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芯片解密——逆向分析(中)
橘子说IGBT | 2019-08-09 09:31:44    阅读:1384   发布文章

各位看官,上话我们说到,对于又小又薄的半导体芯片,如果要清晰地观察其截面结构,需要进行环氧树脂浇注镶嵌。


那么完成镶嵌制样、得到透明样品之后,下一步就是对样品进行磨抛(研磨、抛光),使芯片截面完美呈现。下图为制样芯片在金相显微镜下的截面图。

芯片制样截面图

围绕以上制备目标,我们进行接下来的磨抛步骤:



1、研 磨

适当的研磨可去除已损坏或变形的表面材料,也可限制其他表面的变形度,获得损伤度最小的平面。

我们以MECATECH 234型研磨抛光机为例简单说明整个研磨过程:

MECATECH 234是一种自动研磨抛光机,适用于包括大面积和高硬度材料等各类样品的自动化研磨抛光。内置制备方法数据库,可保存多达100种不同材料制备方法。满足对制样结果一致性和可重现性的要求。

研磨抛光机

(1)参数

旋转速度

设备旋转的部分有底盘和动力头,底盘转速可设置范围为20-600rpm,动力头转速可设置范围为20-150rpm,一般设置底盘转速大于动力头转速。此外,该设备还可实现底盘和动力头顺、逆时针方向旋转,较快的研磨速度和相反的旋转方向都可以获得较高的材料去除率。


此加载力是动力头给样品施加的力,加载力过大,可能会造成芯片温度升高,出现热损伤,甚至造成截面破裂,影响观测。因此,对于我们制备的芯片样品,必须适当减小力度,避免造成不必要的损伤。


时间

研磨时间需要根据实际样品芯片的位置来调整,但原则上来讲应尽量缩短制备时间,避免出现浮雕或倒角等痕迹。建议先设置较短时间,研磨后依据样品表面粗糙度和芯片位置决定是否继续研磨。


(2)研磨

选取粗细不同的SiC研磨颗粒,按照从大到小的研磨步骤,完成从粗磨到细磨的研磨过程。


2、抛 光

如同研磨一样,抛光用于去除之前步骤残留的损伤材料,通过合适的抛光步骤我们可以获得干净完整的芯片截面表面。建议适当降低加载力,有助于减少抛光期间产生的碎屑尺寸,获得无划痕和变形的样品表面。


3、清 洗

研磨、抛光过程中,样品和设备上残留的颗粒如果不清洗干净,会对下一步骤的过程造成不同程度的损伤。可以使用酒精、去离子水等对样品进行清洗、吹干,最后对设备、砂纸、抛光布进行清洁。


4、总 结 经 验



刮痕

刮痕是样品表面由研磨颗粒引起的凹槽。我们实验初期,出现最大的问题往往是抛光后残留的划痕依然存在,不仅影响截面观测,还会大大降低后面的染结效果。遇到刮痕较为明显时,可以重新使用抛光布进行逐步抛光,在较细的抛光环节中可以使动力头与底盘转速相反以达到较好的抛光效果。


刮痕样品示意图


裂纹

在样品的研磨剖光过程中发现芯片有裂纹,可重新用砂纸研磨,显微镜下观察无明显裂纹后改用颗粒更细的砂纸,然后使用抛光布进行逐步抛光,再移至显微镜下观察是否还有裂纹的存在。

裂纹样品示意图


脏污

抛光液、水、或是细小的研磨碎屑黏附在样品表面上时,会影响到截面的观测与染结效果。因此在整个磨抛过程中,需要及时更换砂纸、清洗动力头及样品。此外,在磨抛的最后一步,最好使用无水乙醇对样品进行超声清洗和吹干工作。

脏污样品示意图


倾斜

我们在上一期中说到了模具的选取,然鹅在实际使用过程中,往往会出现模具的变形,导致样品无法放入,因此需要对于样品外圈进行适当的研磨。但这会使样品在机器中的自转受到影响,进而使研磨面倾斜,我们可以使用双面胶将样品与启承接作用的圆柱块粘结起来以减小样品表面的倾斜度。

这一期的内容就到这里啦,各位看官有任何疑问都可以在评论区评论哦,咱们下回见。

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