FA 失效分析｜Delayer去层技术详解

　　在高科技飞速发展的今天，芯片作为信息技术的核心载体，其稳定性和可靠性直接关系到整个系统的性能与寿命。然而，在复杂的制造和使用过程中，芯片难免会出现失效现象。为了精准定位失效原因，提升产品质量，芯片失效分析技术应运而生，其中去层技术更是扮演着至关重要的角色。

　　去层技术就是在芯片失效分析过程中，通过物理或化学方法逐层去除芯片表面的金属层、介质层等，以暴露内部的电路结构和故障点。这一技术如同对芯片进行手术，需要工程师具有丰富的经验和精确的操作，以确保在去层的同时不破坏关键的电路结构。

　　常见的芯片内部结构通常可分为：钝化层、氧化层、金属层、介质层、连接孔、多晶层和硅衬底。

　　一般芯片去层流程如下：

　　1.样品准备

　　针对需要分析的芯片进行取die、清洗、干燥等预处理，以确保样品的表面完好便于检查判断并且不会对后续去层造成影响。

　　2.样品检查

　　使用显微镜等工具对芯片表面进行初步观察并留图，记录可能的失效特征。

　　3.样品去层

　　根据分析需求及芯片的结构，确定去层的方式和观察的层次。去层方式我们一般分为整体去层和逐层去层。整体去层是通过酸腐蚀的方式，直接去除所有的氧化层及金属层等结构至硅衬底，它的优点在于时效快，费用低，但是只能观察硅衬底；逐层去层是通过交互使用不同的去层方式，一层层剥离金属，逐层观察所有的层次直至硅衬底。它的优点在于可直观观察每一层的金属结构，但是实验花费时间长，费用高。常见的逐层去层方式有两种，分为干法去层与湿法去层。干法去层主要是利用反应离子刻蚀(RIE)进行刻蚀去除钝化层、氧化层或通过机械研磨的方式研磨去除特定的层次；湿法去层则是利用特定的化学溶液与金属发生反应进而去除金属。针对不同层次，交替使用不同处理方式可逐层去除芯片本身多层结构。目前芯片中比较常见的金属层材质通常是铝制或铜制的，不同材质的金属所选用的去层方法也有不同。

　　4.观察与分析

　　实时观察：在去层过程中，使用显微镜（如光学显微镜、扫描电子显微镜等）实时观察芯片的内部结构与状态。图像记录：拍摄留图各层结构的图像，以便后续分析和比较。缺陷检测：检查并记录芯片内部可能存在的缺陷或异常现象，如裂纹、短路、开路等。5.数据分析与报告编写

　　数据分析：对收集到的图像和数据进行分析，以确定芯片失效的现象并给出进一步分析的建议。报告编写：根据分析结果编写详细的失效分析报告。报告包括芯片的结构描述、缺陷类型、失效现象等内容。

　　案例分享

　　案例1：铝制程逐层去层观察

　　案例2：铜制程逐层去层

　　案例3：整体去层

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