試驗(yàn)報(bào)告芯片解剖試驗(yàn)綜述

1、電子科技大學(xué)成都學(xué)院（微電子技術(shù)系）實(shí)驗(yàn)報(bào)告書(shū)課程名稱(chēng)：芯片解剖實(shí)驗(yàn)學(xué) 號(hào)：姓 名：教 師：年 6 月 28 日實(shí)驗(yàn)一 去塑膠芯片的封裝實(shí)驗(yàn)時(shí)間： 同組人員：一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?. 了解集成電路封裝知識(shí)，集成電路封裝類(lèi)型。2. 了解集成電路工藝流程。3. 掌握化學(xué)去封裝的方法。二、實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備 1：燒杯，鑷子，電爐。 2：發(fā)煙硝酸，弄硫酸，芯片。3：超純水等其他設(shè)備。三、實(shí)驗(yàn)原理和內(nèi)容實(shí)驗(yàn)原理：1.傳統(tǒng)封裝：塑料封裝、陶瓷封裝（1）塑料封裝（環(huán)氧樹(shù)脂聚合物）QFPFPG雙列直插 DIP、單列直插 SIP、雙列表面安裝式封裝 SOP、四邊形扁平封裝 具有 J 型管腳的塑料電極芯片載體 PLCC、小外形

2、 J引線塑料封裝 SOJ （2）陶瓷封裝 具有氣密性好，高可靠性或者大功率A. 耐熔陶瓷（三氧化二鋁和適當(dāng)玻璃漿料） ：針柵陣列 PGA、陶瓷扁平封裝B.薄層陶瓷：無(wú)引線陶瓷封裝 LCCC2.集成電路工藝（1）標(biāo)準(zhǔn)雙極性工藝（2）CMOS 工藝（ 3） BiCMOS 工藝3. 去封裝1陶瓷封裝 一般用刀片劃開(kāi)。2. 塑料封裝化學(xué)方法腐蝕，沸煮。（1）發(fā)煙硝酸 煮（小火） 2030 分鐘（2）濃硫酸 沸煮 3050 分鐘 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容： 去塑膠芯片的封裝四、實(shí)驗(yàn)步驟1. 打開(kāi)抽風(fēng)柜電源，打開(kāi)抽風(fēng)柜。操作2. 將要去封裝的芯片（去掉引腳）放入有柄石英燒杯中。3. 帶上塑膠手套，在藥品臺(tái)上去濃硝酸。向石

3、英燒杯中注入適量濃硝酸。（ 時(shí)一定注意安全）4. 將石英燒杯放到電爐上加熱，記錄加熱時(shí)間。 （注意：火不要太大）5. 觀察燒杯中的變化，并做好記錄。6. 取出去封裝的芯片并清洗芯片，在顯微鏡下觀察腐蝕效果。7. 等完成腐蝕后，對(duì)廢液進(jìn)行處理。五、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)1：開(kāi)始放入芯片，煮大約 2 分鐘，發(fā)煙硝酸即與塑膠封轉(zhuǎn)起反應(yīng)， 此時(shí)溶液顏色開(kāi)始變黑。2：繼續(xù)煮芯片，發(fā)現(xiàn)塑膠封裝開(kāi)始大量溶解，溶液顏色變渾濁。3：大約二十五分鐘，芯片塑膠部分已經(jīng)基本去除。4：取下燒杯，看到閃亮的芯片伴有反光，此時(shí)芯片塑膠已經(jīng)基本去除。六、結(jié)果及分析1：加熱芯片前要事先用鉗子把芯片的金屬引腳去除，因?yàn)榇藭r(shí)如果不去除，它 會(huì)與

4、酸反應(yīng)，消耗酸液。2：在芯片去塑膠封裝的時(shí)候，加熱一定要小火加熱，因?yàn)榘l(fā)煙鹽酸是易揮發(fā)物 質(zhì)，如果采用大火加熱，其中的酸累物質(zhì)變會(huì)分解揮發(fā)，引起容易濃度變低，進(jìn) 而可能照成芯片去封裝不完全，或者去封裝速度較慢的情況。3：通過(guò)實(shí)驗(yàn)，了解了去塑膠封裝的基本方法，和去封裝的一般步驟。實(shí)驗(yàn)二 金屬層芯片拍照實(shí)驗(yàn)時(shí)間：同組人員：一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?學(xué)習(xí)芯片拍照的方法。 2掌握拍照主要操作。3. 能夠正確使用顯微鏡和電動(dòng)平臺(tái)二、實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備1：去封裝后的芯片 2：芯片圖像采集電子顯微鏡和電動(dòng)平臺(tái)3：實(shí)驗(yàn)用 PC，和圖像采集軟件。三、實(shí)驗(yàn)原理和內(nèi)容1：實(shí)驗(yàn)原理 根據(jù)芯片工藝尺寸，選擇適當(dāng)?shù)姆糯蟊稊?shù)，用帶 CCD

