一種集成電路芯片反向工程的定位方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種集成電路芯片設(shè)計(jì)領(lǐng)域，特別涉及集成電路芯片反向工程的定位方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在集成電路IC制程持續(xù)發(fā)展的今天，除了正向設(shè)計(jì)以外，也出現(xiàn)了反向工程，也稱為“逆向工程”-reverse engineering。反向工程包括:拍照、提圖、畫圖制版、仿真、工藝設(shè)計(jì)、流片、測試、封裝、老花等一整套完整的工序和流程，其中拍照、提圖主要是對原型芯片的設(shè)計(jì)和工藝進(jìn)行解讀。
[0003]反向工程解讀芯片絕非copy (復(fù)制)，而是學(xué)習(xí)，在對芯片的深入剖解中學(xué)會(huì)基本技巧的原理，在多條可能的實(shí)現(xiàn)路徑中選取最佳辦法，并融匯貫通自己的知識和技術(shù)，最終形成自己的東西。因此反向工程的目的是迅速設(shè)計(jì)出比原型更好的產(chǎn)品。反向工程還是一種知識傳播的途徑，能夠?qū)⒃诠_文獻(xiàn)難以找到的技術(shù)方案，尤其是集成電路的設(shè)計(jì)技巧，通過反向研究促進(jìn)予以傳播。
[0004]基于上述原因，目前集成電路芯片的反向工程已經(jīng)成為現(xiàn)有技術(shù)中的一種常用的，通過研究競爭對手芯片的各種信息，如材料、結(jié)構(gòu)、版圖等來幫助自身開發(fā)并優(yōu)化同類集成電路產(chǎn)品的重要手段。
[0005]反向工程的前期工序中，在獲得需要分析的芯片后，現(xiàn)有技術(shù)會(huì)利用研磨、SEM(掃描電鏡)、FIB(聚焦離子束)、TEM(透射電鏡)等方式來獲得目標(biāo)區(qū)域(結(jié)構(gòu))的各類信息，包括整體電路提取、器件特征尺寸測量等。同時(shí)現(xiàn)有技術(shù)還利用上述手段完成在芯片上尋找特定器件，分析反向設(shè)計(jì)中關(guān)鍵器件或電路的某一特征尺寸的任務(wù)。
[0006]反向工程的常規(guī)分析次序往往是自上而下，從表及里:從頂層鈍化保護(hù)層、金屬層開始，層層向芯片內(nèi)部滲透，直到柵極的線寬、長度和阱結(jié)深等。然而，在實(shí)際操作中，按常規(guī)次序進(jìn)行反向芯片分析卻是一個(gè)費(fèi)時(shí)費(fèi)力，而且成功率很低的過程。
[0007]隨著集成電路IC設(shè)計(jì)的持續(xù)發(fā)展，設(shè)計(jì)的功能化排版，使得某一分析特需的特定器件分散排布在芯片的多個(gè)塊區(qū)；又由于多層布線的廣泛運(yùn)用，使得自上而下，從表及里的常規(guī)的分析次序更加進(jìn)度緩慢。以SRAM(靜態(tài)隨機(jī)存儲器)芯片為例，要在芯片上找到某一特征尺寸的SRAM(靜態(tài)隨機(jī)存儲器)區(qū)域進(jìn)行分析，由于芯片上有很多不同的SRAM塊區(qū)，且后段制程又使用多層金屬布線，因此從芯片的表面無法分辨SRAM的位置。如圖1所示，現(xiàn)有技術(shù)的正面光學(xué)顯微鏡照片只能顯示大片的金屬，金屬連線以及填塞后的連接孔，無法顯示與器件特征相關(guān)柵、源漏，甚至無法顯示與器件位置相關(guān)的有源區(qū)AA的分布?；谏鲜鲇邢薜男畔ⅲF(xiàn)有技術(shù)的反向工程需分兩步進(jìn)行:第一，需要先研磨整個(gè)芯片，將樣品處理到暴露出所有的SRAM的器件層，然后通過量測各SRAM器件尺寸的方法最終確認(rèn)目標(biāo)區(qū)在芯片的位置；第二，重新拿一個(gè)新的樣品，按照前一個(gè)樣品確認(rèn)的目標(biāo)位置通過FIB、TEM等工具進(jìn)行特定器件各類信息的提取。
[0008]正如本發(fā)明前段論述指出的，反向設(shè)計(jì)的目的是迅速設(shè)計(jì)出比原型更好的產(chǎn)品。往往實(shí)施反向分析時(shí)，原型樣品上市不久，能夠用以分析的樣品數(shù)量非常有限，再加上現(xiàn)有技術(shù)的反向工程會(huì)破壞樣品，因此當(dāng)樣品只有一個(gè)的時(shí)候，現(xiàn)有技術(shù)的這種方法就無法使用，也就造成分析的成功率的下降。
[0009]因此，為快速而準(zhǔn)確地實(shí)現(xiàn)指定器件的定位，節(jié)省分析樣品的使用數(shù)量，提高分析的成功率，需要開發(fā)一種集成電路芯片反向工程計(jì)定位方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是在反向工程中實(shí)現(xiàn)指定器件快速而準(zhǔn)確地定位，節(jié)省分析樣品的使用數(shù)量，提高分析的成功率。
[0011]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提出了一種集成電路芯片反向工程的定位方法。
