制备功率芯片待分析样品的方法和功率芯片待分析样品技术

本发明专利技术涉及半导体芯片制造技术领域，公开了制备功率芯片待分析样品的方法和功率芯片待分析样品。该方法包括如下步骤：(1)提供用于承载功率芯片的载体，所述载体存在至少一个倾斜角度α为30

【技术实现步骤摘要】
制备功率芯片待分析样品的方法和功率芯片待分析样品


[0001]本专利技术涉及半导体芯片制造
，具体涉及制备功率芯片待分析样品的方法和功率芯片待分析样品。

技术介绍

[0002]功率半导体芯片是电子装置中电能转换与电路控制的核心，主要包含二极管、晶闸管、金属
‑
氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET，简称MOS管)和绝缘栅双极型晶体管(IGBT)等。功率器件的封装内是由一个或者多个功率芯片组成，而功率芯片本身只相当于一个或者几个MOS管。MOS管是场效应晶体管，主要构成为PN结。功率半导体芯片实际结构参数的获取是实现功率芯片可靠性评价，失效分析及竞品分析的基础。获取功率半导体芯片的结构参数的通常办法有扩展电阻测试(SRP)、电容
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电压测试(C
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V法)、二次离子质谱测试(SIMS)等，这些测量设备价格昂贵，样品制备要求精细。相比而言，化学染色法成本低廉，操作简单，实验快捷，在生产中得到了广泛应用。
[0003]化学染色原理：当我们将磨抛好的样品浸入染色液中一段时间后，由于PN结的P区和N区与染色剂的反应速率不同(掺杂区的杂质掺杂量越高，反应速率越快)，因此，P区和N区的颜色深浅也会出现明显不同。通过截面染色，可以观察到截面的注入深度、器件的结构等信息，也可以用于分析产品质量和失效分析。
[0004]在功率芯片截面分析的过程中，同样需要对功率芯片样品的内部结构进行观察和分析。由于截面的自身特性，垂直研磨的而得的截面各项参数很小。如何实现功率芯片内部小尺寸结构的观察和分析，以准确测量功率芯片内部小尺寸结构的关键参数成为功率芯片工艺分析的难题。
[0005]CN108447796A公开了一种半导体芯片结构参数的分析方法，该方法对半导体芯片进行纵向截面制作，通过对截面进行纵向研磨和抛光，并采用氢氟酸和氟化铵的混合液(比例4:1)浸泡，对芯片截面进行酸蚀，然后采用氢氟酸和硝酸的混合液(比例1:1)浸泡，浸泡时间为5
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10s，对芯片截面进行染色后，采用扫描电镜对芯片截面的结构形貌进行观察和测量，虽然可以得到半导体芯片的纵向结构信息，但该方法对芯片截面进行研磨和抛光时，采用的是垂直研磨和垂直抛光，这使得后续经染色得到的染色面积过小，不利于小尺寸芯片结构参数的准确测量；此外，该方法对芯片截面进行染色的方法中，截面产生的颜色对比度受芯片注入的浓度和杂质类型影响，对比度差异较小，切染色时间无法统一，造成频繁多次着色，频繁多次着色易受外界化学品污染，从而影响染色面结构判断的准确度。
[0006]现有使用含有硝酸银的染色液对芯片截面进行染色的方法中，虽然使用含有硝酸银的染色液，利用银的活性比硅强，置换出硅的原理，来达到对芯片截面染色的目的，但置换后得到的银层颜色对比度较差，且在空气中容易被氧化或硫化，而硫化会破坏银层的色泽，使被硫化的芯片截面区域呈现为黑色，影响芯片器件的类型及结构的准确判断。同时，染色后得到的芯片样品的保存时间也很短，操作空间小。
[0007]因此，如何更好地提高芯片截面的染色效果，保证功率芯片产品关键参数的准确
测量，从而更好地观察和分析功率芯片产品的内部结构是芯片工艺中亟需解决的问题。

