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引言 

在半導(dǎo)體行業(yè)中，芯片去層（Delayer）是一項(xiàng)至關(guān)重要的技術(shù)，廣泛應(yīng)用于失效分析、 逆向工程和工藝研發(fā)等領(lǐng)域。隨著芯片制造工藝的不斷進(jìn)步，器件尺寸持續(xù)縮小，結(jié)構(gòu)日益復(fù)雜，傳統(tǒng)的去層方法面臨著精度和效率的挑戰(zhàn)。

本文將深入探討傳統(tǒng)的芯片去層方法，并對(duì)比分析TESCAN和Thermo Fisher Scientific等領(lǐng)先企業(yè)所提供的自動(dòng)化高精度去層技術(shù)， 展望芯片去層領(lǐng)域的未來發(fā)展。 

傳統(tǒng)芯片去層方法 

傳統(tǒng)的芯片去層技術(shù)主要分為干法去層和濕法去層兩大類，它們各有特點(diǎn)，并在不同場(chǎng)景下發(fā)揮作用。 

一、干法去層 

干法去層主要依賴于反應(yīng)離子刻蝕（RIE）設(shè)備或機(jī)械研磨。其中，離子刻蝕機(jī)常用于去除芯片表面的鈍化層。鈍化層主要由氮化硅構(gòu)成，具有致密性和化學(xué)穩(wěn)定性，是芯片最外層的保護(hù)結(jié)構(gòu)。通過射頻電源驅(qū)動(dòng)，反應(yīng)氣體被電離形成等離子體，等離子體中的游離基與被刻蝕材料發(fā)生反應(yīng)，生成揮發(fā)性化合物，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)鈍化層的各向異性刻蝕。機(jī)械研磨則通過物理方式去除材料，適用于需要大面積去除或?qū)μ囟▍^(qū)域進(jìn)行精細(xì)研磨的場(chǎng)景。 

二、濕法去層 

濕法去層是利用特定的化學(xué)溶液與芯片薄膜層發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，從而選擇性地去除目標(biāo)層。例如，芯片中的金屬層（通常是鋁）可以使用稀釋后的硝酸、硫酸或鹽酸進(jìn)行選擇性腐蝕，而不會(huì)對(duì)周圍的介質(zhì)層造成損傷。然而，介質(zhì)層（主要成分為二氧化硅）的去除則更為復(fù)雜， 因?yàn)槠溆啥鄬硬煌煞趾统赡し绞降谋∧そM成，導(dǎo)致各層去除速率不一致。在這種情況下， 通常需要結(jié)合研磨法進(jìn)行處理，這對(duì)操作者的研磨水平提出了較高要求。

小結(jié)：傳統(tǒng)方法的挑戰(zhàn) 

盡管傳統(tǒng)方法在芯片去層中發(fā)揮了重要作用，但隨著芯片工藝的不斷發(fā)展，其局限性也日益凸顯。例如，對(duì)于先進(jìn)工藝節(jié)點(diǎn)（如7nm或5nm）的芯片，其層數(shù)更多、結(jié)構(gòu)更精細(xì)，傳統(tǒng)方法在精度控制、效率以及對(duì)器件完整性的保護(hù)方面面臨巨大挑戰(zhàn)。手動(dòng)操作的重復(fù)性差、 易造成器件損傷、耗時(shí)且難以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，這些都促使行業(yè)尋求更先進(jìn)的去層解決方案。 

TESCAN 自動(dòng)化去層技術(shù) 

芯片去層技術(shù)：從傳統(tǒng)到自動(dòng)化的高精度演進(jìn)

TESCAN作為半導(dǎo)體檢測(cè)領(lǐng)域的領(lǐng)先企業(yè)，推出了基于Essence™模塊的自動(dòng)化去層解決方案，旨在解決傳統(tǒng)方法在先進(jìn)工藝節(jié)點(diǎn)芯片去層中的痛點(diǎn)。其核心優(yōu)勢(shì)在于結(jié)合了先進(jìn)的等離子體聚焦離子束（Plasma FIB）技術(shù)與專有氣體化學(xué)，實(shí)現(xiàn)了高精度、自動(dòng)化和無損的去層過程。

