实验报告芯片解剖实验.docx

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实验报告芯片解剖实验

电子科技大学学院

（微电子技术系）

实验报告书

课程名称：

芯片解剖实验

学号：

姓名：

教师：

年6月28日

实验一去塑胶芯片的封装

实验时间：

同组人员：

一、实验目的

1.了解集成电路封装知识，集成电路封装类型。

2.了解集成电路工艺流程。

3.掌握化学去封装的方法。

二、实验仪器设备

1：

烧杯，镊子，电炉。

2：

发烟硝酸，弄硫酸，芯片。

3：

超纯水等其他设备。

三、实验原理和容

实验原理：

1..传统封装：

塑料封装、瓷封装

（1）塑料封装（环氧树脂聚合物）

双列直插DIP、单列直插SIP、双列表面安装式封装SOP、四边形扁平封装QFP

具有J型管脚的塑料电极芯片载体PLCC、小外形J引线塑料封装SOJ

（2）瓷封装

具有气密性好，高可靠性或者大功率

A.耐熔瓷（三氧化二铝和适当玻璃浆料）：

针栅阵列PGA、瓷扁平封装FPG

B.薄层瓷：

无引线瓷封装LCCC

2..集成电路工艺

（1）标准双极性工艺

（2）CMOS工艺

（3）BiCMOS工艺

3.去封装

1．瓷封装

一般用刀片划开。

2.塑料封装

化学方法腐蚀，沸煮。

（1）发烟硝酸煮（小火）20~30分钟

（2）浓硫酸沸煮30~50分钟

实验容：

去塑胶芯片的封装

四、实验步骤

1.打开抽风柜电源，打开抽风柜。

2.将要去封装的芯片（去掉引脚）放入有柄石英烧杯中。

3.带上塑胶手套，在药品台上去浓硝酸。

向石英烧杯中注入适量浓硝酸。

（操作时一定注意安全）

4.将石英烧杯放到电炉上加热，记录加热时间。

（注意：

火不要太大）

5.观察烧杯中的变化，并做好记录。

6.取出去封装的芯片并清洗芯片，在显微镜下观察腐蚀效果。

7.等完成腐蚀后，对废液进行处理。

五、实验数据

1：

开始放入芯片，煮大约2分钟，发烟硝酸即与塑胶封转起反应，

此时溶液颜色开始变黑。

2：

继续煮芯片，发现塑胶封装开始大量溶解，溶液颜色变浑浊。

3：

大约二十五分钟，芯片塑胶部分已经基本去除。

4：

取下烧杯，看到闪亮的芯片伴有反光，此时芯片塑胶已经基本去除。

六、结果及分析

1：

加热芯片前要事先用钳子把芯片的金属引脚去除，因为此时如果不去除，它会与酸反应，消耗酸液。

2：

在芯片去塑胶封装的时候，加热一定要小火加热，因为发烟盐酸是易挥发物质，如果采用大火加热，其中的酸累物质变会分解挥发，引起容易浓度变低，进而可能照成芯片去封装不完全，或者去封装速度较慢的情况。