5、攝像頭的顯微鏡對(duì)芯片進(jìn) 行拍照。以行列式對(duì)芯片進(jìn)行圖像采集。注意調(diào)平芯片，注意拍照時(shí)的清晰度。2：實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 采集去封裝后金屬層照片。四、實(shí)驗(yàn)步驟1. 打開(kāi)拍照電腦、顯微鏡、電動(dòng)平臺(tái)。2. 將載物臺(tái)粗調(diào)焦旋鈕逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)到底（即載物臺(tái)最低） ，小心取下載物臺(tái)四英 寸硅片平方在桌上， 用塑料鑷子小心翼翼的將裸片放到硅片靠中心的位置上， 將 硅片放到載物臺(tái)。3. 小心移動(dòng)硅片盡量將芯片平整。4. 打開(kāi)拍照軟件，建立新拍照任務(wù)，選擇適當(dāng)倍數(shù)，并調(diào)整到顯示圖像。（此處選擇 20 倍物鏡，即拍 200 倍照片）5. 將顯微鏡物鏡旋轉(zhuǎn)到最低倍 5X，慢慢載物臺(tái)粗調(diào)整旋鈕使載物臺(tái)慢慢上升， 直到有模糊圖像，這時(shí)

6、需要小心調(diào)整載物臺(tái)位置，直至看到圖像最清晰。6. 觀察圖像，將芯片調(diào)平（方法認(rèn)真聽(tīng)取指導(dǎo)老師講解） 。10. 觀測(cè)整體效果，觀察是否有嚴(yán)重錯(cuò)位現(xiàn)象。如果有嚴(yán)重錯(cuò)位，要進(jìn)行重拍。11. 保存圖像，關(guān)閉拍照工程。12. 將顯微鏡物鏡順時(shí)針跳到最低倍 （即： 5X ）。13. 逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)粗調(diào)焦旋鈕，使載物臺(tái)下降到最低。14. 用手柄調(diào)節(jié)載物臺(tái)，到居中位置。15. 關(guān)閉顯微鏡、電動(dòng)平臺(tái)和 PC 機(jī)。五、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)采集后的芯片金屬層圖片如下：六、結(jié)果及分析1：實(shí)驗(yàn)掌握了芯片金屬層拍照的方法，電動(dòng)平臺(tái)和電子顯微鏡的使用，熟悉了 圖像采集軟件的使用方法。2：在拍攝金屬層圖像時(shí)，每拍完一行照片要進(jìn)行檢查，因?yàn)樾?/p>

7、片有余曝光和聚 焦的差異， 可能會(huì)使某些照片不清晰， 對(duì)后面的金屬層拼接照成困難。 所以拍完 一行后要對(duì)其進(jìn)行檢查，對(duì)不符合標(biāo)準(zhǔn)的照片進(jìn)行重新拍照。3：拍照是要保證芯片全部在采集視野里，根據(jù)四點(diǎn)確定一個(gè)四邊形平面，要確 定芯片的四個(gè)角在采集視野里，就可以保證整個(gè)芯片都在采集視野里。4：拍照時(shí)的倍數(shù)選擇要與工程分辨率保持一致，過(guò)大或過(guò)小會(huì)引起芯片在整個(gè) 視野里的分辨率， 不能達(dá)到合適的效果， 所以采用相同的倍數(shù)， 保證芯片的在視 野圖像大小合適。實(shí)驗(yàn)三 金屬層圖像拼接實(shí)驗(yàn)時(shí)間： 同組人員：一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?掌握?qǐng)D像拼接的原理，學(xué)習(xí)同層圖像拼接。2. 理解手工拼接與自動(dòng)拼接的關(guān)系二、實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備1：采

