一种芯片内两金属层间通孔连接的辨别方法技术

本发明专利技术公开了一种芯片内两金属层间通孔连接的辨别方法，在第二金属层时，初步判断是否存在通孔虚假连接的状态，确定多处通孔的位置，进行FIB的纵切确认，若确认芯片在制作工艺中使用了虚假通孔后，运用IBE对第二金属层的表面进行轻微蚀刻，将通孔在高度的同一平面上同时进行刻蚀，再运用扫描电子显微镜的二次电子扫描从而辨别出有实际连接关系的通孔。通过上述，本发明专利技术的芯片内两金属层间通孔连接的辨别方法，运用IBE对芯片表面进行轻微蚀刻，将两类通孔在高度的同一平面上同时进行降低，加强二次电子扫描成像效果，从而区分出虚假连接的通孔，排除了由于虚假连接的通孔对于后期电路分析影响，可以大大的提高电路逆向分析的正确性。

A method for identifying through-hole connections between two metal layers in a chip

The invention discloses a method for identifying through-hole connection between two metal layers in a chip. In the second metal layer, the state of through-hole false connection is preliminarily judged, the position of multiple through-holes is determined, and the vertical cut of FIB is confirmed. If the false through-hole is used in the chip manufacturing process, IBE is used to slightly etch the surface of the second metal layer, and the through-hole is at a high height. The same plane is etched at the same time, and then the secondary scanning of the scanning electron microscope is used to identify the through holes with actual connection. Through the above-mentioned method, the identification method of through-hole connection between two metal layers in the chip of the present invention uses IBE to slightly etch the chip surface, reduces the two kinds of through-hole on the same plane at the same height at the same time, strengthens the imaging effect of secondary electron scanning, thus distinguishes the through-hole of false connection, and eliminates the influence of through-hole of false connection on the later circuit analysis, which can be greatly improved. Improve the correctness of circuit reverse analysis.