技术实现思路

[0008]本专利技术的目的是为了克服现有技术存在的功率芯片待分析样品的截面染色效果不佳从而影响功率芯片结构的准确判断的问题，提供了制备芯片待分析样品的方法。
[0009]为了实现上述目的，本专利技术第一方面提供一种制备功率芯片待分析样品的方法，所述方法包括如下步骤：
[0010](1)提供用于承载功率芯片的载体，所述载体存在至少一个倾斜角度α为30
‑
60
°
的载体平面；
[0011](2)将功率芯片固定于所述载体平面上，且所述功率芯片的衬底朝向所述载体平面，得到功率芯片样品；
[0012](3)沿水平方向将功率芯片样品进行研磨，得到功率芯片截面；
[0013](4)将功率芯片截面进行染色，得到功率芯片待分析样品。
[0014]本专利技术第二方面提供一种由第一方面所述的方法制备得到的功率芯片待分析样品。
[0015]通过上述技术方案，采用本专利技术的方法制备功率芯片待分析样品，可以增大功率芯片截面的染色面积，增强芯片截面的染色效果，有利于功率芯片结构的准确判断。
附图说明
[0016]图1是本专利技术的一种优选的具体实施方式的载体的主视图；
[0017]图2是本专利技术的一种优选的具体实施方式使用的模具的实物图；
[0018]图3是本专利技术的一种优选的具体实施方式的功率芯片样品的实物图；
[0019]图4是本专利技术实施例1制得的功率芯片待分析样品的染色截面的扫描电镜(SEM)图，其中，放大倍数为3000x；
[0020]图5是功率芯片的纵向截面的示意图。
具体实施方式
[0021]在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。
[0022]本专利技术第一方面提供一种制备功率芯片待分析样品的方法，该方法包括如下步骤：
[0023](1)提供用于承载功率芯片的载体，所述载体存在至少一个倾斜角度α为30
‑
60
°
的载体平面；
[0024](2)将功率芯片固定于所述载体平面上，且所述功率芯片的衬底朝向所述载体平面，得到功率芯片样品；
[0025](3)沿水平方向将功率芯片样品进行研磨，得到功率芯片截面；
[0026](4)将功率芯片截面进行染色，得到功率芯片待分析样品。
[0027]本专利技术一些实施方式中，优选地，所述功率芯片为N型MOS管，其纵向截面的示意图如图5所示。
[0028]本专利技术的专利技术人发现，通过使用存在至少一个倾斜角度α为30
‑
60
°
的载体平面的载体制备功率芯片样品，不仅有利于增大后续功率芯片截面的染色面积，同时也更有利于将功率芯片样品研磨后暴露出功率芯片的纵向结构，特别是仅采用纵向研磨无法暴露出来的隐藏细微结构。
[0029]本专利技术一些实施方式中，为了增大功率芯片截面的染色面积，进一步增强芯片截面的染色效果，所述载体存在至少一个倾斜角度α为30
‑
60
°
的载体平面，具体地，所述倾斜角度α例如可以为30
°
、35
°
、40
°
、45
°
、50
°
、55
°
、60
°
以及这些数值中的任意两个所构成的范围中的任意数值。其中，所述倾斜角度α指的是载体平面与载体底部沿本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种制备功率芯片待分析样品的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：(1)提供用于承载功率芯片的载体，所述载体存在至少一个倾斜角度α为30
‑
60
°
的载体平面；(2)将功率芯片固定于所述载体平面上，且所述功率芯片的衬底朝向所述载体平面，得到功率芯片样品；(3)沿水平方向将功率芯片样品进行研磨，得到功率芯片截面；(4)将功率芯片截面进行染色，得到功率芯片待分析样品。2.根据权利要求1所述的方法，其中，步骤(2)中，采用固化剂将功率芯片固定于所述载体平面上；优选地，所述固化剂将功率芯片和载体完全包裹。3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述固化剂选自环氧树脂、有机硅树脂、聚酰亚胺树脂、酚醛树脂、聚酯树脂、聚氨酯树脂和丙烯酸树脂中的至少一种，优选为环氧树脂。4.根据权利要求1
‑
3中任意一项所述的方法，其中，制备所述载体的材料可以选自环氧树脂、有机硅树脂、聚酰亚胺树脂、酚醛树脂、聚酯树脂、聚氨酯树脂和丙烯酸树脂中的至少一种，优选为环氧树脂。5.根据权利要求1
‑
4中任意一项所述的方法，其中，制备所述载体的材料与所述固化剂相同。6.根据权利要求1
‑
5中任意一项所述的方法，其中，步骤(3)中，所述研磨的条件包括：转速为50
‑
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【专利技术属性】
技术研发人员：单书珊，刘春颖，陈燕宁，董广智，钟明琛，刘波，鹿祥宾，吴峰霞，
申请(专利权)人：北京智芯微电子科技有限公司国网信息通信产业集团有限公司，
类型：发明
国别省市：