在上期我們抽絲剝繭，將完整的手環(huán)分別通過(guò)X-Ray、去塑封、截面研磨等手段將芯片逐步剝離出來(lái)，呈現(xiàn)其內(nèi)部的結(jié)構(gòu)。本期我們將通過(guò)DB-FIB（Dual-Beam Focus Ion Beam）,精準(zhǔn)地在芯片感興趣位置（ROI）制備平整的切口，工程師們根據(jù)芯片內(nèi)部的結(jié)構(gòu)，判斷芯片工藝流程是否符合設(shè)計(jì)要求，例如刻蝕深度和平整度、薄膜厚度和粗糙度、金屬填充致密性等，抑或能夠在微觀尺度上進(jìn)行精確的“手術(shù)”，修改電路的走向，無(wú)須復(fù)雜的工藝流程就能改變芯片的電路邏輯，當(dāng)然也可以在遇到芯片失效時(shí)，針對(duì)性地在納米尺度對(duì)芯片局部作顯微失效分析。

　　首先回顧一下我們今天的兩位“主角”：

　　主控芯片：

　　AMA3B是Ambiq Micro公司發(fā)布的一款自帶超低功耗藍(lán)牙模塊的MCU芯片。該器件采用ARM Cortex M4F內(nèi)核，運(yùn)行頻率高達(dá)96 MHz。SoC配置了1 MB的閃存，384 KB的SRAM和16 KB的緩存，在微型可穿戴設(shè)備上應(yīng)用十分廣泛。工藝節(jié)點(diǎn)40nm，由TSMC代工，屬于成熟制程。

　　存儲(chǔ)芯片：

　　GD25LQ256DWIGR是來(lái)自國(guó)內(nèi)某主流存儲(chǔ)器件生產(chǎn)商的NOR Flash，256M位串行閃存，32M字節(jié)，每個(gè)可編程頁(yè)面256字節(jié)。工藝節(jié)點(diǎn)55 nm，同屬于成熟制程。

　　本案使用的主要設(shè)備是DB-FIB，工作原理是將液態(tài)金屬鎵離子源產(chǎn)生的離子束經(jīng)過(guò)離子槍加速、聚焦后照射于樣品表面實(shí)現(xiàn)成像、切割、注入以及沉積。通過(guò)這一系列操作，我們可以完成半導(dǎo)體分析中必備的截面切割分析、TEM樣品制備、線路修補(bǔ)等分析手段。本次使用的設(shè)備是來(lái)自蔡司的Cross Beam 550，清晰的分辨率以及超高的切拋效率幫助我們迅速準(zhǔn)確地完成樣品制備和電子顯微分析。

　　如上圖，是主控芯片邏輯區(qū)域用FIB切出的截面效果，相較于傳統(tǒng)機(jī)械研磨更加平整，且非晶損傷小，在便于觀測(cè)的同時(shí)也提供了更精準(zhǔn)的定位（平面或垂直方向）。

　　對(duì)于存儲(chǔ)芯片，可以通過(guò)截面的SEM 清晰地觀察到M2,M1,Contact以及Control gate的微觀結(jié)構(gòu)。但由于metal line的“窗簾效應(yīng)”，如需對(duì)襯底表面的floating gate做更細(xì)致地觀測(cè)，可以采用lift-out工藝倒置切割后觀測(cè)。除此以外，利用FIB/SEM，也可以協(xié)助進(jìn)一步探究表帶在日常佩戴過(guò)程中是否會(huì)析出不利于身體健康的成分，可以利用OM和SEM在不同倍率下觀察硅膠表帶的表面，看看經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間佩戴之后是否有異常殘留物，也可以使用EDS能譜進(jìn)行化學(xué)組分分析。

　　OM分析：

　　SEM分析：

　　SEM/EDS分析：

　　在電子顯微鏡下，我們先進(jìn)行了不同倍率的形貌觀察，后續(xù)采集了X射線能譜，檢測(cè)到表面只有C、O、Si等硅膠常見(jiàn)元素，而Cl可能來(lái)自人體分泌的汗液殘留。

　　通過(guò)使用EDS能譜，我們可以獲知樣品中存在的元素，并且通過(guò)進(jìn)一步的譜圖分析，可以半定量獲取元素含量和分布情況。這在半導(dǎo)體分析中是至關(guān)重要的，經(jīng)驗(yàn)豐富的工程師根據(jù)異常出現(xiàn)的位置及元素種類，判定位半導(dǎo)體工藝流程中可能出現(xiàn)的各類問(wèn)題。

　　失效分析是檢測(cè)芯片可靠性的關(guān)鍵步驟，它可以幫助我們識(shí)別芯片失效的根本原因，對(duì)于保證產(chǎn)品可靠性、優(yōu)化生產(chǎn)流程、降低維修成本以及預(yù)防未來(lái)類似問(wèn)題具有重要意義。CTI華測(cè)檢測(cè)可提供擁有完善的芯片、半導(dǎo)體器件失效分析工具，可提供完善的失效分析服務(wù)，測(cè)試數(shù)據(jù)準(zhǔn)確可靠。同時(shí)，CTI擁有完備的實(shí)驗(yàn)室信息管理系統(tǒng)，能夠保障每個(gè)服務(wù)環(huán)節(jié)的高效、保密運(yùn)轉(zhuǎn)，為客戶提供專業(yè)、便捷的檢測(cè)分析服務(wù)。