一种半导体芯片结构参数分析方法技术

本发明专利技术公开了一种半导体芯片结构参数分析方法，包括：确定半导体芯片所使用的安装材料，采用与所述安装材料相对应的获取方式，从器件中获取至少两个版图信息一致的半导体芯片；对获取到的至少两个半导体芯片中的第一半导体芯片进行横向去层，并识别各层结构信息，得到第一半导体芯片的横向结构信息；对获取到的至少两个半导体芯片中的第二半导体芯片进行纵向剖面制作，并识别得到第二半导体芯片的纵向结构信息；根据横向结构信息和纵向结构信息，确定半导体芯片的结构参数。通过本发明专利技术可以获取每层芯片的版图结构和芯片纵向的结构参数，为芯片失效分析、结构分析和芯片设计提供技术参考。

【技术实现步骤摘要】
一种半导体芯片结构参数分析方法
本专利技术属于元器件可靠性
，尤其涉及一种半导体芯片结构参数分析方法。
技术介绍
半导体芯片结构参数获取是实现超大规模集成电路可靠性评价、失效分析以及集成电路版图识别的基础。基于半导体芯片结构参数可以极大的提高集成电路的失效分析水平，由于超大规模集成电路内部单个晶体管尺寸极小，且往往芯片内部金属化为多层结构，目前的失效分析手段基本上无法对该类器件的具体失效位置进行精确定位，通过获取半导体芯片结构参数，可以精确的将器件内部的微小结构展现出来，为失效分析缺陷定位提供依据。基于半导体芯片结构参数可以有力的提高对集成电路的可靠性评价水平。在半导体芯片结构参数的基础上开展分析，能够得到器件关键结构和关键参数，例如单个晶体管的栅氧化层厚度、晶体管特征尺寸、层间介质质量、钨通孔质量等信息，丰富了结构分析的手段和分析要素，能够为集成电路可靠性评价工作提供基础，同时可为半导体芯片电路设计提供参考和数据支撑。
技术实现思路
本专利技术的技术解决问题：克服现有技术的不足，提供一种半导体芯片结构参数分析方法，可以获取每层芯片的版图结构和芯片纵向的结构参数，为芯片失效分析、结构分析和芯片设计提供技术参考。为了解决上述技术问题，本专利技术公开了一种半导体芯片结构参数分析方法，包括：确定半导体芯片所使用的安装材料，采用与所述安装材料相对应的获取方式，从器件中获取至少两个版图信息一致的半导体芯片；对获取到的至少两个半导体芯片中的第一半导体芯片进行横向去层，并识别各层结构信息，得到第一半导体芯片的横向结构信息；对获取到的至少两个半导体芯片中的第二半导体芯片进行纵向剖面制作，并识别得到第二半导体芯片的纵向结构信息；根据横向结构信息和纵向结构信息，确定半导体芯片的结构参数。在上述半导体芯片结构参数分析方法中，所述确定半导体芯片所使用的安装材料，采用与所述安装材料相对应的获取方式，从器件中获取至少两个版图信息一致的半导体芯片，包括：当确定半导体芯片所使用的安装材料为有固定熔点材料时，采用物理加热法从器件中获取至少两个版图信息一致的半导体芯片；当确定半导体芯片所使用的安装材料为可腐蚀材料时，采用发烟硝酸腐蚀法或无水乙二胺腐蚀法，从器件中获取至少两个版图信息一致的半导体芯片。在上述半导体芯片结构参数分析方法中，所述对获取到的至少两个半导体芯片中的第一半导体芯片进行横向去层，并识别各层结构信息，得到第一半导体芯片的横向结构信息，包括：步骤11，采用物理刻蚀方法去除所述第一半导体芯片的钝化层，暴露得到当前金属化层，并识别得当前金属化层的结构参数；步骤12，采用化学腐蚀法去除所述当前金属化层，暴露得到下一层；步骤13，若下一层为多晶层，则识别得到多晶层的结构参数；步骤14，若下一层为金属化层，则识别得到下一层的结构参数，并返回步骤12。在上述半导体芯片结构参数分析方法中，所述对获取到的至少两个半导体芯片中的第二半导体芯片进行纵向剖面制作，并识别得到第二半导体芯片的纵向结构信息，包括：沿第二半导体芯片的截面方向对所述第二半导体芯片进行研磨及抛光；对研磨及抛光处理后的第二半导体芯片进行截面吃酸及截面染色处理，并识别得到第二半导体芯片的纵向结构信息。在上述半导体芯片结构参数分析方法中，所述半导体芯片的结构参数，包括：晶体管类别、尺寸和位置，MOS管类别、尺寸和位置、电阻尺寸和位置、电容尺寸和位置、电感尺寸和位置、多层金属化互联结构、PN结掺杂深度、钝化层厚度、栅氧化层厚度、金属化厚度、多晶层厚度。本专利技术具有以下优点：本专利技术公开了一种半导体芯片结构参数分析方法，基于物理、化学方法来获取半导体芯片版图和结构参数，该方法可以获取每层芯片的版图结构和芯片纵向的结构参数，为芯片失效分析、结构分析和芯片设计提供技术参考。附图说明图1是本专利技术实施例中一种半导体芯片结构参数分析方法的步骤流程图。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本专利技术公开的实施方式作进一步详细描述。参照图1，示出了本专利技术实施例中一种半导体芯片结构参数分析方法的步骤流程图。在本实施例中，所述半导体芯片结构参数分析方法，包括：步骤101，确定半导体芯片所使用的安装材料，采用与所述安装材料相对应的获取方式，从器件中获取至少两个版图信息一致的半导体芯片。在本实施例中，从器件中获取芯片(半导体芯片)是指：将芯片从封装体中取出的方法，根据半导体芯片不同的安装方式，可以选取如下几种的方法获取芯片：(1)当确定半导体芯片所使用的安装材料为有固定熔点材料时，采用物理加热法从器件中获取至少两个版图信息一致的半导体芯片。优选的，物理加热法是指对半导体芯片安装材料直接加热使其熔化，从而使半导体芯片与安装体分离，并采用机械法将芯片去除。该方法适用于有相对固定熔点的安装材料，如PbSn焊料等，在采用机械法取出芯片时应避免对芯片造成机械损伤。(2)当确定半导体芯片所使用的安装材料为可腐蚀材料时，采用发烟硝酸腐蚀法或无水乙二胺腐蚀法，从器件中获取至少两个版图信息一致的半导体芯片。优选的，发烟硝酸腐蚀法是指使用发烟硝酸直接腐蚀半导体芯片安装材料，从而使半导体芯片与安装体分离的方法。该方法适用于一切可以被发烟硝酸腐蚀的芯片安装材料，如银导电胶等。采用发烟硝酸腐蚀时，应将发烟硝酸加热至160℃，并避免发烟硝酸挥发，保持发烟硝酸浓度。该方法反应速度快，效率高，但该方法会对半导体芯片裸露的金属化造成腐蚀，因此采用该方法取出半导体芯片前，应先获取半导体芯片最表层信息。优选的，无水乙二胺腐蚀法是指采用无水乙二胺对芯片安装材料进行腐蚀，使半导体芯片与安装体分离的方法。该方法适用于可被无水乙二胺腐蚀的芯片安装材料，如银导电胶中的有机物、部分有机胶等，该方法反映速度慢，效率低，但不会对半导体芯片造成损伤。步骤102，对获取到的至少两个半导体芯片中的第一半导体芯片进行横向去层，并识别各层结构信息，得到第一半导体芯片的横向结构信息。在本实施例中，可通过如下步骤得到第一半导体芯片的横向结构信息：步骤11，采用物理刻蚀方法去除所述第一半导体芯片的钝化层，暴露得到当前金属化层，并识别得当前金属化层的结构参数；步骤12，采用化学腐蚀法去除所述当前金属化层，暴露得到下一层；步骤13，若下一层为多晶层，则识别得到多晶层的结构参数；步骤14，若下一层为金属化层，则识别得到下一层的结构参数，并返回步骤12。优选的：(1)去钝化层采用物理或化学方法去除半导体芯片表面钝化层。对于氧化硅、氮化硅等玻璃钝化层，应采取等离子刻蚀方法去除，对于聚酰亚胺等有机物，可采用无水乙二胺腐蚀(或等离子刻蚀)。(2)半导体芯片金属化层结构参数获取在去除钝化层后，暴露出的是芯片上层的版图结构，此时，采用金相显微镜和扫描电镜对芯片版图进行检查和分析，并对版图结构进行照相，获取该层完整的结构芯片，并基于结构图，分析芯片电气结构和互联关系，得到该层金属化结构参数。(3)去金属化层采用NaOH和磷酸配合的腐蚀方法对去除芯片金属化，暴露出下层结构。NaOH溶液与铝反应迅速，效率高，但NaOH会腐蚀多晶，适用于芯片上层金属化，磷酸与铝反应速度较慢，效率低，但磷酸不腐蚀芯片多晶层，不会破坏芯片底层结构。因此，除与芯片多晶直接接触的金属化外，应采本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种半导体芯片结构参数分析方法，其特征在于，包括：确定半导体芯片所使用的安装材料，采用与所述安装材料相对应的获取方式，从器件中获取至少两个版图信息一致的半导体芯片；对获取到的至少两个半导体芯片中的第一半导体芯片进行横向去层，并识别各层结构信息，得到第一半导体芯片的横向结构信息；对获取到的至少两个半导体芯片中的第二半导体芯片进行纵向剖面制作，并识别得到第二半导体芯片的纵向结构信息；根据横向结构信息和纵向结构信息，确定半导体芯片的结构参数。