[0012]本發(fā)明提出一種集成電路芯片反向工程的定位方法，通過FIB的離子束從樣品正面切割開口，從開口區(qū)域進(jìn)入樣品去除其內(nèi)部層次，直到器件特征尺寸的可量測層，然后進(jìn)行量測確認(rèn)是否目標(biāo)器件，其特征在于根據(jù)紅外光學(xué)顯微鏡對樣品背面拍攝的照片確定目標(biāo)器件的位置。
[0013]可選的，所述樣品正面由FIB切割的開口尺寸為5*5?10*10平方微米；
[0014]可選的，所述被去除的樣品開口區(qū)域的內(nèi)部層次包含保護(hù)層、多層金屬、介于不同金屬層之間的以及介于金屬與柵極之間非導(dǎo)電介質(zhì)和金屬連接孔；
[0015]優(yōu)選的，通過離子束轟擊的方式從開口區(qū)域進(jìn)入樣品去除其內(nèi)部層次；
[0016]可選的，所述器件特征尺寸的可量測層是指接觸孔cont層或多晶poly層；
[0017]可選的，所述器件特征尺寸是指決定器件技術(shù)節(jié)點(diǎn)的關(guān)鍵尺寸，包括接觸孔cont的孔徑和多晶poly的線寬和長度；
[0018]可選的，所述根據(jù)紅外光學(xué)顯微鏡拍攝的樣品的背面照片能夠顯示樣品前段各層次的圖像，根據(jù)上述圖像，特別是有源區(qū)AA的圖像，可以確定目標(biāo)器件的位置。
[0019]本發(fā)明提出一種集成電路芯片反向工程的定點(diǎn)制樣方法，其步驟包括；
[0020]步驟S1:使用紅外光學(xué)顯微鏡從樣品背面拍攝拍照，并拼接整個(gè)芯片的背面圖案；
[0021]步驟S2:根據(jù)照片圖像標(biāo)注目標(biāo)器件可能出現(xiàn)的所有位置；
[0022]步驟S3:按照片位置逐一檢測，尋找目標(biāo)器件；
[0023]步驟S3a:通過FIB的離子束，從樣品正面的指定位置切割開口 ；
[0024]步驟S3b:去除開口區(qū)域樣品內(nèi)部層次，直到特征尺寸的可量測層；
[0025]步驟S3c:測量特征尺寸，與目標(biāo)器件比較，確定結(jié)果；
[0026]移動(dòng)到下一個(gè)標(biāo)注的位置，重復(fù)上述步驟3，直到找到目標(biāo)器件；
[0027]步驟S4:按常規(guī)后續(xù)工序完成制樣；
[0028]可選的，步驟SI所述的使用紅外光學(xué)顯微鏡從樣品背面拍攝拍照，可以穿透硅襯底獲得樣品前段結(jié)構(gòu)的圖案；
[0029]優(yōu)選的，樣品前段結(jié)構(gòu)的圖案包含從器件開始到接觸孔cont制造完成的所有層次。
[0030]現(xiàn)有技術(shù)中反向工程的常規(guī)做法是從頂層鈍化保護(hù)層、金屬層開始，自上而下，從表及里，向芯片內(nèi)部層層測量并層層去除，直至得到柵極的線寬、長度和阱結(jié)深的測量結(jié)果。這種方法對樣品的分析剝離是全面的，就是整個(gè)芯片從頂層保護(hù)層，頂層金屬…直到柵極將統(tǒng)一步調(diào)地被層層剝離。因此一旦開始反向工程樣品芯片將被全面破壞，芯片內(nèi)所有結(jié)構(gòu)將不再完整。通常的，一個(gè)特征器件會(huì)出現(xiàn)在樣品的多個(gè)功能區(qū)域，以此為目標(biāo)器件進(jìn)行定位，加上多層金屬布線的遮蔽，現(xiàn)有技術(shù)無法從芯片的正面分辨目標(biāo)器件的位置，需要先用研磨等方法將一個(gè)樣品處理到所有的類似器件暴露出來，再通過量測各個(gè)器件的尺寸確認(rèn)目標(biāo)器件，最后需要拿一個(gè)全新的樣品，以前一個(gè)樣品確認(rèn)的目標(biāo)位置使用FIB、TEM等工具重新制樣后進(jìn)行各類信息提取。這對于本來原型樣品個(gè)數(shù)就稀少，卻要求快速得到分析結(jié)果的反向工程是個(gè)難點(diǎn)，一次制樣失敗往往就意味著沒有備份樣品可以再次嘗試，這將直接影響整個(gè)設(shè)計(jì)項(xiàng)目的進(jìn)度。
[0031]本發(fā)明提出的集成電路芯片反向工程的定位方法，利用紅外線對硅襯底的穿透作用，使用紅外光學(xué)顯微鏡從樣品背面拍照，再進(jìn)行拼接，從而獲得整個(gè)芯片的前段圖案。所謂芯片前段是指從硅襯底到接觸孔段的各個(gè)層次。通過紅外照片可以清楚地看到多晶poly和接觸孔的位置，由此確定器件類型，然后標(biāo)注所有可能是目標(biāo)的器件的位置。
[0032]本發(fā)明還提出了一種基于上述定位方法的集成電路芯片定點(diǎn)反向工程的制樣方法。首先，使用紅外光學(xué)顯微鏡從樣品背面拍照，再進(jìn)行拼接，從而獲得整個(gè)芯片的前段圖像；當(dāng)有了較為明確的目標(biāo)位置，剩下的工序便同常規(guī)FIB截面觀測類似。由FIB使用離子束從樣品正面開一個(gè)約25?100平方微米尺寸的開口，然后按現(xiàn)有技術(shù)的分析次序一層層自上而下去除芯片內(nèi)部的層次到用以量測器件特征尺寸的接觸孔cont或多晶Poly層，量測上述尺寸確認(rèn)是否是目標(biāo)器件。