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芯片開封技術及儀器簡介

落葉憑風（似空科學儀器（上海）有限公司） 2019.11.25

芯片開封是DPA（破壞性物理分析）的重要手段，是研究芯片封裝效果和技術的一種必要方法。整理一下我對常見芯片開封技術和儀器的理解，不對的地方請各位大咖指正。

• 機械開封

原理是用應力直接去除芯片的封裝材料，屬于物理開封。研磨、拋光等儀器就可應用于這種方式。

優點是簡單直觀，根據精度要求，可選儀器價格范圍很寬（甚至拿把螺絲刀也可以，在特殊情況下）。

缺點是開封的幾何形狀不太容易控制，總體來講精度比較低，容易導致對應力敏感的樣品破碎，或者由于儀器需要用耗材而造成“二次污染”。

當然，這個領域也有精度可達1微米，幾何形狀可編程的儀器，比如，美國ALLIED公司的銑削、研磨、拋光一體機X-PREP。但這種儀器，價格幾十萬美元，且對“敏感單位”禁運。

• 化學開封

原理是用硝酸、硫酸及其混合液對芯片封裝材料進行腐蝕，屬于化學開封。

優點是沒有物理應力，不會造成樣品破碎，并且不會傷害硅等耐酸的半導體材料的電氣特性。

缺點是所用材料為強酸，對人體危害大，建立實驗室和購買耗材收到政府嚴格管控，開封速度較慢，如果芯片中有耐酸性不好的走線則需要特殊處理。

• 激光開封

原理是用高能激光灼燒局部區域導致其粉碎脫落。

優點是效率高，幾何形狀可編輯，沒有二次污染，不需要強酸暴露，屬于物理開封。

缺點是可產生局部高溫，容易導致半導體材料電氣屬性失效，所以一般只能開封到半導體材料表面，后續殘留封裝材料需要其它手段去除。價格中等偏上。

• 等離子開封

原理是通過射頻功率將反應氣體離子化后與需要去除的材料接觸并產生化學反應而揮發。總體上屬于化學開封，也有同時采用化學和物理機制的。

優點是沒有物理應力，精細化程度高，不攻擊敏感材料，可到達細孔凹陷部位。

缺點是速度慢，價格昂貴。

• 離子開封

原理是通過高壓電場加速帶電離子，用其轟擊目標材料，使它們脫落。本質上是物理開封，帶有某些化學效果。

優點是精度非常高，可處理多種目標材料。

缺點是不容易控制幾何形狀，速度慢，儀器價格昂貴。

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