CN108267348A - Ic产品截面的纳米级高精度制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种IC产品的样品截面的纳米级高精度制备方法，包括如下步骤：S1.将所述IC产品的样品注塑或者粘贴在陪片上，得到待研磨样品，对待研磨样品进行初步观察，并对待测区域进行标记；S2.采用粗砂纸对待研磨样品进行粗磨处理，得到粗磨样品；S3.确认粗磨样品的最终研磨位置和样品状态；S4.若样品状态不符合试验需求，则采用细砂纸对粗磨样品进行精磨处理；S5.对符合试验需求的细磨样品或粗磨样品进行清洗、吹干处理，得到待FIB处理样品；S6.将待FIB处理样品放置于FIB样品室中，调整FIB设备的样品台高度和旋转角度；S7.调整FIB设备的电压和电流参数进行截面精修处理，完成样品截面制备。本发明的制备方法效率高，精度高，截面样品辨识度可达纳米级。

Description

IC产品截面的纳米级高精度制备方法
技术领域
本发明属于芯片技术领域，涉及一种IC产品截面的纳米级高精度制备方法。
背景技术
随着集成电路高集成化、精细化、轻薄化的快速发展，芯片的工艺尺寸不断缩小、封装密度不断提高。针对尺寸小、工艺复杂的高端产品，高精度的样品处理技术是深入研究样品结构及材料的保障。观察样品的层次结构及各层膜厚度都需要制备高质量的样品截面(如观察界面金属件化合物IMC的生长情况及其可靠性试验前后的变化、评判TSV(ThroughSillicon Via，硅通孔)通孔的工艺质量以及研究填充料的金相结构等)。
目前，制备样品界面多采用手动研磨的方式，并辅以化学试剂处理。手动研磨需要先将样品用环氧树脂(或牙托粉等材料)注塑或附上陪片，再利用不同型号的砂纸对样品进行粗磨、细磨和抛光，直至磨抛至目标位置。大号砂纸磨刨速度快，前期可快速将样品处理到目标位置附近；小号砂纸磨刨速度慢，精度高，用于接近目标位置的截面精修，去除大号砂纸或研磨颗粒造成的划痕。若截面的每层之间的界面不清晰，有时会辅以化学试剂腐蚀处理，以便于后续观察。由此可见，手动研磨的方式存在耗时长、效率低、精度差的问题。
聚焦离子束设备的高能离子束具有样品加工能力，聚焦离子束设备通常用来制备纵切面。该设备多用于芯片内部小区域(某一个或几个晶体管)的截面制备，位置定位准确，截面质量好，无划痕。而手动研磨处理的封装级产品，要处理的截面区域大，选用聚焦离子束处理则耗时长，而用于产生离子束的离子源是昂贵的耗材，所以选用聚焦离子束设备制备大区域截面从经济的角度考虑并不可取。
传统的手动研磨制备得到的截面，由于研磨步进精度难以控制，给准确处理到目标位置造成一定的难度，同时很难将划痕去除干净，去划痕的过程需要花费很大精力反复调换砂纸型号进行研磨。即使划痕去除干净，由于各层材料的延展性差别，硬度小的材料就会在研磨应力作用下被延展开，从而掩盖原有各层的界面，无法准确判断及测量各层材料的厚度，因此会造成测试结果误差大不精确的问题。而利用化学试剂处理截面，可能会有过腐蚀或腐蚀强度不足，导致无法精确观察截面。
另外，通常手动研磨采用的砂纸，最小的研磨颗粒也在微米级，故此方式得到的截面根本无法清楚观察纳米尺寸厚度的层结构，这种研磨精度的限制越来越不适用于集成电路精细化的发展趋势。打线与芯片Pad之间的IMC、TSV通孔填充Cu材料的金相结构用这种传统的研磨方式已经无法得到。
公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
发明内容
本发明的目的在于提供一种IC产品的样品截面的纳米级高精度制备方法，从而克服现有技术的制备方法耗时长、效率低、精度低的问题。
为实现上述目的，本发明提供了一种IC产品的样品截面的纳米级高精度制备方法，包括如下步骤：S1.将所述IC产品的样品注塑或者粘贴在陪片上，以得到待研磨样品，利用光学显微镜对待研磨样品进行初步观察，并对待研磨样品的待测区域进行标记，以方便研磨定位；S2.采用粗砂纸对待研磨样品进行粗磨处理至目标位置附近，以得到粗磨样品；S3.利用光学显微镜确认粗磨样品的最终研磨位置和样品状态；S4.若样品状态不符合试验需求，则采用细砂纸对粗磨样品进行精磨处理，以得到细磨样品；若样品状态符合试验需求，则直接进行下一步骤；S5.对符合试验需求的细磨样品或粗磨样品进行清洗、吹干处理，以得到待FIB处理样品；S6.将待FIB处理样品放置于FIB样品室中，根据待FIB处理样品的研磨状况调整FIB设备的样品台高度和旋转角度；以及S7.根据待FIB处理样品的研磨状况，调整FIB设备的电压和电流参数进行截面精修处理，完成IC产品的样品截面制备，并得到理想界面图像。
优选地，上述技术方案中，步骤S6中的样品台高度为4-6mm，旋转角度为45°～59°。
优选地，上述技术方案中，步骤S7中的电压为30kV，所述电流为2.5nA～65nA。
优选地，上述技术方案中，步骤S2中的粗砂纸的型号选择200～600目砂纸中的一种或多种，粗磨处理的时间为1-5分钟。