8、集到得金屬層圖片。2：實(shí)驗(yàn)室電腦和圖像拼接軟件 FilmIntegrator 。三、實(shí)驗(yàn)原理和內(nèi)容1：實(shí)驗(yàn)原理 根據(jù)采集芯片的圖像相同位置對(duì)圖像進(jìn)行拼接， 人工打定位釘子， 至少要打一行 一列。對(duì)于比較小的工程， 可以完全人工拼接， 這樣會(huì)減少錯(cuò)位。 對(duì)于大的工程， 首先是人工打足夠多的定位點(diǎn)， 然后使用自動(dòng)拼接， 之后進(jìn)行人工修改。 拼接時(shí) X-Y 偏差均要 4 才不會(huì)影響工程質(zhì)量。 因?yàn)榕恼諘r(shí)芯片未必放平， 當(dāng)拼接 完成后進(jìn)行旋平操作。:2：實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1. 對(duì)金屬鋁的圖像進(jìn)行拼接。2. 拼接后將芯片圖像旋平。3. 對(duì)旋平后的圖像驚醒 400*400 切割。四、實(shí)驗(yàn)步驟1. 打開(kāi) FilmIn

9、tegrator 軟件（在 D 盤(pán)） D:FilmIntegratorBin 目錄下。2. 在 F 盤(pán)下建立自己學(xué)號(hào)命名的文件夾，將 LM386M_200 文件夾復(fù)制到自己學(xué) 號(hào)文件夾。3. 點(diǎn)擊 FilmIntegrator 文件菜單（或 Ctrl+O ）單開(kāi)復(fù)制后 RAW 下 M7805M.conf 文件。4. 點(diǎn)擊圖像菜單選擇圖像瀏覽窗口（或點(diǎn)擊快捷鍵） 。5. 點(diǎn)擊圖像菜單選擇拼接指定圖像層（或點(diǎn)擊快捷鍵） 。6. 先打能確定的釘子，打完后，按 E 打無(wú)法確定的釘子。7. 點(diǎn)擊 F3 或進(jìn)行檢查。8. 保存數(shù)據(jù)。9. 圖像旋屏。10. 對(duì)圖像進(jìn)行切割。五、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)1：打完釘子后的整體圖

10、像2：旋平切割狗的金屬層照片：7六、結(jié)果及分析1：通過(guò)實(shí)驗(yàn)了解了芯片圖像拼接的方法，和拼接軟件的使用。2：在完成圖像確定位置的釘子后，要進(jìn)行檢查，確保誤差范圍在 （+3-3）之間， 以保證較好的拼接效果。 但是并不是誤差為 0 時(shí)就表示絕對(duì)沒(méi)有誤差， 因?yàn)檎`差 的計(jì)算是軟件根據(jù)記憶功能計(jì)算出來(lái)的，并不是圖像的真實(shí)誤差。3：在拼接完成后，要對(duì)圖像進(jìn)行切割去除多余面積，然后對(duì)芯片極性旋平，為 后面的不同圖像層之間進(jìn)行對(duì)準(zhǔn)打基礎(chǔ)。實(shí)驗(yàn)四 去氮化硅保護(hù)層實(shí)驗(yàn)時(shí)間： 同組人員：一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?：掌握去氮化硅保護(hù)層的方法，2：學(xué)習(xí)化學(xué)方法去氮化硅保護(hù)層二、實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備1：燒杯，鑷子，電爐。 2：85%的磷酸

11、溶液，芯片。3：超純水等其他設(shè)備。三、實(shí)驗(yàn)原理和內(nèi)容1：實(shí)驗(yàn)原理 去氮化硅一般有兩種方法。1. 用 85%的磷酸溶液進(jìn)行刻蝕。2. 用等離子刻蝕機(jī)進(jìn)行干法刻蝕 2：實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 去氮化硅保護(hù)層。四、實(shí)驗(yàn)步驟1. 打開(kāi)抽風(fēng)柜電源，打開(kāi)抽風(fēng)柜。2. 將要去掉封裝的裸片放入有柄石英燒杯中。3. 帶上塑膠手套，在藥品臺(tái)上去磷酸。用量筒量取43ml 磷酸倒入石英燒杯中，量取 7ml 注入石英燒杯中。（操作時(shí)一定注意安全）4. 將石英燒杯放到電爐上加熱，記錄加熱時(shí)間。 （注意：火不要太大）5. 觀察燒杯中的變化，定時(shí)取出再顯微鏡下觀察，看腐蝕效果，并做好記錄。注 意時(shí)間不易過(guò)長(zhǎng)。首先取 45mL 的磷酸取 U

