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芯片解密——逆向分析(上)

2019-8-7 10:32:55  1535 逆向分析 芯片
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在IGBT的研究过程当中,逆向分析是一种非常重要的技术手段,拥有尖端的逆向分析实力会为企业带来巨大的进步和市场竞争力。

芯片的逆向分析,可以简单理解成一种芯片解密的过程。


通过逆向分析,我们可以分析市场中先进的芯片,对其整体形貌、内部结构进行研究,在深入解析中学习其基本技巧或新型原理,并融汇自己的知识和制造技术,进行再创新的设计和制造,最终研究出更好的产品。


在芯片设计产业发达的国家,特别是北美和西欧,逆向芯片解密工程并非作为一种完整的设计方法而存在,而是一种竞争手段和保护知识产权的手段。这足以说明芯片逆向分析在半导体器件行业是不可或缺的技术

完整的逆向分析过程繁复,需要诸多设备和技术来完成芯片整体结构的形貌和数据提取。

其中,对芯片完成镶嵌制样,对制样完成磨抛(研磨、抛光),对磨抛样品完成染结,是观测截面的三个重要步骤。

下面,我将带大家从这三个实验过程开始这次芯片解密之旅。
1、对芯片完成镶嵌制样


对于又小又薄的半导体芯片,直接磨抛(研磨、抛光)是有困难的,所以应进行镶嵌。经过镶嵌的样品,不但磨抛、存取方便,而且可以提高工作效率及试验结果准确性。
我们以树脂镶嵌法为例:树脂镶嵌法是利用环氧树脂来镶嵌细小的芯片试样,它可以将任何形状的试样,镶嵌成一定尺寸的样品。实际实验中,为了便于之后将样品放置在研磨设备中,我们使用内径固定大小的模具来进行样品镶嵌。

树脂镶嵌法又可分为热压和浇注镶嵌法两类。

由于热压镶嵌法需要加热和加压,使用的金属元素分析仪对淬火钢及软金属有一定影响,故采用冷浇注法。

浇注镶嵌法适用于不允许加热的试样、较软或熔点低的金属,形状复杂的试样、多孔性时试样等。具体过程如下:
1 - 副本.jpg 固定芯片:根据需要,使用适合的小样品夹。本实验中使用不锈钢圆形样品夹,将芯片放入样品夹,使芯片固定,并与样品夹底部保持水平。

5.png
环氧树脂混合液配制:用针管抽取分别抽取环氧树脂A、B配置液,按照一定体积比将环氧树脂配制液注入一次性纸杯中混合并用木棒搅一个方向搅拌均匀。

2.jpg 灌胶1:取出内径一致的制样模具,在模具内表面喷上一层脱模剂,将固定的芯片置于模具中间,将混合好的环氧树脂配制液倒入模具中,倒入环氧树脂混合液的量需要适量,既方便后续试验,也便于气泡溢出。

截面制样.png
灌胶2:将灌好环氧树脂的模具小心放置在真空镶嵌机的真空腔体中,盖紧透明盖子。根据真空镶嵌机的功能和环氧树脂配制液的量,设置所需要的真空度和保压时间。完成抽出大部分环氧树脂混合液产生的气泡,提高样品的透明度。

3.jpg
固胶:抽真空操作完成后,将样品模具小心地取出,放置在一定温度中静置,一段时间后,待混合液完全固化,从样品模具中取出样品即可。


2、镶嵌制样小技巧

了解以上镶嵌制样的步骤后,轮到实际动手可能又有一堆小伙伴哭唧唧:“救救孩子吧,我的眼睛告诉我学会了,我的手说他不会。”所以我们这里准备了一份镶嵌制样小技巧,过来看看?

tiPS:技巧1:若使用SEM观测芯片截面,建议使用不锈钢样品夹固定芯片,并使用带有金属颗粒的镶嵌材料便于电荷的导出,减少芯片截面电荷聚集的现象,以得到清晰的图像。

技巧2:制样模具的选择方面,普通的橡胶和塑料模具价格便宜,但是使用次数不多。原因在于制样过程中的拉扯和挤压会使模具变形,制样样品的尺寸也会无法和研磨抛光机匹配,从而带来一系列问题,影响研磨效果。而铁氟龙材质的模具虽然成本较高,但不易变形,样品方便取出。

技巧3:向模具倒入环氧树脂混合液时,动作需要轻柔,以避免芯片冲偏,功亏一篑。

技巧4:样品中产生的气泡十分影响外观透明度,也使人无法准确地研磨芯片至合适位置。因此,需要多次实验验证,确认合适的真空度、保压时间、固胶温度和固胶时间以减少气泡的产生。

至此,我们芯片解密之旅已经完成了开头的重要步骤。如果大家感兴趣的话,后续我还会持续更新这个系列的文章,请大家多多评论,告诉我你们想看什么哦~

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