优选地，上述技术方案中，步骤S4中的细砂纸的型号选择800～1500目砂纸中的一种或多种，细磨处理的时间为0.5-1分钟。
优选地，上述技术方案中，步骤S5中使用有机溶剂和去离子水进行清洗处理。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
(1)本发明用聚焦离子束设备精细加工代替手动研磨步骤中的反复细磨和细抛，制备得到的样品截面质量高，各层界面清晰可辨，精度高，辨识度可达纳米级。例如TSV通孔填充Cu材料的金相结构可直接清楚观察到，这是传统制备方法无法做到的。
(2)用聚焦离子束设备样品加工速度快，代替手动研磨步骤中的反复细磨和细抛，节省了手动研磨反复更换砂纸去除划痕的时间，显著提高了工作效率。
(3)由于聚焦离子束设备各项耗材使用寿命短，且价格昂贵，相较单纯采用聚焦离子束设备加工样品，本发明的制备方法扩大了可加工样品的范围和种类，降低了生产成本。
附图说明
图1是根据本发明的IC产品的样品截面的纳米级高精度制备方法的流程图；
图2A是采用本发明的制备方法制得的TSV通孔截面的金相照片；
图2B是采用手动研磨制得的TSV通孔截面的金相照片；
图3A是采用本发明的制备方法制得的芯片PAD与打线的截面的金相照片；
图3B是采用手动研磨制得的芯片PAD与打线的截面的金相照片。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明的具体实施方式进行详细描述，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。
除非另有其它明确表示，否则在整个说明书和权利要求书中，术语“包括”或其变换如“包含”或“包括有”等等将被理解为包括所陈述的元件或组成部分，而并未排除其它元件或其它组成部分。
如图1所示，为根据本发明具体实施方式的IC产品的样品截面的纳米级高精度制备方法的流程图，该制备方法包括如下步骤：
S1.将所述IC产品的样品注塑或者粘贴在陪片上，以得到待研磨样品，利用光学显微镜对待研磨样品进行初步观察，并对待研磨样品的待测区域进行标记，以方便研磨定位；
S2.采用粗砂纸对待研磨样品进行粗磨处理至目标位置附近，以得到粗磨样品；
S3.利用光学显微镜确认粗磨样品的最终研磨位置和样品状态；
S4.若样品状态不符合试验需求，则采用细砂纸对粗磨样品进行精磨处理，以得到细磨样品；若样品状态符合试验需求，则直接进行下一步骤；
S5.对符合试验需求的细磨样品或粗磨样品进行清洗、吹干处理，以得到待FIB处理样品；
S6.将待FIB处理样品放置于FIB样品室中，根据待FIB处理样品的研磨状况调整FIB设备的样品台高度和旋转角度；以及
S7.根据待FIB处理样品的研磨状况，调整FIB设备的电压和电流参数进行截面精修处理，完成IC产品的样品截面制备，并得到理想界面图像。
其中，步骤S6中，FIB设备对待FIB处理样品进行加工时，设备样品台的高度和角度需达到一定的要求，否则无法完成试验需求。样品台的高度范围为4～6mm；角度范围为45°～59°。FIB设备在加工过程中，设备参数的设定也决定了试验的成功与否，因此，步骤S7中的电压和电流设定也是关键技术参数，电压选择为30kV，电流范围为2.5nA～65nA。
步骤S2中的粗砂纸的型号选择200～600目砂纸中的一种或多种，粗磨处理的时间为1-5分钟，将待研磨样品进行粗磨处理至目标位置附近即可；步骤S4是根据试验需求选择，若有需求，可选用细砂纸进行几下简单地细磨即可(细砂纸型号选择800～1500目砂纸中的一种或多种，细磨处理的时间为0.5-1分钟)，以方便辨认研磨位置。步骤S5中使用有机溶剂和去离子水进行清洗处理。
IC产品的样品截面可以为TSV通孔截面(如图2A所示)、芯片PAD与打线之间界面IMC的截面(如图3A所示)等，然而上述样品截面仅是示例性的而非限制性的，其他IC产品的样品截面均可以采用本发明的制备方法制得。对比图2A和2B可以看到，采用手动研磨制得的TSV通孔截面质量较粗糙、各层界面不清晰、精度差。而采用本发明的方法制得的TSV通孔截面各层界面清晰可辨、精度高、特别是TSV通孔填充Cu材料的金相结构可直接清楚观察到，这是传统手动研磨制备方法无法做到的。对比图3A和3B可以看到，采用本发明的方法制得的芯片PAD与打线的截面的各层界面清晰可辨、精度高，打线与芯片Pad之间的IMC的金相结构可以直接观察到，从而显著提高了工作效率和测量精度。
前述对本发明的具体示例性实施方案的描述是为了说明和例证的目的。这些描述并非想将本发明限定为所公开的精确形式，并且很显然，根据上述教导，可以进行很多改变和变化。对示例性实施例进行选择和描述的目的在于解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的技术人员能够实现并利用本发明的各种不同的示例性实施方案以及各种不同的选择和改变。本发明的范围意在由权利要求书及其等同形式所限定。

