一種提高芯片去層次時(shí)均勻度的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及半導(dǎo)體失效分析領(lǐng)域，更具體地，涉及一種提高芯片去層次時(shí)均勻度的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在半導(dǎo)體芯片的失效分析過程中，需要通過研磨方式，對(duì)失效芯片樣品進(jìn)行去層次(delayering)處理，以便在高放大倍率顯微鏡下對(duì)樣品的特定層次進(jìn)行進(jìn)一步觀察、分析。研磨質(zhì)量的好壞，將直接影響到對(duì)失效芯片的準(zhǔn)確分析。因此，研磨去層次在失效分析工作中既是基礎(chǔ)，也是重點(diǎn)。在進(jìn)行失效分析工作時(shí)，研磨去層處理樣品的工作量往往占到總工作量的50%以上。所以，研磨去層次的速度與效果直接影響到失效分析工作的效率與質(zhì)量。
[0003]在對(duì)失效芯片樣品進(jìn)行去層次時(shí)，用到的研磨方式主要包括機(jī)械自動(dòng)研磨和手動(dòng)研磨。其中，手動(dòng)研磨是對(duì)樣品精確去層次時(shí)最常用的手段。然而，在手動(dòng)研磨時(shí)，卻很難保證使整個(gè)芯片的研磨速率保持一致，芯片邊緣的研磨速率往往大于芯片中心位置的研磨速率，且越靠近芯片邊緣研磨速率越快。這種現(xiàn)象往往會(huì)導(dǎo)致研磨時(shí)樣品表面的不平整，尤其在樣品邊緣，會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重的分層現(xiàn)象，而芯片靠近中心位置相對(duì)于邊緣位置較容易研磨均勻。請(qǐng)參閱圖1，圖1是芯片邊緣位置研磨不均勻狀態(tài)的光學(xué)顯微鏡照片。如圖1所示，在芯片邊緣研磨速率快的區(qū)域(如靠近照片下方位置的箭頭所指)，有源區(qū)已經(jīng)暴露出來，而芯片中心研磨速率慢的區(qū)域(如靠近照片上方位置的箭頭所指)還停留在金屬層，即顯示出明顯的分層現(xiàn)象。
[0004]在失效分析工作中，經(jīng)常需要對(duì)失效芯片的一些特定區(qū)域或特定層次進(jìn)行觀察，這就要求必須保證樣品表面的均勻平整。當(dāng)分析的目標(biāo)位置位于芯片邊緣時(shí)(如輸入輸出電路、靜電放電保護(hù)電路等都非?？拷酒吘?，按照現(xiàn)有的對(duì)樣品直接進(jìn)行手動(dòng)研磨的方式，樣品研磨制樣的難度極高，想要保證其研磨的均勻平整，需要花費(fèi)大量的時(shí)間，以致降低了工作效率；而且經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)制樣失敗，直接導(dǎo)致失效案例無法繼續(xù)分析。
[0005]因此，如何解決芯片邊緣在去層次過程中不均勻的問題，成為半導(dǎo)體失效分析領(lǐng)域的一個(gè)重要課題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)存在的上述缺陷，提供一種提高芯片去層次時(shí)均勻度的方法，在半導(dǎo)體失效分析領(lǐng)域中制備失效目標(biāo)位置在芯片邊緣的樣品時(shí)，通過改進(jìn)制樣的方法，提高失效芯片樣品研磨后表面的平整度和均勻度，進(jìn)而提高制樣成功率及工作效率。
[0007]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
[0008]一種提高芯片去層次時(shí)均勻度的方法，包括以下步驟:
[0009]步驟SOl:提供一待處理失效芯片及尺寸大于所述失效芯片的第一、第二底座芯片;
[0010]步驟S02:將所述失效芯片的正面粘在所述第一底座芯片上，并使處于所述失效芯片邊緣的目標(biāo)位置靠向所述第一底座芯片的中心位置放置；
