CN101086553A - 光发射显微镜背面样品固定器 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种光发射显微镜背面样品固定器，主要包括样品承载基板，样品固定杆以及至少三个可动螺纹垫片，样品承载基板的中部镶嵌透光的玻璃片，作为承载样品的位置。此种样品固定器在固定样品时不需要使用热溶胶，不会对样品造成污染，另一方面也可以达到节省材料以及使用简便的效果。

Description

光发射显微镜背面样品固定器
技术领域
本发明涉及光发射显微分析技术，尤其涉及光发射显微镜的样品固定器设计方案。
背景技术
光发射显微镜(EMMI)是九十年代发展起来的一种高灵敏度、高分辨率的新型缺陷定位分析技术。随着半导体器件线宽的不断下降，光发射显微镜已广泛使用于集成电路和分立器件中漏电、击穿、热载流子等失效点的定位和失效机理的分析。
光发射显微技术作为一种新型的高分辨率微观缺陷定位技术，能够在大范围内迅速准确地进行器件失效缺陷定位，因而在器件失效分析中得到广泛使用。
在存在着漏电、击穿、热载流子效应的半导体器件中，其失效点由于电致发光过程而产生发光现象。这些光子流通过收集和增强，再经过CCD光电转换和图像处理，得到一张发光像，将发光像和器件表面的光学反射像叠加，就能对失效点和缺陷进行定位。
如果使用红外或者近红外光作为反射像的光源，由于硅对红外，近红外波段的透明性，可以倒扣放置芯片，使光源从芯片背面入射，获得反射像。而发光像从背面出射，避免芯片正面多层金属布线结构的吸收和反射，从而可以实现从芯片背面进行失效点定位。
在发光像从背面出射的情况，使用光发射显微技术对芯片作分析时，首先需要制备背面EMMI样品，通常的方法是将芯片的背面抛光后用热溶胶粘在透明的玻璃片上，使背面可以从玻璃面透光。但是处理过程中存在两方面主要问题：一是由于胶的原因很容易造成芯片背面和玻璃之间有气泡，这对EMMI分析时背面抓图造成很大的负面影响；二是EMMI分析完成后从玻璃片上取下的过程，很容易使芯片表面受到污染，因为芯片取下来时热溶胶很难清洗干净，粘在芯片表面，对后面的分析造成困难，通常EMMI分析之后的失效分析步骤需要进行芯片去层(Deprocessing)，用于去除例如保护层、绝缘层、金属层等芯片结构，如果芯片表面被污染，将对芯片去层(Deprocessing)造成很大的负面影响。
受固有的样品制备方式所限，上述的问题很难避免。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种光发射显微镜背面样品固定器，这种样品固定器用于固定光发射显微镜分析的样品。
如背景技术中所介绍，目前常规的光发射显微镜背面样品制备过程使用热溶胶固定样品于玻璃片，这种方式因为热溶胶容易产生气泡而影响样品背面的抓图。在本发明提供的技术方案中，样品固定器不再使用热溶胶固定样品，而是将样品放在背面透光的玻璃衬底上，上面用软垫珀压着以固定样品。
根据本发明的技术方案，所提供的光发射显微镜背面样品固定器具有如下结构：样品承载基板，样品固定杆以及至少三个可动螺纹垫片；
样品承载基板的正中镶嵌透光的玻璃片，作为承载样品的位置；
样品固定杆的两端分别以可动螺纹垫片连接于样品承载基板的两侧；
所述至少三个可动螺纹垫片中，至少两个可动螺纹垫片穿设于样品承载基板的两侧，并分别固定于所述样品固定杆的两端，至少一个可动螺纹垫片穿设于样品固定杆正中。
上述的样品承载基板的具体结构为中部镂空并镶嵌以透光玻璃片的印刷电路板(PCB)，分为正面和背面；
样品承载基板的正面为放置样品一侧，放置样品的玻璃片凹陷于基板平面中，玻璃片周边的区域设置有金属接触垫(Pad)以及通孔(Via)；
样品承载基板的背面为EMMI分析过程中发光像出射一侧，玻璃片与基板面相平，玻璃片周边的区域具有和正面的金属接触垫(Pad)以及通孔(Via)相对应(连通)的金属接触垫(Pad)以及通孔(Via)；
此外，样品承载基板的背面四角上还对称设置有至少四个支脚架。
上述的可动螺纹垫片由螺丝和有机塑料材质的垫片组成，螺丝穿设于样品承载基板或者样品固定杆时，穿透的两端均以所述垫片加以缓冲。
在使用本发明所提供的光发射显微镜背面样品固定器时，首先将样品芯片的背面抛光，然后将芯片从样品固定器的正面放置于其中的透明玻璃片之上，芯片的背面与玻璃片贴合；分别转动样品固定杆上的可动螺纹垫片，两侧的可动螺纹垫片将样品固定杆的两侧固定于样品承载基板两侧，样品固定杆中间的可动螺纹垫片紧压样品于玻璃片上，使其背面与玻璃片保持紧密贴合。
根据检测需要，用焊接机将芯片上的接触垫片(pad)与玻璃片周围的印刷电路板上的垫片相连接。然后即可以对固定后的样品进行EMMI分析。
本发明的优点在于：
1.本发明所提供的样品固定器在固定样品时不采用热溶胶，可以避免热溶胶对样品产生污染；
2.这种样品固定器可以应用在各种尺寸的样品上，使用简便，易于操作；
3.这种样品固定器可以反复使用，避免了使用热溶胶固定样品每次使用一个载玻片的浪费；
4.在一些情况需要再次进行EMMI分析时，使用本发明提供的固定器只要将样品重新固定和焊连，非常方便，不必重新粘热溶胶做复杂的样品处理。
为了更容易理解本发明的目的、特征以及其优点，下面将配合附图和实施例对本发明加以详细说明。
附图说明
本申请中包括的附图是说明书的一个构成部分，附图与说明书和权利要求书一起用于说明本发明的实质内容，用于更好地理解本发明。
图1所示为本发明的光发射显微镜背面样品固定器固定有样品时的剖面示意图；
图2是本发明的光发射显微镜背面样品固定器正面俯视图；
图3是本发明的光发射显微镜背面样品固定器背面俯视图；
图4是本发明的光发射显微镜背面样品固定器中的螺纹垫片示意图。
附图标记说明
  1   样品承载基板
  11   玻璃片
  12   金属接触垫
  13   通孔
  14   支脚架
  2   样品固定杆
  3   可动螺纹垫片
  31   螺丝
  32   垫片
  4   样品芯片
具体实施方式
为了更好地理解本发明的工艺，下面结合本发明的具体实施例作进一步说明，但其不限制本发明。
实施例1
图1所示为本发明的光发射显微镜背面样品固定器剖面图，具有如下结构：样品承载基板1，样品固定杆2以及至少三个可动螺纹垫片3；
样品承载基板的正中镶嵌透光的玻璃片11，作为承载样品芯片4的位置；
样品固定杆2的两端分别以可动螺纹垫片3连接于样品承载基板1的两侧；
所述至少三个可动螺纹垫片3中，至少两个可动螺纹垫片3穿设于样品承载基板1的两侧，并分别固定于所述样品固定杆2的两端，至少一个可动螺纹垫片3穿设于样品固定杆2的正中。
上述的样品承载基板1的具体结构为中部镂空并镶嵌以透光玻璃片11的印刷电路板(PCB)，分为正面和背面；
如图2所示的样品固定器正面俯视图，样品承载基板1的正面为放置样品一侧，放置样品4的玻璃片凹陷于样品承载基板1的平面中，玻璃片11周边的区域设置有金属接触垫(Pad)12以及通孔(Via)13；
如图3所示的样品固定器背面俯视图，样品承载基板1的背面为EMMI分析过程中发光像出射一侧，玻璃片11与基板表面相平，玻璃片11周边的区域具有和正面的金属接触垫(Pad)12以及通孔(Via)13相对应(连通)的金属接触垫(Pad)12’以及通孔(Via)13’；
此外，样品承载基板的背面四角上还对称设置有至少四个支脚架14。
如图4所示的螺纹垫片示意图，上述的可动螺纹垫片3由螺丝31和有机塑料材质的垫片32组成，螺丝31穿设于样品承载基板或者样品固定杆时，穿透的两端均以所述垫片32加以缓冲。
有机塑料材质的垫片32可以缓冲固定螺丝31对芯片的压力，一般焊接金线力度在20克力左右，折算成单位面积受力2000N/CM2，而本发明中所用的垫片面积约0.004，所以芯片受力要求在80N(8kg的力)以下。对于低介电常数材料90nm工艺的焊接金线，其力度在20～50克力左右，所以芯片受力要求在80N(8kg的力)以下都能满足。
对低介电常数材料进行应力实验分析得出其能够承受的应力结果显示：通常低介电常数材料受到的压应力不超过20Kg力，芯片本身不会受到伤害，是安全的；数据说明垫片压住芯片的方式不会伤害到芯片本身。
所以光发射显微镜背面样品固定器的垫片32对芯片表面的应力只要满足20Kg力以下：
30×10-3×10N/75×75×10-8cm2≈5000N/cm2
5000N/cm2×0.04cm2＝200N≈20Kg力
一般固定器对芯片的应力远小于这个规格。
如图1所示，在使用本发明所提供的光发射显微镜背面样品固定器时，首先将样品芯片4的背面抛光，然后将芯片4从样品固定器的正面放置于其中的透明玻璃片11之上，芯片4的背面与玻璃片11贴合；分别转动样品固定杆2上的可动螺纹垫片3，两侧的可动螺纹垫片3将样品固定杆2的两侧固定于样品承载基板1的两侧，样品固定杆2中间的可动螺纹垫片3紧压样品4于玻璃片11上，使其背面与玻璃片11保持紧密贴合。
根据检测需要，用焊接机将芯片4上的接触垫片(pad)与玻璃片周围的印刷电路板上的垫片12相连接。然后即可以对固定后的样品进行EMMI分析。

