在芯片設(shè)計(jì)完成后，樣品功能性測(cè)試、可靠性測(cè)試以及失效分析除錯(cuò)等環(huán)節(jié)開(kāi)展之前，樣品備制前處理是不可或缺的關(guān)鍵步驟。其中，芯片切片方式用于斷面/橫截面觀察，對(duì)于確認(rèn)芯片內(nèi)部的金屬接線、各層結(jié)構(gòu)、錫球接合結(jié)構(gòu)、封裝打線等潛在缺陷，具有至關(guān)重要的作用。

傳統(tǒng)機(jī)械研磨：大面積觀察的可靠選擇

傳統(tǒng)機(jī)械研磨的最大優(yōu)勢(shì)在于能夠?qū)崿F(xiàn)大面積的觀察范圍，可覆蓋小于 15cm 的區(qū)域，跨越整顆晶粒甚至封裝品。這使得其在需要全面性檢視堆疊結(jié)構(gòu)或進(jìn)行尺寸量測(cè)時(shí)，成為理想的選擇。其操作流程包括機(jī)械切割、冷埋、研磨、拋光四個(gè)步驟，通過(guò)這些步驟將樣品拋光至所需觀察的位置。

然而，傳統(tǒng)研磨存在兩項(xiàng)明顯弱點(diǎn)：一是機(jī)械應(yīng)力容易導(dǎo)致結(jié)構(gòu)損壞，如變形、刮痕等；二是操作過(guò)程高度依賴操作人員的經(jīng)驗(yàn)，經(jīng)驗(yàn)不足可能導(dǎo)致誤傷目標(biāo)觀測(cè)區(qū)，進(jìn)而影響后續(xù)分析結(jié)果。

離子束 (CP)：精準(zhǔn)切削與微蝕刻的優(yōu)勢(shì)

Cross-section Polisher（簡(jiǎn)稱 CP）相較于傳統(tǒng)機(jī)械研磨，利用離子束切削作為最后的 ending cut，能夠顯著降低人為損傷，避免傳統(tǒng)研磨機(jī)械應(yīng)力造成的結(jié)構(gòu)損壞。

除了切片功能外，CP 還可針對(duì)樣品進(jìn)行表面微蝕刻，有效解決研磨后金屬延展或變形問(wèn)題。金鑒實(shí)驗(yàn)室在進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)，嚴(yán)格遵循相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)操作，確保每一個(gè)測(cè)試環(huán)節(jié)都精準(zhǔn)無(wú)誤地符合標(biāo)準(zhǔn)要求。

當(dāng)需要觀察金屬堆棧型結(jié)構(gòu)、界面合金共化物（Intermetallic compound，簡(jiǎn)稱 IMC）時(shí)，CP 是非常合適的分析手法。具體操作是先通過(guò)研磨將樣品停在目標(biāo)區(qū)前，再利用氬離子 Ar+ 進(jìn)行切削至目標(biāo)觀測(cè)區(qū)，這樣不僅可縮短分析時(shí)間，后續(xù)搭配掃描式電子顯微鏡（Scanning Electron Microscope，簡(jiǎn)稱 SEM）拍攝，還能呈現(xiàn)絕佳的材料對(duì)比效果。

Plasma FIB：局部分析的精準(zhǔn)利器

在 3D-IC 半導(dǎo)體工藝技術(shù)中，若不想通過(guò)研磨將樣品整個(gè)破壞，可選擇「電漿聚焦離子束顯微鏡（Plasma FIB，簡(jiǎn)稱 PFIB）」分析手法。PFIB 結(jié)合電漿離子蝕刻加工與 SEM 觀察功能，適用于 50-500 um 距離范圍內(nèi)的截面分析與去層觀察，還可針對(duì)特定區(qū)域邊切邊觀察，避免盲目切削誤傷目標(biāo)區(qū)，確保異常或特定觀察結(jié)構(gòu)的完整性。

Dual Beam FIB：納米尺度的精細(xì)分析

結(jié)合鎵離子束與 SEM 的雙束聚焦離子顯微鏡（Dual Beam FIB，簡(jiǎn)稱 DB-FIB），能夠針對(duì)樣品中的微細(xì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行納米尺度的定位及觀察，適用于 50um 以下結(jié)構(gòu)或異常的分析。為了方便大家對(duì)材料進(jìn)行深入的失效分析及研究，金鑒實(shí)驗(yàn)室具備Dual Beam FIB-SEM業(yè)務(wù)，包括透射電鏡(TEM)樣品制備，材料微觀截面截取與觀察、樣品微觀刻蝕與沉積以及材料三維成像及分析等。

此外，DB-FIB 還可進(jìn)行 EDX 以及電子背向散射（Electron Backscatter Diffraction，簡(jiǎn)稱 EBSD）分析，獲取目標(biāo)區(qū)成分及晶體相關(guān)信息。當(dāng)異常區(qū)域或結(jié)構(gòu)過(guò)小，SEM 無(wú)法提供足夠信息時(shí)，DB-FIB 還可執(zhí)行穿透式電子顯微鏡（Transmission Electron Microscope，簡(jiǎn)稱 TEM）的試片備制，后續(xù)借助 TEM 進(jìn)行更高分辨率的分析。

在芯片樣品備制前處理過(guò)程中，根據(jù)不同的觀察需求和樣品特點(diǎn)，合理選擇傳統(tǒng)機(jī)械研磨、離子束 (CP)、Plasma FIB 或 Dual Beam FIB 等分析手法，能夠有效提高分析效率和準(zhǔn)確性，為后續(xù)的芯片測(cè)試與失效分析提供有力支持。