3：

通过实验，了解了去塑胶封装的基本方法，和去封装的一般步骤。

实验二金属层芯片拍照

实验时间：

同组人员：

一、实验目的

1．学习芯片拍照的方法。

2．掌握拍照主要操作。

3.能够正确使用显微镜和电动平台

二、实验仪器设备

1：

去封装后的芯片

2：

芯片图像采集电子显微镜和电动平台

3：

实验用PC，和图像采集软件。

三、实验原理和容

1：

实验原理

根据芯片工艺尺寸，选择适当的放大倍数，用带CCD摄像头的显微镜对芯片进行拍照。

以行列式对芯片进行图像采集。

注意调平芯片，注意拍照时的清晰度。

2：

实验容

采集去封装后金属层照片。

四、实验步骤

1.打开拍照电脑、显微镜、电动平台。

2.将载物台粗调焦旋钮逆时针旋转到底（即载物台最低），小心取下载物台四英寸硅片平方在桌上，用塑料镊子小心翼翼的将裸片放到硅片靠中心的位置上，将硅片放到载物台。

3.小心移动硅片尽量将芯片平整。

4.打开拍照软件，建立新拍照任务，选择适当倍数，并调整到显示图像。

（此处选择20倍物镜，即拍200倍照片）

5.将显微镜物镜旋转到最低倍5X，慢慢载物台粗调整旋钮使载物台慢慢上升，直到有模糊图像，这时需要小心调整载物台位置，直至看到图像最清晰。

6.观察图像，将芯片调平（方法认真听取指导老师讲解）。

10.观测整体效果，观察是否有严重错位现象。

如果有严重错位，要进行重拍。

11.保存图像，关闭拍照工程。

12.将显微镜物镜顺时针跳到最低倍（即：

5X）。

13.逆时针旋转粗调焦旋钮，使载物台下降到最低。

14.用手柄调节载物台，到居中位置。

15.关闭显微镜、电动平台和PC机。

五、实验数据

采集后的芯片金属层图片如下：

六、结果及分析

1：

实验掌握了芯片金属层拍照的方法，电动平台和电子显微镜的使用，熟悉了图像采集软件的使用方法。

2：

在拍摄金属层图像时，每拍完一行照片要进行检查，因为芯片有余曝光和聚焦的差异，可能会使某些照片不清晰，对后面的金属层拼接照成困难。

所以拍完一行后要对其进行检查，对不符合标准的照片进行重新拍照。

3：

拍照是要保证芯片全部在采集视野里，根据四点确定一个四边形平面，要确定芯片的四个角在采集视野里，就可以保证整个芯片都在采集视野里。

4：

拍照时的倍数选择要与工程分辨率保持一致，过大或过小会引起芯片在整个视野里的分辨率，不能达到合适的效果，所以采用相同的倍数，保证芯片的在视野图像大小合适。

实验三金属层图像拼接

实验时间：

同组人员：

一、实验目的

1．掌握图像拼接的原理，学习同层图像拼接。

2.理解手工拼接与自动拼接的关系

二、实验仪器设备

1：

采集到得金属层图片。

2：

实验室电脑和图像拼接软件FilmIntegrator。

三、实验原理和容

1：

实验原理

根据采集芯片的图像相同位置对图像进行拼接，人工打定位钉子，至少要打一行一列。

对于比较小的工程，可以完全人工拼接，这样会减少错位。

对于大的工程，首先是人工打足够多的定位点，然后使用自动拼接，之后进行人工修改。

拼接时X-Y偏差均要≦∣4∣才不会影响工程质量。

因为拍照时芯片未必放平，当拼接完成后进行旋平操作。

:

2：

实验容

1.对金属铝的图像进行拼接。

2.拼接后将芯片图像旋平。

3.对旋平后的图像惊醒400*400切割。

四、实验步骤

1.打开FilmIntegrator软件（在D盘）D:

\FilmIntegrator\Bin目录下。

2.在F盘下建立自己学号命名的文件夹，将LM386M_200文件夹复制到自己学号文件夹。

3.点击FilmIntegrator文件菜单（或Ctrl+O）单开复制后RAW下M7805M.conf文件。

4.点击图像菜单选择图像浏览窗口（或点击快捷键）。

5.点击图像菜单选择拼接指定图像层（或点击快捷键）。

6.先打能确定的钉子，打完后，按E打无法确定的钉子。

7.点击F3或进行检查。

8.保存数据。

9.图像旋屏。

10.对图像进行切割。

五、实验数据

1：

打完钉子后的整体图像

2：

旋平切割狗的金属层照片：

六、结果及分析

1：

通过实验了解了芯片图像拼接的方法，和拼接软件的使用。

2：

在完成图像确定位置的钉子后，要进行检查，确保误差围在（+3--3）之间，以保证较好的拼接效果。

但是并不是误差为0时就表示绝对没有误差，因为误差的计算是软件根据记忆功能计算出来的，并不是图像的真实误差。

3：

在拼接完成后，要对图像进行切割去除多余面积，然后对芯片极性旋平，为后面的不同图像层之间进行对准打基础。

实验四去氮化硅保护层

实验时间：

同组人员：

一、实验目的

1：

掌握去氮化硅保护层的方法，

2：

学习化学方法去氮化硅保护层

二、实验仪器设备

1：

烧杯，镊子，电炉。

2：

85%的磷酸溶液，芯片。

3：

超纯水等其他设备。

三、实验原理和容

1：

实验原理

去氮化硅一般有两种方法。

1.用85%的磷酸溶液进行刻蚀。

2.用等离子刻蚀机进行干法刻蚀

2：

实验容

去氮化硅保护层。

四、实验步骤

1.打开抽风柜电源，打开抽风柜。

2.将要去掉封装的裸片放入有柄石英烧杯中。

3.带上塑胶手套，在药品台上去磷酸。

用量筒量取43ml磷酸倒入石英烧杯中，量取7ml注入石英烧杯中。

（操作时一定注意安全）

4.将石英烧杯放到电炉上加热，记录加热时间。

（注意：

火不要太大）

5.观察烧杯中的变化，定时取出再显微镜下观察，看腐蚀效果，并做好记录。

注意时间不易过长。

首先取45mL的磷酸→取UP水10mL放入石英烧杯中→看时间开始加热（2:

14）→摇晃烧杯，见有气泡冒出，将火调小并用玻璃棒搅拌芯片（2:

24）→停止加热（2:

33）取出芯片用UP水清洗，并在显微镜下观察腐蚀情况→2:

55继续加热→（3:

10）停止加热取出芯片观察。

6.取出去封装的芯片并清洗芯片，在显微镜下观察腐蚀效果。

7.等完成腐蚀后，对废液进行处理。

五、实验数据

1.打开抽风柜电源，打开抽风柜。

2.将要去掉封装的裸片放入有柄石英烧杯中。

3.带上塑胶手套，在药品台上去磷酸。

用量筒量取43ml磷酸倒入石英烧杯中，量取7ml注入石英烧杯中。

（操作时一定注意安全）

4.将石英烧杯放到电炉上加热，记录加热时间。

（注意：

火不要太大）

5.观察烧杯中的变化，定时取出再显微镜下观察，看腐蚀效果，并做好记录。

注意时间不易过长。

6.取出去封装的芯片并清洗芯片，在显微镜下观察腐蚀效果。

7.等完成腐蚀后，对废液进行处理。

六、结果及分析

1：

通过实验了解了氮化硅保护层的方法和步骤。

2:

加热时间不能太久，容易产生黑色物质，附着在多晶层上，对接下来的时间照成影响！

实验五去金属Al层

实验时间：

同组人员：

一、实验目的

1：

掌握去氮化硅保护层的方法

2：

学习化学方法去氮化硅保护层

二、实验仪器设备

1：

加热电炉，烧杯，等试验工具。

2：

去过氮化硅的芯片

三、实验原理和容

去AL的方法：

1.浓磷酸溶液加热进行刻蚀。

2.磷酸：

硝酸：

冰醋酸：

水=85%：

5%：

：

5%：

10%温度控制在35~45摄氏度。

3.等离子刻蚀（氯气刻蚀→ALCL气体）

试验容：

去金属铝层。

四、实验步骤

1.打开抽风柜电源，打开抽风柜。

2.将要去掉保护层的裸片放入有柄石英烧杯中。

3.带上塑胶手套，按一下比例配比混合溶液100ML

磷酸：

硝酸：

冰醋酸：

水=85%：

5%：

：

5%：

10%（操作时一定注意安全）

4.将石英烧杯放到电炉上微量加热，记录加热时间。

（注意：

禁止大火加热）

5.观察烧杯中的变化，定时取出再显微镜下观察，看腐蚀效果，并做好记录。

注意时间不易过长。

6.取出去封装的芯片并清洗芯片，在显微镜下观察腐蚀效果。

7.等完成腐蚀后，对废液进行处理

五、实验数据

1：

取磷酸50mL，硝酸10mL，冰醋酸10mL一起放入烧杯中:

。

2：

开始加热，记录时间9：

28，直到出现微弱气泡停止加热，

3：

取出芯片用UP水清洗芯片，然后放到显微镜下观察AL的腐蚀情况。

4：

如果AL层去除不完全可以继续回煮，知道达到较好的效果。

六、结果及分析

通过实验掌握了芯片去除AL层的步骤和方法.

