半导体器件失效分析样品及其制备方法、失效分析方法技术

本发明专利技术提供一种半导体器件失效分析样品及其制备方法、失效分析方法，通过在载体上开设一个与半导体器件样品相符的承载槽以及开设至少一个连通承载槽的导流沟槽，并在所开的承载槽中放置导电粘合剂，加热或者紫外光照射载体使导电粘合剂熔融，最后将半导体器件样品放置在承载槽中，轻压半导体器件样品使之与承载槽侧壁的台阶表面齐平，这样就避免了导电粘合剂对样品表面的污染，更重要的是在研磨去层时避免了样品表面不均匀研磨现象的出现。

【技术实现步骤摘要】
半导体器件失效分析样品及其制备方法、失效分析方法
本专利技术涉及半导体器件制造
，尤其涉及一种半导体器件失效分析样品及其制备方法、失效分析方法。
技术介绍
一般来说，集成电路在研制、生产和使用过程中失效不可避免。随着人们对产品质量和可靠性要求的不断提高，失效分析工作也显得越来越重要，通过芯片失效分析，可以帮助集成电路设计人员找到设计上的缺陷、工艺参数的不匹配或设计与操作中的不当等问题。具体来说，失效分析的意义主要表现在以下几个方面：1)失效分析是确定芯片失效机理的必要手段；2)失效分析为有效的故障诊断提供了必要的信息；3)失效分析为设计工程师不断改进或者修复芯片的设计，使之与设计规范更加吻合提供必要的反馈信息；4)失效分析可以评估不同测试向量的有效性，为生产测试提供必要的补充，为验证测试流程优化提供必要的信息基础。在失效分析过程中，往往需要对样品芯片内固定的某一层或多层的内部结构电路进行观察和分析。随着制程的不断提高，产品元器件的最小尺寸在不断缩小，产品的厚度也在不断缩小，有些功能简单的产品其厚度尤其小。怎样对越来越薄的单个产品进行研磨和观察成为失效分析的难题。请参考图1A，目前常用的一种方法是先去除包裹超薄样品10的封装膜塑，然后利用导电石蜡12将超薄样品10粘贴在稍大的厚晶片11上再进行处理，结合图1A和1B所示，具体步骤如下：S101，样品10去封装；S102，清洁样品10；S103，加热厚晶片11并在厚晶片11上铺设导电石蜡12；S104，通过导电石蜡12使样品10粘在厚晶片11上；S105，对样品10进行研磨去层操作，以获得较佳的失效分析表面；S106，通过扫描电子显微镜(SEM)观测样品10。专利技术人发现，上述方法除了耗时较长以外，还存在以下缺点：1.由于导电石蜡12柔软的特性，实际操作中位于厚晶片11上方的样品10的边缘以及表面均容易受到导电石蜡12的沾污；2.由于纤薄的样品10与周围的导电石蜡12的材质不同，且样品10的边缘与厚晶片11暴露的上表面(即未被导电石蜡12和样品10覆盖的部分)相比有一个高度差，这会导致样品10在被研磨处理时其边缘的研磨速度要快于其中间部位，容易造成样品10表面的整体高度的不均匀；3.由于导电石蜡12与样品10本身的膨胀系数差异较大，容易造成样品10弯曲，在后续的研磨过程中，样品10的弯曲会使其研磨层次变化梯度大，样品10局部表面非常不平整，容易破碎。因此，需要一种新的半导体器件失效分析样品及其制备方法、失效分析方法，以避免样品观测表面的污染以及研磨高度不均性，提高样品制备的成功率。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种半导体器件失效分析样品及其制备方法、失效分析方法，以避免样品观测表面的污染以及研磨高度不均性，提高样品制备的成功率。为解决上述问题，本专利技术提出一种半导体器件失效分析样品的制备方法，包括：提供一半导体器件样品以及一用于承载所述半导体器件样品的载体；在所述载体上形成用于容纳所述半导体器件样品的承载槽，所述承载槽的深度大于所述半导体器件样品的厚度；在所述承载槽周围的载体上形成至少一条连通所述承载槽的导流沟槽；在所述承载槽中放入导电粘合剂；将所述半导体器件样品放入所述承载槽中，并压合所述半导体器件样品直至所述半导体器件样品的上表面不高于其周围的承载槽的台阶表面，多余的导电粘合剂流入所述导流沟槽；对所述半导体器件样品的上表面进行研磨，以获得失效分析样品。