[0011]步驟S03:提供至少一個(gè)補(bǔ)償芯片，將所述補(bǔ)償芯片的正面粘在所述失效芯片以外區(qū)域的所述第一底座芯片上；
[0012]步驟S04:將所述補(bǔ)償芯片和失效芯片的背面水平固定在所述第二底座芯片上；
[0013]步驟S05:將所述第一底座芯片揭下，然后，通過研磨去除所述第二底座芯片及與其固定的補(bǔ)償芯片和失效芯片的多余尺寸，并對(duì)所述第二底座芯片進(jìn)行減薄；
[0014]步驟S06:通過研磨將所述失效芯片的正面去層次至目標(biāo)位置。
[0015]優(yōu)選地，將所述失效芯片和補(bǔ)償芯片的正面通過雙面膠帶粘在所述第一底座芯片上。
[0016]優(yōu)選地，將所述補(bǔ)償芯片靠緊所述失效芯片粘在所述第一底座芯片上。
[0017]優(yōu)選地，將所述失效芯片和補(bǔ)償芯片的背面通過熱熔膠水平固定在所述第二底座芯片上。
[0018]優(yōu)選地，將所述第二底座芯片放在加熱板上加熱，并在其表面涂上熱熔膠，然后，將所述失效芯片和補(bǔ)償芯片的背面貼在所述第二底座芯片上，對(duì)所述熱熔膠進(jìn)行冷卻凝固，使所述失效芯片和補(bǔ)償芯片的背面水平固定在所述第二底座芯片上。
[0019]優(yōu)選地，將所述第一底座芯片從所述失效芯片和補(bǔ)償芯片的正面揭下，并采用溶劑清洗所述失效芯片和補(bǔ)償芯片的表面。
[0020]優(yōu)選地，所述溶劑為丙酮溶液。
[0021]優(yōu)選地，步驟S06中，通過手動(dòng)研磨方式將所述失效芯片的正面去層次至目標(biāo)位置。
[0022]優(yōu)選地，步驟S05中，利用金剛石研磨盤進(jìn)行去除多余尺寸及減薄的機(jī)械研磨。
[0023]優(yōu)選地，所述底座芯片為正方形。
[0024]從上述技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明在半導(dǎo)體失效分析領(lǐng)域中制備失效目標(biāo)位置在失效芯片邊緣的樣品時(shí)，通過改變目標(biāo)位置在研磨樣品中的位置，采用將補(bǔ)償芯片與失效芯片樣品相組合拼接的方法，一起構(gòu)成使失效芯片邊緣的目標(biāo)位置處于底座芯片研磨中心位置的研磨樣品，以使失效芯片的目標(biāo)位置區(qū)域與補(bǔ)償芯片之間在研磨時(shí)產(chǎn)生相互補(bǔ)償作用，可以快速、均勻地去除層次，并停留在相應(yīng)的區(qū)域，從而提高失效芯片樣品研磨后表面的平整度和均勻度，改善芯片邊緣研磨不均勻、容易出現(xiàn)分層的問題，進(jìn)而提高研磨質(zhì)量和制樣成功率以及工作效率。
【附圖說明】
[0025]圖1是芯片邊緣位置研磨不均勻狀態(tài)的光學(xué)顯微鏡照片；
[0026]圖2?圖6是本發(fā)明一較佳實(shí)施例的一種提高芯片去層次時(shí)均勻度的方法的各個(gè)步驟不意圖；
[0027]圖7?圖11是與圖2?圖6的立體圖對(duì)應(yīng)的剖面圖；
[0028]圖12是按照現(xiàn)有技術(shù)對(duì)一失效芯片進(jìn)行研磨后的SEM照片；
[0029]圖13是根據(jù)本發(fā)明較佳實(shí)施例對(duì)一失效芯片進(jìn)行研磨后的SEM照片。
【具體實(shí)施方式】
[0030]下面結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。
[0031]需要說明的是，在下述的【具體實(shí)施方式】中，在詳述本發(fā)明的實(shí)施方式時(shí)，為了清楚地表示本發(fā)明的結(jié)構(gòu)以便于說明，特對(duì)附圖中的結(jié)構(gòu)不依照一般比例繪圖，并進(jìn)行了局部放大、變形及簡(jiǎn)化處理，因此，應(yīng)避免以此作為對(duì)本發(fā)明的限定來加以理解。
