乾式蝕刻及研磨去層次

Delayer & Parallel Lapping

乾式蝕刻及研磨去層次(Delayer)是透過 離子乾蝕刻、化學蝕刻或機械研磨 等方式,將積體電路(IC)內部的金屬層與介電層逐層移除,使各層電路結構能夠被清楚觀察與分析。現代半導體晶片通常包含多層金屬互連結構(Metal Interconnect),例如 Metal1、Metal2 至 Metal6 甚至更多層。這些金屬層與氧化層彼此堆疊形成複雜的電路架構,因此在進行 缺陷定位、製程診斷或電路解析 時,往往需要透過去層次技術逐層移除材料,以顯露每一層的佈線結構。

 

在去層次過程中,工程師必須精確控制材料移除速率與停止層位置,以避免損傷下層電路或破壞關鍵結構。透過適當的蝕刻條件與研磨製程,可在特定層次停留並保留目標結構,進而進行後續的顯微分析與電路觀察,透過去層次後的晶片結構,工程師可搭配 光學顯微鏡(OM)與掃描式電子顯微鏡(SEM) 進行高解析度觀察,進一步確認製程缺陷或解析電路設計。乾式蝕刻與機械研磨去層次技術廣泛應用於半導體製程缺陷分析、IC 開路/短路故障定位、金屬層裂痕與蝕刻殘留檢測、電路佈線結構解析與IC 逆向工程等。

技術原理
乾式蝕刻與機械研磨的層次移除技術

IC 層次去除主要利用 化學蝕刻、氣體乾蝕刻或機械研磨 的方式,逐步移除晶片內部結構中的金屬層與介電層。透過精確控制蝕刻條件或研磨速率,可在特定層次停止並保留目標結構,進而進行後續分析。在實際分析中,工程師通常會 結合多種去層次技術,以確保每一層電路結構都能清晰呈現並避免損傷。

  • 化學蝕刻去層次:利用酸性或鹼性化學溶液選擇性溶解金屬或氧化層。

  • 離子乾蝕刻去層次(Reactive Ion Etching, RIE):透過電漿反應與離子轟擊方式移除材料,可精確控制蝕刻方向性與均勻度。

  • 機械研磨去層次(Mechanical Polishing):以精密研磨設備逐步磨除材料,適合快速移除大面積層次。

 

在半導體故障分析與產品解析過程中,IC 去層次技術透過逐層移除材料並觀察每一層結構,可有效協助工程師定位缺陷來源並解析電路設計,在 故障分析應用 中,去層次技術可用於觀察製程中可能發生的異常,例如:金屬層斷線或裂痕、接孔(Via)填充不良、蝕刻殘留(etch residue)、氧化層缺陷、金屬短路或開路,透過逐層分析電路結構,可有效判斷缺陷形成的位置與可能原因。在 逆向工程應用 中,工程師則可藉由層次去除與顯微影像分析,重建晶片內部每一層的佈線設計,進而解析電路架構與功能配置。

閎康科技 IC 去層次技術優勢
閎康科技 IC 去層次技術優勢

閎康科技長期深耕半導體失效分析與材料分析領域,具備完整的 IC 去層次與顯微分析整合能力。透過專業工程團隊與先進設備,可精確控制層次移除並確保晶片結構完整。

  • 精確層次控制能力:可依據不同製程結構與材料特性,選擇最適合的蝕刻或研磨技術,精確控制停留層位置。
  • 多技術整合分析能力:可結合 OM、SEM、FIB、TEM、EBSD、EDS 等多種分析技術,提供完整的故障分析流程。
  • 豐富的先進製程分析經驗:具備多層金屬製程與先進製程元件的分析經驗,可處理高密度電路與複雜封裝結構。
  • 高成功率的樣品製備技術:透過成熟的製程控制與專業操作,可確保去層次樣品品質並提高分析成功率。

 

機台設備
  • 圖|精密研磨機台(Mechanical Polishing System)
    精密研磨設備可透過控制研磨壓力與研磨速率,逐步去除晶片材料,常用於 IC 去層次前期的大面積材料移除或層次平整化處理。

  • 圖|反應式離子蝕刻機(Reactive Ion Etching, RIE)
    反應式離子蝕刻機(RIE)利用電漿反應與離子轟擊機制,精確移除晶片中的金屬層或介電層材料,可控制蝕刻速率與方向性,常用於 IC 去層次與微結構加工。

 

分析案例
  • 圖|光學顯微鏡影像(OM Imaging)
    透過光學顯微鏡觀察 IC 去層次後的金屬佈線結構,可快速辨識不同金屬層(Metal 1 至 Metal 6)的佈線配置與結構分布。

  • 圖|掃描式電子顯微鏡影像(SEM Imaging)
    利用掃描式電子顯微鏡(SEM)觀察去層次後的電路結構,可獲得更高解析度的金屬佈線與接孔結構影像,協助分析微細製程缺陷與電路細節。

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