芯片开封技术及仪器简介

落叶凭风（似空科学仪器（上海）有限公司） 2019.11.25

芯片开封是DPA（破坏性物理分析）的重要手段，是研究芯片封装效果和技术的一种必要方法。整理一下我对常见芯片开封技术和仪器的理解，不对的地方请各位大咖指正。

• 机械开封

原理是用应力直接去除芯片的封装材料，属于物理开封。研磨、抛光等仪器就可应用于这种方式。

优点是简单直观，根据精度要求，可选仪器价格范围很宽（甚至拿把螺丝刀也可以，在特殊情况下）。

缺点是开封的几何形状不太容易控制，总体来讲精度比较低，容易导致对应力敏感的样品破碎，或者由于仪器需要用耗材而造成“二次污染”。

当然，这个领域也有精度可达1微米，几何形状可编程的仪器，比如，美国ALLIED公司的铣削、研磨、抛光一体机X-PREP。但这种仪器，价格几十万美元，且对“敏感单位”禁运。

• 化学开封

原理是用硝酸、硫酸及其混合液对芯片封装材料进行腐蚀，属于化学开封。

优点是没有物理应力，不会造成样品破碎，并且不会伤害硅等耐酸的半导体材料的电气特性。

缺点是所用材料为强酸，对人体危害大，建立实验室和购买耗材收到政府严格管控，开封速度较慢，如果芯片中有耐酸性不好的走线则需要特殊处理。

• 激光开封

原理是用高能激光灼烧局部区域导致其粉碎脱落。

优点是效率高，几何形状可编辑，没有二次污染，不需要强酸暴露，属于物理开封。

缺点是可产生局部高温，容易导致半导体材料电气属性失效，所以一般只能开封到半导体材料表面，后续残留封装材料需要其它手段去除。价格中等偏上。

• 等离子开封

原理是通过射频功率将反应气体离子化后与需要去除的材料接触并产生化学反应而挥发。总体上属于化学开封，也有同时采用化学和物理机制的。

优点是没有物理应力，精细化程度高，不攻击敏感材料，可到达细孔凹陷部位。

缺点是速度慢，价格昂贵。

• 离子开封

原理是通过高压电场加速带电离子，用其轰击目标材料，使它们脱落。本质上是物理开封，带有某些化学效果。

优点是精度非常高，可处理多种目标材料。

缺点是不容易控制几何形状，速度慢，仪器价格昂贵。

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