[0032]在以下本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】中，請(qǐng)參閱圖2?圖6，圖2?圖6是本發(fā)明一較佳實(shí)施例的一種提高芯片去層次時(shí)均勻度的方法的各個(gè)步驟示意圖；同時(shí)，請(qǐng)結(jié)合參閱圖7?圖11，圖7?圖11是與圖2?圖6的立體圖對(duì)應(yīng)的剖面圖。如圖2?圖6和圖7?圖11所示，本發(fā)明的一種提高芯片去層次時(shí)均勻度的方法，包括以下步驟:
[0033]步驟SOl:提供一待處理失效芯片及尺寸大于所述失效芯片的第一、第二底座芯片。
[0034]本發(fā)明的目的是在半導(dǎo)體失效分析領(lǐng)域中制備失效目標(biāo)位置在芯片邊緣的樣品時(shí)，通過對(duì)現(xiàn)有制樣的方法進(jìn)行改進(jìn)，用以提高失效芯片樣品研磨后表面的平整度和均勻度，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)提高制樣成功率及工作效率。在制備失效目標(biāo)位置在芯片邊緣的樣品時(shí)，需要準(zhǔn)備好待處理失效芯片和底座材料。待處理失效芯片的尺寸可根據(jù)失效分析的區(qū)域范圍大小來確定，通常可控制在例如約IX Icm的大小，而底座的大小應(yīng)大于失效芯片。在本實(shí)施例中，可采用手動(dòng)裂片的方法截取兩個(gè)芯片作為底座材料，本例中以第一底座芯片和第二底座芯片對(duì)這兩個(gè)芯片加以區(qū)分。其中第一底座芯片是研磨去層樣品制備過程中的輔助材料，最后將棄用。作為一可選的實(shí)施方式，底座芯片可采用正方形形狀，并且，為方便研磨作業(yè)以及與待處理失效芯片的尺寸相配合，可將底座芯片的尺寸控制在例如約2X2cm的大小。但不限于此尺寸大小，一般以底座芯片的尺寸為失效芯片尺寸的二倍為宜。可參考圖2和圖7中第一底座芯片I與失效芯片4之間的大小關(guān)系加以理解。
[0035]步驟S02:將所述失效芯片的正面粘在所述第一底座芯片上，并使處于所述失效芯片邊緣的目標(biāo)位置靠向所述第一底座芯片的中心位置放置。
[0036]請(qǐng)參閱圖2和圖7。接下來，需要將失效芯片4的正面粘在第一底座芯片I上。作為一可選的實(shí)施方式，可采用雙面膠帶2作為粘合材料，將失效芯片4的正面粘在第一底座芯片I上。具體是在第一底座芯片I上整面貼上一層雙面膠帶2，然后揭去表層防護(hù)紙，露出膠面，接著，再將失效芯片4正面向下平整地粘在第一底座芯片I上。
[0037]如圖2和圖7所示，在每一個(gè)失效芯片上都具有供觀察分析用的失效目標(biāo)位置3，在本實(shí)施例中需要制備的樣品，失效目標(biāo)位置3位于芯片4的邊緣。因此，在粘貼時(shí)，需要將失效芯片4接近目標(biāo)位置3的一側(cè)朝向第一底座芯片I的中部放置，以便使處于失效芯片4邊緣的目標(biāo)位置3靠向第一底座芯片I的中心位置放置。當(dāng)然，最好是使目標(biāo)位置3與第一底座芯片I的中心相重合。這樣放置的目的是在后續(xù)對(duì)失效芯片4進(jìn)行研磨去層時(shí)，使目標(biāo)位置3處于研磨面的中心，即處于底座I的中心，以便得到均勻的去層處理，避免出現(xiàn)原有的因目標(biāo)位置位于研磨面的邊緣所造成的研磨分層缺陷。
[0038]從圖2可以看出，失效芯片4占據(jù)了第一底座芯片I表面約四分之一的面積。在制作失效芯片4時(shí)，可使得目標(biāo)位置3靠近失效芯片4的一個(gè)角部，這是容易實(shí)現(xiàn)的。這樣，即可方便粘貼時(shí)的位置參照，使失效芯片4位于圖示第一底座芯片I的一個(gè)四分之一角端(圖示第一底座芯片I的右上端部)。當(dāng)然，本發(fā)明的方法不僅限于對(duì)失效目標(biāo)位置在芯片邊緣的樣品進(jìn)行去層次分析，如果目標(biāo)位置在芯片的任意位置，只需將目標(biāo)位置與第一底座芯片的中心位置對(duì)準(zhǔn)即可。
[0039]步驟S03:提供至少一個(gè)補(bǔ)償芯片，將所述補(bǔ)償芯片的正面粘在所述失效芯片以外區(qū)域的所述第一底座芯片上。