[发明专利]一种芯片失效分析样品的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于半导体领域，特别是涉及一种芯片失效分析样品的制备方法。

背景技术

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，产品的面积也在不断缩小，有些功能简单的产品其尺寸尤其小。怎样对越来越小的单个产品进行研磨和观察/分析成为失效分析的难题。

目前常用的一种方法是先去除包裹芯片的封装膜塑，然后用直接手指按压对单个芯片研磨，带来的问题是，因为不能控制手指按压的位置，目标位置力度不好控制，使得目标位置研磨快慢速度不能控制，很容易就把芯片磨偏或者磨废。可见，直接对小芯片进行研磨,研磨位置不可控主要原因是芯片太小，用手指不能控制方位。加上小制程(65nm或更小制程)顶层金属层很厚，内部金属层与层之间的距离很薄，分析内部金属层时，一旦研磨方位不可控,小范围内层次变化很快，平整度很差，造成分析困难或者分析不可行。

另一种方法是，先去除包裹芯片的封装膜塑，然后用热熔胶把小芯片粘贴在大的芯片上，在它的四周垫上其他辅助芯片，再进行研磨。但是热熔胶与芯片本身的膨胀系数差异较大，容易造成芯片弯曲，在后续的研磨过程中，虽然能控制着力的地方，但是由于芯片弯曲，使得研磨层次变化梯度大，芯片局部非常不平整。而且，上述两种方法在转移时往往需要采用镊子，若采用塑料镊子，因为其太宽，容易夹到目标位置，以致目标位置不干净；若采用金属镊子，因为其太硬，容易将样品夹碎。

针对上述缺陷可见，提供一种不会使芯片弯曲，不破坏芯片目标层结构的样品制备方法实属必要。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种芯片失效分析样品的制备方法，用于解决现有技术中研磨时芯片容易弯曲及容易被破坏等问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种芯片失效分析样品的制备方法，至少包括以下步骤：

1）提供一芯片，所述芯片具有一正面及一背面，且所述芯片包裹有封装膜塑；

2）于所述芯片中定义目标层，对所述芯片的正面一侧进行研磨，去除所述正面一侧的封装塑膜及部分的芯片，直至研磨面与所述目标层表面之间具有一预设间距；

3）于所述研磨面表面形成保护层；

4）去除剩余的封装膜塑；

5）采用抛光工艺去除所述保护层，并继续抛光直至露出所述目标层。

作为本发明的芯片失效分析样品的制备方法的一种优选方案，所述封装膜塑的材料为环氧树脂。

作为本发明的芯片失效分析样品的制备方法的一种优选方案，步骤2）中，采用砂纸对所述封装塑膜及芯片进行研磨。

作为本发明的芯片失效分析样品的制备方法的一种优选方案，步骤2）中，先将包裹有封装膜塑的芯片固定于承载片上，并于所述芯片四周将多个辅助片固定于所述承载片上，然后再对所述芯片进行研磨。

作为本发明的芯片失效分析样品的制备方法的一种优选方案，步骤2）中，所述预设间距为100～150nm。

作为本发明的芯片失效分析样品的制备方法的一种优选方案，步骤3）中，采用化学气相沉积法形成所述保护层。

作为本发明的芯片失效分析样品的制备方法的一种优选方案，所述保护层的厚度为20nm～50nm。

作为本发明的芯片失效分析样品的制备方法的一种优选方案，所述保护层的材料为二氧化硅、氮化硅、铂金或钨。

进一步地，步骤4）中，采用硝酸溶液去除剩余的封装膜塑。

作为本发明的芯片失效分析样品的制备方法的一种优选方案，步骤5）中，采用绒布盘对所述保护层及芯片进行抛光。