什么是半导体芯片的失效切片分析？

芯片切片分析技术

芯片切片分析是一种在半导体、电子显微学和材料科学等领域广泛应用的技术。通过将芯片切成薄片，研究人员可以直接观察芯片内部的微观结构，如晶体管、电路布线等，从而深入研究芯片的内部结构和性能。这项技术不仅有助于优化芯片设计，提升性能和可靠度，还可以用于故障检测和质量控制。

切片方式的介绍

1. 机械研磨

机械研磨是一种低成本的切片技术，适用于各种材质的样品，如金属、陶瓷、电子产品等。该方法可以提供大面积的观测范围，但精度较低，操作步骤复杂，且在研磨过程中容易产生机械应力效应，如变形、弯曲、刮痕、裂缝等。机械研磨包括取样、镶嵌、研磨和抛光等步骤。镶嵌可以保护边缘和易碎样品，而研磨和抛光则是为了获得光亮无划痕的表面。

2. CP（Cross-section Polisher）

CP技术利用离子束切割，可以避免研磨过程中产生的应力和刮痕，制备出镜面样品，表现出材料内部的真实结构。这种方法适用于不同硬度的样品，可以制备出光滑无损伤的表面，有利于后续的SEM、EDS等分析设备的使用。

3. Dual Beam FIB

聚焦离子束（FIB）切片技术结合了FIB和SEM，具有极高的精度和灵活性，可以在纳米级别上对材料进行精确的加工和观测。DBFIB是目前切片设备中精准度最高的，适合小范围的精密切片。

FIB切片技术的基本原理是利用高能离子束将目标样品进行切割，通过物理撞击和化学反应剥离样品，实现高精度切割。

关键技术和应用

1. 样品制作：芯片切片分析在样品制作方面尤为关键，特别是对于透射电镜（TEM）及扫描式电镜（SEM）试样的制作。这些技术可以用于观察样品的内部结构及缺陷分析，为后续的分析提供基础。

2. 精准缺陷及制程工艺切片：聚焦离子束（FIB）切片技术可以应用于5nm以下的先进制程工艺，实现精准度极高的切片。这使得科学家能够在微观尺度上对材料进行深入研究，优化芯片设计。

3. 失效点VC（Voltage Contrast）定位：FIB技术可以定位精准到单个晶体管位置，这对于失效分析尤为重要。

4. SEM取向衬度：利用SEM技术，可以根据晶粒对比分析晶粒大小，这对于评估芯片生产过程中的质量控制水平至关重要。

5. IC线路修补FIB技术还可以用于IC线路的修补，这对于提升芯片的性能和可靠度具有重要意义。

切片方式的比较

通过上述分析，我们可以看到不同的切片方式各有优势和局限。