【技术实现步骤摘要】
一种芯片内两金属层间通孔连接的辨别方法
本专利技术涉及芯片的领域，尤其涉及芯片内两金属层间通孔连接的辨别方法。
技术介绍
芯片设计是一个系统的工程，从前期调研立项，到后期的设计生产都是一个十分复杂而且细致的工作，每个阶段的成本都是十分巨大的。现阶段芯片生产都是代工制度，对于一个芯片的设计者来说，所承担的风险不仅仅只是设计中的成功与否，而且还有第三方所带来的各种不确定性的因素。设计者为了芯片的顺利上市和减少试错成本，会在版图设计中提前植入可以修改的地方，这样在后续的改版中会减少时间和生产成本，同时可以针对不同客户不同需求的版本要求，并且对于自身的设计会有一个反设计的保护。在对芯片进行电路分析时，对于非正常结构的芯片，由于无法快速和准确的辨别通孔的连接形态，容易造成逆向设计人员在电路分析时发生逻辑性错误，现有的技术无法很好的辨别芯片内相邻两层金属间通孔是否连接的状况。因此，在进行非正常结构的芯片的图像采集时，如何将芯片中两种形态的通孔在图像上呈现出来，在采集后的图层中，如何迅速和准确的分辨出来，是本领域亟待解决的难题。
技术实现思路
本专利技术主要解决的技术问题是提供芯片内两金属层间通孔连接的辨别方法，运用IBE对芯片表面进行轻微蚀刻，将两类通孔在高度的同一平面上同时进行降低，加强二次电子扫描成像效果，从而区分出虚假连接的通孔，排除了由于虚假连接的通孔对于后期电路分析影响，可以大大的提高电路逆向分析的正确性。为解决上述技术问题，本专利技术采用的一个技术方案是：提供了一种芯片内两金属层间通孔连接的辨别方法，所述的芯片包括基板以及自下而上制备于基板上的金属层，所述的金属层包括第一金属层、第二金属层、第三金属层、第四金属层和第五金属层，采用干湿法相结合的方法自上而下依次去除第五金属层、第四金属层和第三金属层，在第二金属层时，通过扫描电子显微镜的二次电子特性对第二金属层的表面进行扫描，观察显示样品的表面形貌，初步判断是否存在通孔虚假连接的状态，确定多处通孔的位置，进行FIB的纵切确认，若确认芯片在制作工艺中使用了虚假通孔后，运用IBE对第二金属层的表面进行轻微蚀刻，将通孔在高度的同一平面上同时进行刻蚀，再运用扫描电子显微镜的二次电子扫描从而辨别出有实际连接关系的通孔，包括以下具体步骤：步骤1、采用干湿法相结合的方法自上而下依次去除第五金属层、第四金属层和第三金属层：a1、用RIE将芯片表面的氧化层去除，裸露出第五金属层，用腐蚀试剂将第五金属层去除，裸露出阻挡层，再用研磨法去除阻挡层，裸露出第四金属层；b1、用RIE将第四金属层表面的氧化层去除，裸露出第四层金属，用腐蚀试剂将第四金属层去除，裸露出阻挡层，再用研磨法去除阻挡层，裸露出第三金属层；c1、用RIE将第三金属层表面的氧化层去除，裸露出第三金属层，用腐蚀试剂将第三金属层去除，裸露出阻挡层，再用研磨法去除阻挡层，裸露出第二金属层；步骤2、使用扫描电子显微镜的二次电子特性对第二金属层进行观察a2、将样品放入扫描电子显微镜的样品室内，打开二次电子扫描模式；b2、将扫描电子显微镜的电子束电压调至5kv-10kv范围内，对第二金属层的表面进行扫描；c2、通过电压的调整，通孔的亮度发生变化，与下层连接的通孔会保持高亮，与下层不相连的通孔发暗并随着电压的降低，亮度持续降低；d2、在扫描电子显微镜的扫描区域，以亮度的明暗为取样条件，选取多处具有特征的通孔作为FIB纵向确认的位置；步骤3、用FIB纵向切割的方式确认通孔的连接方式a3、用FIB对选取的通孔进行纵向面的切割，来确认两种亮度不同的通孔与下层金属相连状态；b3、通过FIB的纵向剖面结构与扫描电子显微镜的二次电子扫描形态相对比，确认通孔连接方式；步骤4、用IBE对金属表面进行轻微蚀刻，再运用扫描电子显微镜的二次电子扫描：a4、用IBE对第二金属层的表面进行轻微蚀刻，将在同一平面高度的通孔同时进行刻蚀；b4、将刻蚀后的样品用扫描电子显微镜进行二次电子扫描并采集图像；c4、从采集后的图像上可准确的辨别出通孔的类型，亮度高的为与下金属层相连接的通孔，亮度低的为不与下金属层相连接的通孔。在本专利技术一个较佳实施例中，所述的芯片为打印机墨盒芯片。在本专利技术一个较佳实施例中，所述的第五金属层的金属材质为铝材质，所述的第四金属层、第三金属层、第二金属层、第一金属层的金属材质均为铜材质。在本专利技术一个较佳实施例中，所述的通孔的位置至少为三处。本专利技术的有益效果是：本专利技术的芯片内两金属层间通孔连接的辨别方法，运用IBE对芯片表面进行轻微蚀刻，将两类通孔在高度的同一平面上同时进行降低，加强二次电子扫描成像效果，从而区分出虚假连接的通孔，排除了由于虚假连接的通孔对于后期电路分析影响，可以大大的提高电路逆向分析的正确性。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图，其中：图1是本专利技术芯片内两金属层间通孔连接的辨别方法的一较佳实施例的流程示意图；图2是正常工艺下的通孔纵向结构，自下而上依次是第一金属层(M1)、第二金属层(M2)、第三金属层(M3)；图3是非正常工艺下的通孔纵向结构，自下而上依次是第一金属层(M1)、第二金属层(M2)、第三金属层(M3)；图4是使用IBE刻蚀后，将虚假通孔刻蚀完后的示意图；图5是使用的扫描电子显微镜二次电子对芯片表面进行扫描的示意图。图6是经IBE刻蚀后，扫描电子显微镜使用二次电子模式进行图像采集的效果示意图，不与下层连接的通孔亮度基本为0，黑色圆形代表实际连接孔，灰色圆形代表虚假孔。具体实施方式下面将对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本专利技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本专利技术保护的范围。如图1至图5所示，本专利技术实施例包括：一种芯片内两金属层间通孔连接的辨别方法，所述的芯片包括基板以及自下而上制备于基板上的金属层，所述的金属层包括第一金属层、第二金属层、第三金属层、第四金属层和第五金属层，采用干湿法相结合的方法自上而下依次去除第五金属层、第四金属层和第三金属层，在第二金属层时，通过扫描电子显微镜的二次电子特性对第二金属层的表面进行扫描，观察显示样品的表面形貌，初步判断是否存在通孔虚假连接的状态，确定多处(至少三处)通孔的位置，进行FIB的纵切确认，若确认芯片在制作工艺中使用了虚假通孔后，运用IBE对第二金属层的表面进行轻微蚀刻，将通孔在高度的同一平面上同时进行刻蚀，再运用扫描电子显微镜的二次电子扫描从而辨别出有实际连接关系的通孔，包括以下具体步骤：步骤1、采用干湿法相结合的方法自上而下依次去除第五金属层、第四金属层和第三金属层：a1、用RIE将芯片表面的氧化层去除，裸露出第五金属层，用腐蚀试剂将第五金属层去除，裸露出阻挡层，再用研磨法去除阻挡层，裸露出第四金属层；b1、用RIE将第四金属层表面的氧化层去除，裸露出第四层金属，用腐蚀试剂将第四金属层去除，裸露出阻挡层，再用研磨法去除阻挡层，裸露本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种芯片内两金属层间通孔连接的辨别方法，其特征在于，所述的芯片包括基板以及自下而上制备于基板上的金属层，所述的金属层包括第一金属层、第二金属层、第三金属层、第四金属层和第五金属层，采用干湿法相结合的方法自上而下依次去除第五金属层、第四金属层和第三金属层，在第二金属层时，通过扫描电子显微镜的二次电子特性对第二金属层的表面进行扫描，观察显示样品的表面形貌，初步判断是否存在通孔虚假连接的状态，确定多处通孔的位置，进行FIB的纵切确认，若确认芯片在制作工艺中使用了虚假通孔后，运用IBE对第二金属层的表面进行轻微蚀刻，将通孔在高度的同一平面上同时进行刻蚀，再运用扫描电子显微镜的二次电子扫描从而辨别出有实际连接关系的通孔，包括以下具体步骤：步骤1、采用干湿法相结合的方法自上而下依次去除第五金属层、第四金属层和第三金属层：a1、用RIE将芯片表面的氧化层去除，裸露出第五金属层，用腐蚀试剂将第五金属层去除，裸露出阻挡层，再用研磨法去除阻挡层，裸露出第四金属层；b1、用RIE将第四金属层表面的氧化层去除，裸露出第四层金属，用腐蚀试剂将第四金属层去除，裸露出阻挡层，再用研磨法去除阻挡层，裸露出第三金属层；c1、用RIE将第三金属层表面的氧化层去除，裸露出第三金属层，用腐蚀试剂将第三金属层去除，裸露出阻挡层，再用研磨法去除阻挡层，裸露出第二金属层；步骤2、使用扫描电子显微镜的二次电子特性对第二金属层进行观察a2、将样品放入扫描电子显微镜的样品室内，打开二次电子扫描模式；b2、将扫描电子显微镜的电子束电压调至5kv‑10kv范围内，对第二金属层的表面进行扫描；c2、通过电压的调整，通孔的亮度发生变化，与下层连接的通孔会保持高亮，与下层不相连的通孔发暗并随着电压的降低，亮度持续降低；d2、在扫描电子显微镜的扫描区域，以亮度的明暗为取样条件，选取多处具有特征的通孔作为FIB纵向确认的位置；步骤3、用FIB纵向切割的方式确认通孔的连接方式a3、用FIB对选取的通孔进行纵向面的切割，来确认两种亮度不同的通孔与下层金属相连状态；b3、通过FIB的纵向剖面结构与扫描电子显微镜的二次电子扫描形态相对比，确认通孔连接方式；步骤4、用IBE对金属表面进行轻微蚀刻，再运用扫描电子显微镜的二次电子扫描：a4、用IBE对第二金属层的表面进行轻微蚀刻，将在同一平面高度的通孔同时进行刻蚀；b4、将刻蚀后的样品用扫描电子显微镜进行二次电子扫描并采集图像；c4、从采集后的图像上可准确的辨别出通孔的类型，亮度高的为与下金属层相连接的通孔，亮度低的为不与下金属层相连接的通孔。...