进一步的，所述导流沟槽的数量为多个，多个所述导流沟槽均匀分布在所述承载槽周围。进一步的，所述承载槽以及所述导流沟槽均采用刻蚀工艺形成。进一步的，所述承载槽以及所述导流沟槽均采用湿法刻蚀工艺、干法刻蚀工艺或激光刻蚀工艺形成。进一步的，在所述承载槽中放入导电粘合剂之后，将所述半导体器件样品放入所述承载槽中之前，在所述载体以及所述导电粘合剂的表面上形成一层加强导电层。进一步的，所述加强导电层的材料包括金、银和铂中的至少一种。进一步的，采用蒸镀或者溅射沉积工艺形成所述加强导电层。进一步的，所述加强导电层的厚度为5nm～100nm。进一步的，所述导电粘合剂为导电石蜡或导电胶。进一步的，所述导电胶包括环氧树脂导电胶、有机硅树脂导电胶、聚酰亚胺树脂导电胶、酚醛树脂导电胶、聚酯树脂导电胶、聚氨酯树脂导电胶以及丙烯酸树脂导电胶中的至少一种。进一步的，在所述承载槽中放入导电粘合剂后，对所述载体进行加热或紫外光照射，直至所述导电粘合剂融化。进一步的，对所述载体进行加热的温度为30℃～150℃；进行紫外光照射的时间为5s～20s。进一步的，所述半导体器件样品包括封装覆膜，在将所述半导体器件样品放入所述承载槽中之前，去除所述半导体器件样品表面的封装覆膜。进一步的，采用化学试剂腐蚀工艺或者机械抛光工艺去除所述半导体器件样品表面的封装覆层。进一步的，所述化学试剂腐蚀工艺中使用的化学试剂为发烟硝酸或者氢氟酸。进一步的，去除所述半导体器件样品表面的封装覆膜后，清洁所述半导体器件样品。进一步的，采用超声波清洗工艺清洁所述半导体器件样品。进一步的，所述超声波清洗工艺中使用的清洗液为去离子水、无水乙醇或者丙酮溶液。本专利技术还提供一种半导体器件失效分析样品，包括：半导体器件样品；载体，所述载体上设置有承载槽以及至少一条连通所述承载槽的导流沟槽，所述承载槽容纳所述半导体器件样品，且所述半导体器件样品的上表面与周围的承载槽台阶表面齐平或者低于周围的承载槽台阶表面；导电粘合剂，位于所述承载槽中，用于粘接所述承载槽的底部表面与所述半导体器件样品的下表面。进一步的，所述导流沟槽的数量为多个，所述多个导流沟槽均匀分布在所述承载槽周围。进一步的，所述导流沟槽的数量为四个，四个所述导流沟槽呈十字状分布。进一步的，所述的半导体器件失效分析样品还包括加强导电层，所述加强导电层形成于所述导电粘合剂上表面与所述半导体器件样品下表面之间以及所述承载槽侧壁与所述半导体器件样品侧壁之间。进一步的，所述加强导电层的材料包括金、银和铂中的至少一种。本专利技术还提供一种半导体器件失效分析方法，包括：根据上述的半导体器件失效分析样品的制备方法制备一半导体器件失效分析样品，或者提供一如上述的半导体器件失效分析样品并对其上表面进行研磨；对所述半导体器件失效分析样品进行失效分析。进一步的，采用透射电子显微镜、扫描电子显微镜、聚焦离子束显微镜或者微光显微镜对所述半导体器件失效分析样品进行观测。与现有技术相比，本专利技术的技术方案具有以下优点：1.由于载体中的承载槽以及导流沟槽的设置，在将半导体器件样品粘合至承载槽中时，多余的导电粘合剂会受到半导体器件样品底部以及侧壁的挤压，从而可以通过承载槽周围的导流沟槽直接导走，因此可以保证半导体器件样品表面不受到导电粘合剂的污染，提高制备成功率；2.由于载体中的承载槽的深度和宽度是根据半导体器件样品的规格量身定制的，因此可以保证半导体器件样品上表面等于或者略低于载体上表面，进而使得半导体器件样品上表面在被研磨处理时其边缘和中间部位的研磨速度相同，样品表面研磨均匀，不容易破碎，提高制备成功率；3.