浅谈铝制程芯片去层核心分析方法

在半导体芯片失效分析（FA）领域，铝制程芯片的去层分析是解锁芯片内部结构、定位失效根源的核心技术，更是集成电路、汽车电子、工业控制等领域从业者的必备技能。目前仍有大量成熟制程的铝制程芯片在各行业服役，掌握其去层分析方法，不仅能高效解决实际生产中的失效问题，更能为优化芯片制造工艺、提升器件可靠性提供关键支撑。

铝制程去层核心分析方法

以干、湿蚀刻（RIE）及研磨(Polishing)等方法去除芯片各层，配合设备机台（离子蚀刻机、研磨机、加热台等）以及化学试剂、材料对晶圆进行逐层去层，再通过光学显微镜或电子扫描电镜（SEM）检视局部结构是否有异常。

结构示意图- 铝制程

铝制程芯片金属层去除流程：

去除钝化层&氧化层：使用反应离子蚀刻机（RIE）减薄芯片金属层上方的钝化层或氧化层，也可以用手动研磨的方式去除。

化学试剂：通过化学法使用化学试剂TiN溶液用于去除via孔/CT金属（W）以及阻挡层TiN，再使用氢氧化钠（NaOH溶液）和水配比就可以去除晶圆上金属铝层。

研磨：在研磨机上加研磨液（二氧化硅）将裸晶圆芯片中的TiN磨掉。

显微镜观察：使用金相显微镜对去层的芯片进行表面观察，倍率从小到大的方式进行拍摄留图。

在铝制程芯片去层分析中，湿法刻蚀、干法刻蚀、机械研磨是三大核心传统方法，也是芯片失效分析的 “基础工具箱”。实际操作中，这三种方法并非单独使用，而是协同配合、互为补充，各自发挥技术优势。

尽管半导体工艺已向铜制程及更先进制程演进，FIB-SEM等高端设备也在芯片去层与样品制备中扮演重要角色，但对于大量仍在服役的成熟铝制程芯片而言，传统去层方法——尤其在应对历史产品或特定故障场景时——仍展现出直接、灵活且可靠的优势。这些经典技艺不仅是技术演进中的珍贵积淀，更是工程师在现实工作中降本增效、应对挑战的实用工具。