实验六去二氧化硅

实验时间：

同组人员：

一、实验目的

1：

掌握去二氧化硅方法，

2：

学习化学方法去二氧化硅。

二、实验仪器设备

1：

稀释HF酸溶。

2：

烧杯，玻璃棒，电炉等实验设备。

三、实验原理和容

去二氧化硅一般有两种方法。

1.用稀释HF酸溶液进行刻蚀。

纯净的HF腐蚀硅和二氧化硅的速率大体上分别是900埃/分和120埃/分，为了减缓反应速度一般将HF稀释。

Si02+6HF4=H2+SiF6+H20

2.用等离子刻蚀机进行干法刻蚀。

（用CF4、或SF6等气体）

Si02+CF4=SiF4+C0

Si02+SF6=SiF4+S02

实验容：

去除芯片的二氧化硅层。

四、实验步骤

1.打开抽风柜电源，打开抽风柜。

2.将要去掉AL的裸片放入塑料烧杯中。

3.带上塑胶手套，按一下比例配比混合溶液100ML

HF：

H2O=1：

1（操作时一定注意安全）

4.观察烧杯中的变化，看腐蚀效果，并做好记录。

6.取出去封装的芯片并清洗芯片，在显微镜下观察腐蚀效果。

7.等完成腐蚀后，对废液进行处理

五、实验数据

1：

取少量50%的HF，加入5mL的UP水，放入塑料烧杯中，

2：

将芯片也放入塑料烧杯中，记录时间8：

50，

3：

待时间到8:

55左右取出芯片用UP水清洗，并放在显微镜下观察效果。

六、结果及分析

通过实验掌握了用HF酸去除二氧化硅的过程和方法。

但是HF不容易控制反应速率，所以可以换用等离子刻蚀。

实验七对多晶硅层拍照和图像拼接

实验时间：

同组人员：

一、实验目的

1：

对多晶硅层进行拍照，并进行图像拼接。

二、实验仪器设备

1：

去二氧化硅后的芯片

2：

芯片图像采集电子显微镜和电动平台

3：

实验用PC，和图像采集软件

三、实验原理和容

根据芯片工艺尺寸，选择适当的放大倍数，用带CCD摄像头的显微镜对芯片进行拍照。

以行列式对芯片进行图像采集。

注意调平芯片，注意拍照时的清晰度。

根据采集芯片的图像相同位置对图像进行拼接，人工打定位钉子，至少要打一行一列。

对于比较小的工程，可以完全人工拼接，这样会减少错位。

对于大的工程，首先是人工打足够多的定位点，然后使用自动拼接，之后进行人工修改。

拼接时X-Y偏差均要≦∣4∣才不会影响工程质量。

因为拍照时芯片未必放平，当拼接完成后进行旋平操作。

实验容：

对多晶硅层进行拍照，并进行图像拼接

四、实验步骤

1.对多晶硅层进行拍照。

2.对拍照后的多晶硅层图像进行拼接。

3.完成图像的旋屏与切割。

五、实验数据

1：

采集到得多晶曾图像：

2：

打完钉子后的预览图像：

3：

经过旋平切割后的多晶曾图像：

六、结果及分析

1：

多晶曾拍照拍完每行要进行预览，对不合格的照片进行重拍。

2：

打钉子时误差围应在（+3-3之间为宜）

3：

对多晶层进行拼接后进行切割旋平操作，为后面相邻图层的对准做准备。

实验八相邻图像层对准

实验时间：

同组人员：

一、实验目的

1．学习相邻图像层对准的思路与方法。

2：

掌握图像对准的操作。

二、实验仪器设备

1：

经过旋平切割后的多晶硅层图像和经过旋平切割后的金属层图像。

2：

PC电脑和图像拼接软件。

三、实验原理和容

1：

实验原理

根据芯片上下两层的同一位置的特点使用订钉子的方法将同一位置进行固定，从而保证在同一位置上下图像的准确性。

2实验容

将金属层与染色层进行对准。

四、实验步骤

1.打开FilmIntegrator软件（在D盘）D:

\FilmIntegrator\Bin目录下。

2.点击FilmIntegrator文件菜单（或Ctrl+O）打开CUT下M7805S.conf文件。

3.将金属CUT图像倒入到本工程。

4.打能确定的钉子。

5.保存对准数据。

五、实验数据

多晶层图像：

金属层图像：

六、结果及分析

1：

用过实验掌握了多层图像的对准操作。

2：

在进行多层图像对准时，为了提高对准精度，钉子要尽量多打，且钉子要均匀分布在整个图像的区域，提高对准精度。