Präzises Chip-Delayering zur Fehleranalyse & Qualitätsprüfung
Schichtweises Abtragen von ICs mit Sub-Nanometer-Genauigkeit auf allen gängigen Materialien, ohne strukturelle Schäden, für Wafer bis zu 300 mm.
Was ist Chip-Delayering?
Beim Chip-Delayering werden die Schichten eines mehrschichtigen integrierten Schaltkreises (engl. integrated circuit, IC) gezielt und nacheinander abgetragen, um die einzelnen Schichten für eine visuelle oder analytische Untersuchung freizulegen. Dies ist ein zentraler Schritt sowohl bei der Fehleranalyse als auch bei Qualitätsprüfprozessen.
Physikalische Fehleranalyse
- Einsatz bei Halbleiterherstellern, Testlaboren sowie in Forschung und Entwicklung
- Ursachen-Ermittlung von Bauteilausfällen, Defekten in Verbindungsstrukturen oder prozessbedingten Schäden
- Identifizierung von Optimierungsmöglichkeiten und Kostenfaktoren
- Lokalisierung von Sicherheitslücken
Strafverfolgung
- Materialabtrag bei Bauteilen durch Strafverfolgungsbehörden, Regierungsstellen und Sicherheitsforschungsteams
- Rekonstruktion von Netzlisten, Identifizierung von Materialien und Architekturen für strafrechtliche Ermittlungen
- Zugriff auf Daten aus integrierten Schaltkreisen (z. B. Mobiltelefonen)
- Echtheitsüberprüfung, Erkennung von Manipulationen
Wettbewerbsbeobachtung
(Competitive Intelligence)
- Schichtweises Abtragen von Materialien von IC-Chip-Bauteilen in der Halbleiterindustrie
- Analyse von Konkurrenzprodukten zur Erfassung der Architektur und der Materialauswahl
- Aufschluss über den Aufbau des Chips
- Erleichterung von Produktvergleichen und der Erstellung von Technologie-Roadmaps
Etablierte Verfahren wie mechanische Präparation, nasschemisches Ätzen, Plasmaätzen und die Bearbeitung mit einem fokussierten Ionenstrahl (FIB) weisen jeweils grundlegende Vor- und Nachteile auf. Ionenstrahlätzen (engl. Ion Beam Etching, IBE) erzielt eine höhere Präzision als die mechanische Präparation und liefert schnellere Ergebnisse als das FIB-Verfahren.
Vorteile des Ionenstrahlätzens
- Kinetischer Prozess
- Geeignet für eine Vielzahl von Materialien, darunter Metalle, Halbleiter, Polymere und Keramiken
- Unabhängig von chemischen Reaktionen
- Geringe Substrattemperatur (<100 °C)
- um thermische Verformungen oder Materialschäden zu minimieren
- um thermische Verformungen oder Materialschäden zu minimieren
- Hochpräzises Abtragen einzelner Schichten bis in den atomaren Bereich
- Präzise Geometrien durch anisotropes Ätzen
- Präzise Steuerung der Ätzrate
- Präzise Endpunkterkennung
- Einstellbarer Einfallswinkel
- Einstellbare Materialselektivität
Erzeugung von Ionenstrahlen und Anpassung der Gaszusammensetzung
Ein breiter Ionenstrahl wird in einer Vakuumkammer (~10⁻⁴ mbar) auf die Waferoberfläche gerichtet. Die Mischung aus inerten und reaktiven Ionen sowie Einfallswinkel und Energie bestimmen die Materialselektivität und sorgen gleichzeitig für ein äußerst gleichmäßiges Ätzergebnis.
Thermischer und struktureller Schutz
Die Helium-Rückseitenkühlung hält die Substrattemperatur niedrig, während eine präzise Strahlsteuerung die Unversehrtheit des Bauteils gewährleistet. Keine mechanische Belastung, keine Schäden durch Ionenimplantation.
Endpunktdetektion in Echtzeit
Mithilfe von OES (Optische Emissionsspektroskopie) oder SIMS (Sekundärionen-Massenspektrometrie) wird der Materialabtrag kontinuierlich überwacht, sodass präzise Ätzstopps vor, während oder nach jeder einzelnen Schicht bis hin zu Schichten im Sub-nm-Bereich möglich sind.
Application Note: Fehleranalyse und Qualitätsprüfung von Materialien von IC-Chips durch Ionenstrahlätzen
Die Chip-Fehleranalyse und die Prüfung von Materialien sind wesentliche Schritte bei der Herstellung von integrierten Schaltkreisen (IC) auf Wafer-Ebene. Dabei werden bestehende Strukturen überprüft, Fehler analysiert und für Forschungszwecke freigelegt.
In unserer Applikationsnotiz präsentieren wir ein typisches Delayering-Verfahren mit einer scia Mill 200 und optischer Emissionsspektroskopie (OES).
Ionenstrahl- und Plasmatechnologie zur Produktion von MEMS
Unsere Technologien für die Beschichtung mit dünnen Schichten, das Trockenätzen und die Präzisionsreinigung sind unverzichtbar für Anwendungen in den Bereichen intelligente Sensoren, Hochfrequenzelektronik, Leistungselektronik und fortschrittliche Elektronikverpackungen.
Im Video vorgestellte Technologien:
- Optimierung der RF-Filter-Produktion durch Frequenztrimmung mit der scia Trim 200
- Ionenstrahlbearbeitung von Wellenleitern für photonische integrierte Schaltungen (PIC)
- Strukturierung von Mikrooptiken
- Fehleranalyse durch präzisen schichtweisen Materialabtrag
- Verbesserung der Sensortechnologie mit erhöhter Empfindlichkeit und Energieeffizienz
- Strukturierung von TMR-Sensoren durch Ionenstrahlätzen