Claims (6)

1.一种IC产品的样品截面的纳米级高精度制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：
S1.将所述IC产品的样品注塑或者粘贴在陪片上，以得到待研磨样品，利用光学显微镜对所述待研磨样品进行初步观察，并对所述待研磨样品的待测区域进行标记，以方便研磨定位；
S2.采用粗砂纸对所述待研磨样品进行粗磨处理至目标位置附近，以得到粗磨样品；
S3.利用所述光学显微镜确认所述粗磨样品的最终研磨位置和样品状态；
S4.若所述样品状态不符合试验需求，则采用细砂纸对所述粗磨样品进行精磨处理，以得到细磨样品；若所述样品状态符合试验需求，则直接进行下一步骤；
S5.对符合试验需求的细磨样品或粗磨样品进行清洗、吹干处理，以得到待FIB处理样品；
S6.将所述待FIB处理样品放置于FIB样品室中，根据所述待FIB处理样品的研磨状况调整FIB设备的样品台高度和旋转角度；以及
S7.根据待FIB处理样品的研磨状况，调整所述FIB设备的电压和电流参数进行截面精修处理，完成所述IC产品的样品截面制备，并得到理想界面图像。
2.根据权利要求1所述的纳米级高精度制备方法，其特征在于，步骤S6中的所述样品台高度为4-6mm，所述旋转角度为45°～59°。
3.根据权利要求1所述的纳米级高精度制备方法，其特征在于，步骤S7中的所述电压为30kV，所述电流为2.5nA～65nA。
4.根据权利要求1所述的纳米级高精度制备方法，其特征在于，步骤S2中的所述粗砂纸的型号选择200～600目砂纸中的一种或多种，所述粗磨处理的时间为1-5分钟。
5.根据权利要求1所述的纳米级高精度制备方法，其特征在于，步骤S4中的所述细砂纸的型号选择800～1500目砂纸中的一种或多种，所述细磨处理的时间为0.5-1分钟。
6.根据权利要求1所述的纳米级高精度制备方法，其特征在于，步骤S5中使用有机溶剂和去离子水进行所述清洗处理。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111546136A (zh) * 2020-04-30 2020-08-18 济南晶正电子科技有限公司 一种无解理面晶片端面抛光方法
CN113447339A (zh) * 2021-06-24 2021-09-28 深圳市美信咨询有限公司 一种用于pcb孔铜晶粒分析的样品的制备方法
CN114965004A (zh) * 2021-02-25 2022-08-30 胜科纳米（苏州）有限公司 器件级纳米膜层界面结合力的图案化测试方法