【技术特征摘要】
1.一种芯片内两金属层间通孔连接的辨别方法，其特征在于，所述的芯片包括基板以及自下而上制备于基板上的金属层，所述的金属层包括第一金属层、第二金属层、第三金属层、第四金属层和第五金属层，采用干湿法相结合的方法自上而下依次去除第五金属层、第四金属层和第三金属层，在第二金属层时，通过扫描电子显微镜的二次电子特性对第二金属层的表面进行扫描，观察显示样品的表面形貌，初步判断是否存在通孔虚假连接的状态，确定多处通孔的位置，进行FIB的纵切确认，若确认芯片在制作工艺中使用了虚假通孔后，运用IBE对第二金属层的表面进行轻微蚀刻，将通孔在高度的同一平面上同时进行刻蚀，再运用扫描电子显微镜的二次电子扫描从而辨别出有实际连接关系的通孔，包括以下具体步骤：步骤1、采用干湿法相结合的方法自上而下依次去除第五金属层、第四金属层和第三金属层：a1、用RIE将芯片表面的氧化层去除，裸露出第五金属层，用腐蚀试剂将第五金属层去除，裸露出阻挡层，再用研磨法去除阻挡层，裸露出第四金属层；b1、用RIE将第四金属层表面的氧化层去除，裸露出第四层金属，用腐蚀试剂将第四金属层去除，裸露出阻挡层，再用研磨法去除阻挡层，裸露出第三金属层；c1、用RIE将第三金属层表面的氧化层去除，裸露出第三金属层，用腐蚀试剂将第三金属层去除，裸露出阻挡层，再用研磨法去除阻挡层，裸露出第二金属层；步骤2、使用扫描电子显微镜的二次电子特性对第二金属层进行观察a2、将样品放入扫描电子显微镜的样品室内，打开二次电子扫描模式...

【专利技术属性】
技术研发人员：王亮，左振宏，
申请(专利权)人：苏州芯联成软件有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32