12、P水 10mL放入石英燒杯中看時(shí)間開(kāi)始加熱（ 2:14 ） 搖晃燒杯，見(jiàn)有氣泡冒出，將火調(diào)小并用玻璃棒攪拌芯片（ 2:24 ）停止加熱 （2:33 ）取出芯片用 UP水清洗，并在顯微鏡下觀察腐蝕情況 2:55 繼續(xù)加熱 （ 3:10 ）停止加熱取出芯片觀察。6. 取出去封裝的芯片并清洗芯片，在顯微鏡下觀察腐蝕效果。7. 等完成腐蝕后，對(duì)廢液進(jìn)行處理。五、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)1.打開(kāi)抽風(fēng)柜電源，打開(kāi)抽風(fēng)柜。 2.將要去掉封裝的裸片放入有柄石英燒杯中。3. 帶上塑膠手套，在藥品臺(tái)上去磷酸。用量筒量取43ml 磷酸倒入石英燒杯中，量取 7ml 注入石英燒杯中。（操作時(shí)一定注意安全）4. 將石英燒杯放到電爐上加熱

13、，記錄加熱時(shí)間。 （注意：火不要太大）5. 觀察燒杯中的變化，定時(shí)取出再顯微鏡下觀察，看腐蝕效果，并做好記錄。注 意時(shí)間不易過(guò)長(zhǎng)。6. 取出去封裝的芯片并清洗芯片，在顯微鏡下觀察腐蝕效果。7. 等完成腐蝕后，對(duì)廢液進(jìn)行處理。六、結(jié)果及分析1：通過(guò)實(shí)驗(yàn)了解了氮化硅保護(hù)層的方法和步驟。2:加熱時(shí)間不能太久，容易產(chǎn)生黑色物質(zhì)，附著在多晶層上，對(duì)接下來(lái)的時(shí)間照成影響！10實(shí)驗(yàn)五 去金屬 Al 層實(shí)驗(yàn)時(shí)間： 同組人員：一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1：掌握去氮化硅保護(hù)層的方法 2：學(xué)習(xí)化學(xué)方法去氮化硅保護(hù)層二、實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備1：加熱電爐，燒杯，等試驗(yàn)工具。 2：去過(guò)氮化硅的芯片三、實(shí)驗(yàn)原理和內(nèi)容去 AL 的方法： 1.濃

14、磷酸溶液加熱進(jìn)行刻蝕。2.磷酸：硝酸：冰醋酸：水 =85%：5%： 5% ：10% 溫度控制在 3545 攝氏度3. 等離子刻蝕（氯氣刻蝕 ALCL 氣體） 試驗(yàn)內(nèi)容： 去金屬鋁層。四、實(shí)驗(yàn)步驟1. 打開(kāi)抽風(fēng)柜電源，打開(kāi)抽風(fēng)柜。2. 將要去掉保護(hù)層的裸片放入有柄石英燒杯中。3. 帶上塑膠手套，按一下比例配比混合溶液100ML磷酸：硝酸：冰醋酸：水 =85% ： 5%： 5% ：10%（操作時(shí)一定注意安全）4. 將石英燒杯放到電爐上微量加熱，記錄加熱時(shí)間。（注意：禁止大火加熱）5. 觀察燒杯中的變化，定時(shí)取出再顯微鏡下觀察，看腐蝕效果，并做好記錄。注意時(shí)間不易 過(guò)長(zhǎng)。6. 取出去封裝的芯片并清洗