【技术特征摘要】
1.一种半导体芯片结构参数分析方法，其特征在于，包括：确定半导体芯片所使用的安装材料，采用与所述安装材料相对应的获取方式，从器件中获取至少两个版图信息一致的半导体芯片；对获取到的至少两个半导体芯片中的第一半导体芯片进行横向去层，并识别各层结构信息，得到第一半导体芯片的横向结构信息；对获取到的至少两个半导体芯片中的第二半导体芯片进行纵向剖面制作，并识别得到第二半导体芯片的纵向结构信息；根据横向结构信息和纵向结构信息，确定半导体芯片的结构参数。2.根据权利要求1所述的半导体芯片结构参数分析方法，其特征在于，所述确定半导体芯片所使用的安装材料，采用与所述安装材料相对应的获取方式，从器件中获取至少两个版图信息一致的半导体芯片，包括：当确定半导体芯片所使用的安装材料为有固定熔点材料时，采用物理加热法从器件中获取至少两个版图信息一致的半导体芯片；当确定半导体芯片所使用的安装材料为可腐蚀材料时，采用发烟硝酸腐蚀法或无水乙二胺腐蚀法，从器件中获取至少两个版图信息一致的半导体芯片。3.根据权利要求1所述的半导体芯片结构参数分析方法，其特征在于，所述对获取到的至少两个半导体芯片中的第一半导体芯片进行...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴照玺，丁鸷敏，段超，王小青，倪晓亮，田阳，
申请(专利权)人：中国空间技术研究院，
类型：发明
国别省市：北京,11