由于半导体器件样品压合至承载槽中时，导电粘合剂主要位于半导体器件样品的底部，在后续的研磨过程中，导电粘合剂即使会膨胀，也是均匀膨胀的，因此导电粘合剂与半导体器本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种半导体器件失效分析样品的制备方法，其特征在于，包括：提供一半导体器件样品以及一用于承载所述半导体器件样品的载体；在所述载体上形成用于容纳所述半导体器件样品的承载槽，所述承载槽的深度大于所述半导体器件样品的厚度；在所述承载槽周围的载体上形成至少一条连通所述承载槽的导流沟槽；在所述承载槽中放入导电粘合剂；将所述半导体器件样品放入所述承载槽中，并压合所述半导体器件样品直至所述半导体器件样品的上表面不高于其周围的承载槽的台阶表面，多余的导电粘合剂流入所述导流沟槽；对所述半导体器件样品的上表面进行研磨，以获得失效分析样品。

【技术特征摘要】
1.一种半导体器件失效分析样品的制备方法，其特征在于，包括：提供一半导体器件样品以及一用于承载所述半导体器件样品的载体；在所述载体上形成用于容纳所述半导体器件样品的承载槽，所述承载槽的深度大于所述半导体器件样品的厚度；在所述承载槽周围的载体上形成至少一条连通所述承载槽的导流沟槽；在所述承载槽中放入导电粘合剂；将所述半导体器件样品放入所述承载槽中，并压合所述半导体器件样品直至所述半导体器件样品的上表面不高于其周围的承载槽的台阶表面，多余的导电粘合剂流入所述导流沟槽；对所述半导体器件样品的上表面进行研磨，以获得失效分析样品。2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述导流沟槽的数量为多个，多个所述导流沟槽均匀分布在所述承载槽周围。3.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述承载槽以及所述导流沟槽均采用刻蚀工艺形成。4.如权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述承载槽以及所述导流沟槽均采用湿法刻蚀工艺、干法刻蚀工艺或激光刻蚀工艺形成。5.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在所述承载槽中放入导电粘合剂之后，将所述半导体器件样品放入所述承载槽中之前，在所述载体以及所述导电粘合剂的表面上形成一层加强导电层。6.如权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述加强导电层的材料包括金、银和铂中的至少一种。7.如权利要求5所述的制备方法，其特征在于，采用蒸镀或者溅射沉积工艺形成所述加强导电层。8.如权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述加强导电层的厚度为5nm～100nm。9.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述导电粘合剂为导电石蜡或导电胶。10.如权利要求9所述的制备方法，所述导电胶包括环氧树脂导电胶、有机硅树脂导电胶、聚酰亚胺树脂导电胶、酚醛树脂导电胶、聚酯树脂导电胶、聚氨酯树脂导电胶以及丙烯酸树脂导电胶中的至少一种。11.如权利要求9所述的制备方法，其特征在于，在所述承载槽中放入导电粘合剂后，对所述载体进行加热或紫外光照射，直至所述导电粘合剂融化。12.如权利要求11所述的制备方法，其特征在于，对所述载体进行加热的温度为30℃～150℃；进行紫外光照射的时间为5s～20s。13.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述半导体器件样品包括封装覆膜，在将所述半导体器件样品放入所述承载槽中之...

【专利技术属性】
技术研发人员：孔云龙，王潇，
申请(专利权)人：中芯国际集成电路制造天津有限公司，中芯国际集成电路制造上海有限公司，
类型：发明
国别省市：天津,12