15、芯片，在顯微鏡下觀察腐蝕效果。7. 等完成腐蝕后，對(duì)廢液進(jìn)行處理五、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)1：取磷酸 50mL，硝酸 10mL，冰醋酸 10mL一起放入燒杯中 : 。 2：開(kāi)始加熱，記錄時(shí)間 9：28，直到出現(xiàn)微弱氣泡停止加熱， 3：取出芯片用 UP水清洗芯片，然后放到顯微鏡下觀察 AL 的腐蝕情況。 4：如果 AL 層去除不完全可以繼續(xù)回煮，知道達(dá)到較好的效果。六、結(jié)果及分析通過(guò)實(shí)驗(yàn)掌握了芯片去除 AL 層的步驟和方法 .11實(shí)驗(yàn)六 去二氧化硅實(shí)驗(yàn)時(shí)間： 同組人員：一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?：掌握去二氧化硅方法，2：學(xué)習(xí)化學(xué)方法去二氧化硅。二、實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備1：稀釋 HF 酸溶。2：燒杯，玻璃棒，電爐等實(shí)驗(yàn)設(shè)備。三、實(shí)

16、驗(yàn)原理和內(nèi)容去二氧化硅一般有兩種方法。1. 用稀釋 HF 酸溶液進(jìn)行刻蝕。純凈的 HF 腐蝕硅和二氧化硅的速率大體上分別是900 埃 /分和 120 埃 /分，為了減緩反應(yīng)速度一般將 HF 稀釋。Si02+ 6HF4= H2+SiF6+H202. 用等離子刻蝕機(jī)進(jìn)行干法刻蝕。 （用 CF4、或 SF6 等氣體）Si02+ CF4= SiF4+C0Si02+ SF6 = SiF4+S02實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：去除芯片的二氧化硅層。四、實(shí)驗(yàn)步驟1. 打開(kāi)抽風(fēng)柜電源，打開(kāi)抽風(fēng)柜。2. 將要去掉 AL 的裸片放入塑料燒杯中。3. 帶上塑膠手套，按一下比例配比混合溶液100MLHF ：H2O=1 ：1（操作時(shí)一定注

17、意安全）4. 觀察燒杯中的變化，看腐蝕效果，并做好記錄。6.取出去封裝的芯片并清洗芯片，在顯微鏡下觀察腐蝕效果。7.等完成腐蝕后，對(duì)廢液進(jìn)行處理五、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)1：取少量 50%的 HF ，加入 5mL 的 UP 水，放入塑料燒杯中，2：將芯片也放入塑料燒杯中，記錄時(shí)間8： 50，3：待時(shí)間到 8:55 左右取出芯片用 UP 水清洗，并放在顯微鏡下觀察效果。六、結(jié)果及分析通過(guò)實(shí)驗(yàn)掌握了用 HF 酸去除二氧化硅的過(guò)程和方法。但是 HF 不容易控制反應(yīng)速率，所以可以換用等離子刻蝕。12實(shí)驗(yàn)七 對(duì)多晶硅層拍照和圖像拼接實(shí)驗(yàn)時(shí)間： 同組人員：一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?：對(duì)多晶硅層進(jìn)行拍照，并進(jìn)行圖像拼接。二、實(shí)驗(yàn)儀器

18、設(shè)備1：去二氧化硅后的芯片2：芯片圖像采集電子顯微鏡和電動(dòng)平臺(tái)3：實(shí)驗(yàn)用 PC，和圖像采集軟件三、實(shí)驗(yàn)原理和內(nèi)容根據(jù)芯片工藝尺寸，選擇適當(dāng)?shù)姆糯蟊稊?shù)，用帶 CCD 攝像頭的顯微鏡對(duì)芯片進(jìn)行拍照。以 行列式對(duì)芯片進(jìn)行圖像采集。注意調(diào)平芯片，注意拍照時(shí)的清晰度。根據(jù)采集芯片的圖像相同位置對(duì)圖像進(jìn)行拼接， 人工打定位釘子， 至少要打一行一列。 對(duì)于 比較小的工程， 可以完全人工拼接， 這樣會(huì)減少錯(cuò)位。對(duì)于大的工程， 首先是人工打足夠多 的定位點(diǎn)，然后使用自動(dòng)拼接，之后進(jìn)行人工修改。拼接時(shí) X-Y 偏差均要 4 才不會(huì) 影響工程質(zhì)量。因?yàn)榕恼諘r(shí)芯片未必放平，當(dāng)拼接完成后進(jìn)行旋平操作。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容： 對(duì)多晶硅層進(jìn)行拍照，并進(jìn)行圖像拼接四、實(shí)驗(yàn)步驟1.對(duì)多晶硅層進(jìn)行拍照。2.對(duì)拍照后的多晶硅層圖像進(jìn)行拼接。3. 完成圖像的旋屏與切割。五、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)1