一种集成电路芯片反向工程的定位方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种集成电路芯片设计领域，特别涉及集成电路芯片反向工程的定位方法。
【背景技术】
[0002]在集成电路IC制程持续发展的今天，除了正向设计以外，也出现了反向工程，也称为“逆向工程”-reverse engineering。反向工程包括:拍照、提图、画图制版、仿真、工艺设计、流片、测试、封装、老花等一整套完整的工序和流程，其中拍照、提图主要是对原型芯片的设计和工艺进行解读。
[0003]反向工程解读芯片绝非copy (复制)，而是学习，在对芯片的深入剖解中学会基本技巧的原理，在多条可能的实现路径中选取最佳办法，并融汇贯通自己的知识和技术，最终形成自己的东西。因此反向工程的目的是迅速设计出比原型更好的产品。反向工程还是一种知识传播的途径，能够将在公开文献难以找到的技术方案，尤其是集成电路的设计技巧，通过反向研究促进予以传播。
[0004]基于上述原因，目前集成电路芯片的反向工程已经成为现有技术中的一种常用的，通过研究竞争对手芯片的各种信息，如材料、结构、版图等来帮助自身开发并优化同类集成电路产品的重要手段。
[0005]反向工程的前期工序中，在获得需要分析的芯片后，现有技术会利用研磨、SEM(扫描电镜)、FIB(聚焦离子束)、TEM(透射电镜)等方式来获得目标区域(结构)的各类信息，包括整体电路提取、器件特征尺寸测量等。同时现有技术还利用上述手段完成在芯片上寻找特定器件，分析反向设计中关键器件或电路的某一特征尺寸的任务。
[0006]反向工程的常规分析次序往往是自上而下，从表及里:从顶层钝化保护层、金属层开始，层层向芯片内部渗透，直到栅极的线宽、长度和阱结深等。然而，在实际操作中，按常规次序进行反向芯片分析却是一个费时费力，而且成功率很低的过程。
[0007]随着集成电路IC设计的持续发展，设计的功能化排版，使得某一分析特需的特定器件分散排布在芯片的多个块区；又由于多层布线的广泛运用，使得自上而下，从表及里的常规的分析次序更加进度缓慢。以SRAM(静态随机存储器)芯片为例，要在芯片上找到某一特征尺寸的SRAM(静态随机存储器)区域进行分析，由于芯片上有很多不同的SRAM块区，且后段制程又使用多层金属布线，因此从芯片的表面无法分辨SRAM的位置。如图1所示，现有技术的正面光学显微镜照片只能显示大片的金属，金属连线以及填塞后的连接孔，无法显示与器件特征相关栅、源漏，甚至无法显示与器件位置相关的有源区AA的分布。基于上述有限的信息，现有技术的反向工程需分两步进行:第一，需要先研磨整个芯片，将样品处理到暴露出所有的SRAM的器件层，然后通过量测各SRAM器件尺寸的方法最终确认目标区在芯片的位置；第二，重新拿一个新的样品，按照前一个样品确认的目标位置通过FIB、TEM等工具进行特定器件各类信息的提取。
[0008]正如本发明前段论述指出的，反向设计的目的是迅速设计出比原型更好的产品。往往实施反向分析时，原型样品上市不久，能够用以分析的样品数量非常有限，再加上现有技术的反向工程会破坏样品，因此当样品只有一个的时候，现有技术的这种方法就无法使用，也就造成分析的成功率的下降。
[0009]因此，为快速而准确地实现指定器件的定位，节省分析样品的使用数量，提高分析的成功率，需要开发一种集成电路芯片反向工程计定位方法。
【发明内容】
[0010]本发明所要解决的技术问题是在反向工程中实现指定器件快速而准确地定位，节省分析样品的使用数量，提高分析的成功率。
[0011]为解决上述技术问题，本发明提出了一种集成电路芯片反向工程的定位方法。