與傳統(tǒng)去層相比，具有如下優(yōu)勢(shì)： 

a）專有化學(xué)集成：TESCAN將Xe等離子體FIB與專門研發(fā)的氣體化學(xué)（如Nanoflat、 Chase和C-maze）相結(jié)合，針對(duì)不同半導(dǎo)體材料和結(jié)構(gòu)提供優(yōu)化的去層效果，尤其適用于現(xiàn)代半導(dǎo)體節(jié)點(diǎn)。

b）定制化與一致性：用戶可以根據(jù)具體需求，利用預(yù)定義的模板創(chuàng)建和應(yīng)用獨(dú)特的去層工藝，確保不同樣品之間去層效果的統(tǒng)一性和可重復(fù)性。 

c）深度監(jiān)控與精確停止：系統(tǒng)具備先進(jìn)的終點(diǎn)檢測(cè)功能，通過實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)去層過程中的信號(hào)峰值變化，實(shí)現(xiàn)精確的去層深度控制，避免對(duì)關(guān)鍵層的過度刻蝕，從而保護(hù)器件功 能。 

d）不間斷保障：自動(dòng)化流程設(shè)計(jì)能夠在去層達(dá)到關(guān)鍵層之前自動(dòng)終止，進(jìn)一步提升了操作的安全性，降低了人為失誤的風(fēng)險(xiǎn)。 

高級(jí)應(yīng)用： 

成像進(jìn)行增強(qiáng)成像，實(shí)現(xiàn)獨(dú)特的電壓對(duì)比和快速故障識(shí)別；提供多種化學(xué)選項(xiàng)以適應(yīng)不同樣品類型。 

Thermo Fisher Scientific 自動(dòng)化去層技術(shù) 

賽默飛在半導(dǎo)體去層領(lǐng)域也提供了先進(jìn)的解決方案，其核心在于結(jié)合了等離子體FIB技術(shù)和專有的Thermo Scientific Dx Chemistries，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)7/5nm邏輯樣品和3D NAND存儲(chǔ)器件的自動(dòng)化無損去層。 

Thermo Fisher Scientific 解決方案的核心技術(shù)： 

等離子體FIB技術(shù)與Dx Chemistries：通過獨(dú)特的化學(xué)組合，實(shí)現(xiàn)半導(dǎo)體器件的自動(dòng)化、無損去層，尤其適用于先進(jìn)工藝節(jié)點(diǎn)和復(fù)雜三維結(jié)構(gòu)。 

iFast 軟件：通過宏記錄器加快配方創(chuàng)建，支持無人值守的夜間操作，并提供圖像識(shí)別和邊緣查找等對(duì)齊工具，進(jìn)一步提升了自動(dòng)化水平和操作便利性。 

應(yīng)用：《Plasma FIB DualBeam Delayering for Atomic Force NanoProbing of 14 nm FinFET Devices in an SRAM Array》

對(duì)比分析：傳統(tǒng)與自動(dòng)化去層 

從上述對(duì)比可以看出，相較于傳統(tǒng)的手動(dòng)或半自動(dòng)化去層方法，TESCAN和Thermo Fisher Scientific等公司提供的自動(dòng)化去層技術(shù)在精度、效率、可重復(fù)性和對(duì)先進(jìn)工藝芯片的適應(yīng)性方面具有顯著優(yōu)勢(shì)。它們通過結(jié)合先進(jìn)的FIB技術(shù)、專有化學(xué)配方和智能軟件控制，實(shí)現(xiàn)了對(duì)芯片結(jié)構(gòu)的無損、高精度逐層去除，極大地提升了失效分析和逆向工程的效率和可靠性。 

結(jié)論 

芯片去層技術(shù)是半導(dǎo)體行業(yè)不可或缺的一環(huán)，它在芯片失效分析、質(zhì)量控制和新產(chǎn)品研發(fā)中扮演著關(guān)鍵角色。隨著半導(dǎo)體技術(shù)的飛速發(fā)展，芯片結(jié)構(gòu)日益復(fù)雜，對(duì)去層技術(shù)提出了更高 的要求。傳統(tǒng)的去層方法雖然成本較低，但在精度、效率和自動(dòng)化程度上已難以滿足現(xiàn)代芯片的需求。以TESCAN和Thermo Fisher Scientific為代表的自動(dòng)化去層解決方案，通過集成 先進(jìn)的FIB技術(shù)、專有化學(xué)配方和智能軟件控制，實(shí)現(xiàn)了高精度、高效率、無損的逐層去層，極大地提升了芯片分析的能力。

這些自動(dòng)化技術(shù)不僅提高了分析的準(zhǔn)確性和可靠性，也為半導(dǎo)體行業(yè)應(yīng)對(duì)未來更復(fù)雜的芯片挑戰(zhàn)提供了強(qiáng)有力的工具。未來，隨著人工智能和機(jī)器學(xué)習(xí)的進(jìn)一步融入，芯片去層技術(shù)將朝著更智能、更高效、更普適的方向發(fā)展，為半導(dǎo)體產(chǎn) 業(yè)的持續(xù)創(chuàng)新提供堅(jiān)實(shí)支撐。