Claims (4)

1、一种光发射显微镜背面样品固定器，其特征在于具有如下结构：样品承载基板，样品固定杆以及至少三个可动螺纹垫片；
样品承载基板的中部镶嵌透光的玻璃片，作为承载样品的位置；
样品固定杆的两端分别以可动螺纹垫片连接于样品承载基板的两侧；
所述至少三个可动螺纹垫片中，至少两个可动螺纹垫片穿设于样品承载基板的两侧，并分别固定于所述样品固定杆的两端，至少一个可动螺纹垫片穿设于样品固定杆正中。
2、如权利要求1所述的样品固定器，其中样品承载基板的具体结构为中部镂空并镶嵌以透光玻璃片的印刷电路板，分为正面和背面；
样品承载基板的正面为放置样品一侧，放置样品的玻璃片凹陷于基板平面中，玻璃片周边的区域设置有金属接触垫以及通孔；
样品承载基板的背面为EMMI分析过程中发光像出射一侧，玻璃片与基板面相平，玻璃片周边的区域具有和正面的金属接触垫以及通孔相对应的金属接触垫以及通孔。
3、如权利要求1或2所述的样品固定器，其特征在于样品承载基板的背面四角上对称设置有至少四个支脚架。
4、如权利要求1所述的样品固定器，其特征在于，所述的可动螺纹垫片由螺丝和有机塑料材质的垫片组成。
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