[0012]本发明提出一种集成电路芯片反向工程的定位方法，通过FIB的离子束从样品正面切割开口，从开口区域进入样品去除其内部层次，直到器件特征尺寸的可量测层，然后进行量测确认是否目标器件，其特征在于根据红外光学显微镜对样品背面拍摄的照片确定目标器件的位置。
[0013]可选的，所述样品正面由FIB切割的开口尺寸为5*5?10*10平方微米；
[0014]可选的，所述被去除的样品开口区域的内部层次包含保护层、多层金属、介于不同金属层之间的以及介于金属与栅极之间非导电介质和金属连接孔；
[0015]优选的，通过离子束轰击的方式从开口区域进入样品去除其内部层次；
[0016]可选的，所述器件特征尺寸的可量测层是指接触孔cont层或多晶poly层；
[0017]可选的，所述器件特征尺寸是指决定器件技术节点的关键尺寸，包括接触孔cont的孔径和多晶poly的线宽和长度；
[0018]可选的，所述根据红外光学显微镜拍摄的样品的背面照片能够显示样品前段各层次的图像，根据上述图像，特别是有源区AA的图像，可以确定目标器件的位置。
[0019]本发明提出一种集成电路芯片反向工程的定点制样方法，其步骤包括；
[0020]步骤S1:使用红外光学显微镜从样品背面拍摄拍照，并拼接整个芯片的背面图案；
[0021]步骤S2:根据照片图像标注目标器件可能出现的所有位置；
[0022]步骤S3:按照片位置逐一检测，寻找目标器件；
[0023]步骤S3a:通过FIB的离子束，从样品正面的指定位置切割开口 ；
[0024]步骤S3b:去除开口区域样品内部层次，直到特征尺寸的可量测层；
[0025]步骤S3c:测量特征尺寸，与目标器件比较，确定结果；
[0026]移动到下一个标注的位置，重复上述步骤3，直到找到目标器件；
[0027]步骤S4:按常规后续工序完成制样；
[0028]可选的，步骤SI所述的使用红外光学显微镜从样品背面拍摄拍照，可以穿透硅衬底获得样品前段结构的图案；
[0029]优选的，样品前段结构的图案包含从器件开始到接触孔cont制造完成的所有层次。
[0030]现有技术中反向工程的常规做法是从顶层钝化保护层、金属层开始，自上而下，从表及里，向芯片内部层层测量并层层去除，直至得到栅极的线宽、长度和阱结深的测量结果。这种方法对样品的分析剥离是全面的，就是整个芯片从顶层保护层，顶层金属…直到栅极将统一步调地被层层剥离。因此一旦开始反向工程样品芯片将被全面破坏，芯片内所有结构将不再完整。通常的，一个特征器件会出现在样品的多个功能区域，以此为目标器件进行定位，加上多层金属布线的遮蔽，现有技术无法从芯片的正面分辨目标器件的位置，需要先用研磨等方法将一个样品处理到所有的类似器件暴露出来，再通过量测各个器件的尺寸确认目标器件，最后需要拿一个全新的样品，以前一个样品确认的目标位置使用FIB、TEM等工具重新制样后进行各类信息提取。这对于本来原型样品个数就稀少，却要求快速得到分析结果的反向工程是个难点，一次制样失败往往就意味着没有备份样品可以再次尝试，这将直接影响整个设计项目的进度。
[0031]本发明提出的集成电路芯片反向工程的定位方法，利用红外线对硅衬底的穿透作用，使用红外光学显微镜从样品背面拍照，再进行拼接，从而获得整个芯片的前段图案。所谓芯片前段是指从硅衬底到接触孔段的各个层次。通过红外照片可以清楚地看到多晶poly和接触孔的位置，由此确定器件类型，然后标注所有可能是目标的器件的位置。
[0032]本发明还提出了一种基于上述定位方法的集成电路芯片定点反向工程的制样方法。首先，使用红外光学显微镜从样品背面拍照，再进行拼接，从而获得整个芯片的前段图像；当有了较为明确的目标位置，剩下的工序便同常规FIB截面观测类似。由FIB使用离子束从样品正面开一个约25?100平方微米尺寸的开口，然后按现有技术的分析次序一层层自上而下去除芯片内部的层次到用以量测器件特征尺寸的接触孔cont或多晶Poly层，量测上述尺寸确认是否是目标器件。