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101025391A (zh) * 2007-03-13 2007-08-29 北京科技大学 一种制备超低碳钢金相样品及显示组织的方法
CN101738340A (zh) * 2008-11-06 2010-06-16 北京有色金属研究总院 一种制备显示钽钨合金金相组织样品的方法
CN102044461A (zh) * 2009-10-20 2011-05-04 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 用于半导体器件失效分析的检测方法
CN102042798A (zh) * 2009-10-19 2011-05-04 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 一种扩展电阻测试样品制备方法及样品研磨固定装置
CN102269771A (zh) * 2010-06-04 2011-12-07 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 一种透射电子显微镜观测样品制备方法
CN103472265A (zh) * 2013-09-02 2013-12-25 复旦大学 观测tsv铜晶粒的方法
CN103808542A (zh) * 2012-11-10 2014-05-21 有研亿金新材料股份有限公司 一种镍铂合金金相样品制备并显示样品组织的方法
CN105334085A (zh) * 2014-08-12 2016-02-17 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 样品制备方法以及二次离子质谱分析方法
CN107093565A (zh) * 2017-04-07 2017-08-25 中国电子产品可靠性与环境试验研究所 倒装芯片封装的集成电路的修改方法

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101025391A (zh) * 2007-03-13 2007-08-29 北京科技大学 一种制备超低碳钢金相样品及显示组织的方法
CN101738340A (zh) * 2008-11-06 2010-06-16 北京有色金属研究总院 一种制备显示钽钨合金金相组织样品的方法
CN102042798A (zh) * 2009-10-19 2011-05-04 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 一种扩展电阻测试样品制备方法及样品研磨固定装置
CN102044461A (zh) * 2009-10-20 2011-05-04 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 用于半导体器件失效分析的检测方法
CN102269771A (zh) * 2010-06-04 2011-12-07 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 一种透射电子显微镜观测样品制备方法
CN103808542A (zh) * 2012-11-10 2014-05-21 有研亿金新材料股份有限公司 一种镍铂合金金相样品制备并显示样品组织的方法
CN103472265A (zh) * 2013-09-02 2013-12-25 复旦大学 观测tsv铜晶粒的方法
CN105334085A (zh) * 2014-08-12 2016-02-17 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 样品制备方法以及二次离子质谱分析方法
CN107093565A (zh) * 2017-04-07 2017-08-25 中国电子产品可靠性与环境试验研究所 倒装芯片封装的集成电路的修改方法

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111546136A (zh) * 2020-04-30 2020-08-18 济南晶正电子科技有限公司 一种无解理面晶片端面抛光方法
CN114965004A (zh) * 2021-02-25 2022-08-30 胜科纳米（苏州）有限公司 器件级纳米膜层界面结合力的图案化测试方法
CN113447339A (zh) * 2021-06-24 2021-09-28 深圳市美信咨询有限公司 一种用于pcb孔铜晶粒分析的样品的制备方法

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