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Delayer ドライエッチングおよび研磨層の除去

Delayer & Parallel Lapping

ドライエッチングおよび研磨によるデレイヤー(Delayer)は、イオン乾式エッチング、化学エッチング、または機械研磨などの方式で、集積回路(IC)内部の金属層と誘電体層を一層ずつ除去し、各層の回路構造を明確に観察・分析できるようにします。現代の半導体チップは通常、Metal1、Metal2 から Metal6 あるいはそれ以上の多層金属配線構造を含み、これらの金属層と酸化層が積層して複雑な回路構造を形成しています。そのため、欠陥の特定、プロセス診断、または回路解析の際には、デレイヤ技術によって材料を一層ずつ除去し、各層の配線構造を露出させる必要があります。

 

デレイヤの過程で、エンジニアは材料除去速度と停止層位置を正確に制御する必要があり、下層回路を損傷したり重要な構造を破壊したりしないようにします。適切なエッチング条件と研磨プロセスを通じて、特定の層に留まり目標構造を保持することができ、その後の顕微分析や回路観察を行います。層を除去した後のチップ構造により、エンジニアは光学顕微鏡(OM)と走査型電子顕微鏡(SEM)を組み合わせて高分解能観察を行い、プロセス欠陥を確認したり回路設計を解析したりします。ドライエッチングと機械研磨によるデレイヤ技術は、半導体プロセスの欠陥解析、ICのオープン/ショート故障の位置特定、金属層のひび割れやエッチング残渣の検出、回路配線構造の解析、ICのリバースエンジニアリングなどに広く応用されています。

技術原理
ドライエッチングと機械研磨の層除去技術

IC層次除去は主に利用される化学エッチング、ガスドライエッチング、または機械研磨の方法で、チップ内部構造の金属層と誘電層を段階的に除去します。エッチング条件や研磨速度を正確に制御することで、特定の層で停止し、ターゲット構造を保持して、その後の分析を行います。実際の分析では、エンジニアは通常複数の層除去技術を組み合わせる、各層の回路構造が明確に表示され、損傷を避けるために。

  • 化学エッチング層除去:酸性またはアルカリ性の化学溶液を利用して、金属または酸化層を選択的に溶解する。

  • 反応性イオンエッチングによるデレイヤ(Reactive Ion Etching, RIE):プラズマ反応とイオン衝撃によって材料を除去することで、エッチングの方向性と均一性を正確に制御できます。

  • 機械研磨によるデレイヤ(Mechanical Polishing):精密研磨装置を用いて材料を段階的に研磨することは、大面積の層を迅速に除去するのに適しています。

 

半導体の故障分析と製品解析の過程において、IC層次除去技術は材料を層ごとに除去し、各層の構造を観察することで、エンジニアが欠陥の原因を特定し、回路設計を解析するのに効果的に支援します。故障解析への応用中、層次除去技術は、製造プロセス中に発生する可能性のある異常を観察するために使用されます。例えば、金属層の断線や亀裂、ビアの充填不良、エッチング残留物、酸化層の欠陥、金属の短絡または開放などです。回路構造を層ごとに分析することで、欠陥が形成される位置や可能性のある原因を効果的に判断できます。リバースエンジニアリングへの応用中、エンジニアは層次除去と顕微鏡画像分析を通じて、チップ内部の各層の配線設計を再構築し、回路構造と機能配置を解析することができる。

MA-tek IC の階層化技術の優位性
MA-tek IC の層剥離技術の優位性

MA-tekは半導体の故障分析と材料分析の分野に長年取り組んでおり、完全なICの層除去と顕微分析の統合能力専門のエンジニアチームと先進的な設備を通じて、層の除去を正確に制御し、チップの構造の完全性を確保できます。

  • 正確な層次制御能力:プロセス構造や材料特性に応じて、最適なエッチングまたは研磨技術を選択し、滞留層の位置を正確に制御することができます。
  • 多技術統合分析能力:結合できるOM、SEM、FIB、TEM、EBSD、EDS などの多様な分析技術、完全な故障分析プロセスを提供します。
  • 豊富な先進プロセス分析の経験:多層金属プロセスと先進プロセスコンポーネントの分析経験があり、高密度回路と複雑なパッケージ構造を処理できます。
  • 高成功率のサンプル準備技術:成熟したプロセス制御と専門的な操作を通じて、層除去サンプルの品質を確保し、分析の成功率を向上させることができます。

 

機台設備
  • 図|精密研磨機(Mechanical Polishing System)
    精密研磨設備は、研磨圧力と研磨速度を制御することで、チップ材料を段階的に除去することができ、ICの層除去前の大面積材料除去や層の平坦化処理に一般的に使用されます。

  • 図|反応性イオンエッチング装置(Reactive Ion Etching, RIE)
    反応性イオンエッチング装置(RIE)は、プラズマ反応とイオン衝撃メカニズムを利用して、チップ内の金属層や誘電体層材料を正確に除去します。エッチング速度と方向性を制御でき、ICの層除去や微細構造加工に一般的に使用されます。

 

分析ケース
  • 図|光学顕微鏡画像(OM Imaging)
    光学顕微鏡を通じてICの層剥離後の金属配線構造を観察することで、異なる金属層(Metal 1からMetal 6)の配線配置と構造分布を迅速に識別できます。

  • 図|走査型電子顕微鏡画像(SEM Imaging)
    走査型電子顕微鏡(SEM)を利用して層を除去した後の回路構造を観察することで、より高解像度の金属配線や接続孔構造の画像を得ることができ、微細プロセスの欠陥や回路の詳細を分析するのに役立ちます。

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