层发生化学反应并产生挥发性副产物，从而将其去除。 o 优点：各向异性好（垂直方向刻蚀快，横向刻蚀慢），能保持下层金属线条的形貌，控制精度高。 o 设备：RIE刻蚀机。 · 湿法腐蚀： o 试剂：热磷酸（H₃PO₄）用于去除氮化硅（Si₃N₄），氢氟酸（HF）缓冲液用于去除氧化硅（SiO₂）。 o 优点：速度快，成本低。 o 缺点：各向同性腐蚀，可能导致横向钻蚀（Undercut），损坏金属线边缘。 第2步：层间介电质去除 (Inter-Layer Dielectric - ILD Removal)钝化层之下是多层金属互连结构，它们之间由层间介电质（ILD，通常是SiO₂ based）隔离。去层的核心就是循环进行 “去除ILD -> 观察/成像 -> 去除金属” 的过程。· 方法：湿法化学腐蚀 或 干法刻蚀 · 首选方法：湿法化学腐蚀（基于HF） o 试剂：缓冲氢氟酸（BHF）或氢氟酸蒸汽（HF Vapor）。 o 原理：HF与SiO₂反应生成可溶于水的六氟硅酸。 o 优点（HF Vapor）：各向同性，但腐蚀均匀且温和，对下层金属损伤小，容易控制终点。是目前最常用、最可靠的方法。 · 干法刻蚀：同样可以使用RIE，但需要优化工艺以避免对下层金属造成损伤。· 第3步：金属互连层去除 (Metal Layer Removal)当一层ILD被移除后，该层的金属互连（通常是铝或铜）就会暴露出来。为了看到下一层的结构，需要将这些金属完全去除。· 方法：湿法化学腐蚀 · 铝（Al）互连腐蚀： · o 试剂：磷酸（H₃PO₄）、硝酸（HNO₃）、醋酸（CH₃COOH）的混合液（常用商业名称如“Transene Al Etchant”）。 o 原理：混合酸能有效溶解铝，同时对氧化物介电质的腐蚀速率很慢。 · 铜（Cu）互连腐蚀： o 试剂：氨水（NH₄OH）与过氧化氢（H₂O₂）的混合液（通常称为APM溶液）。 o 挑战：铜的化学惰性更强，腐蚀后更容易产生残留物，需要更精细的配方和控制。 第4步：重复循环与终点检测重复步骤2和3，逐层向下推进，直到暴露出感兴趣的缺陷（如通孔、接触孔）或最底层的硅基晶体管（有源区、多晶硅栅极）。主要方法总结对比
成像与分析在整个去层过程中，每一步完成后都需要使用以下工具进行观察和记录：光学显微镜 (OM)：快速定位和初步观察。 扫描电子显微镜 (SEM)：提供高分辨率、大景深的图像，是观察电路细节的主要工具。 能量色散X射线光谱 (EDS/EDX)：与SEM联用，进行元素成分分析，帮助识别材料。 总之，芯片去层是一项极其精细和专业的技艺，需要分析师根据芯片的工艺节点（纳米尺寸）、材料体系（Al vs. Cu, Low-k dielectrics）和具体目标，灵活选择和组合上述方法，并依靠丰富的经验来判断进程和解决问题。 |
