CN112179915A - 一种用于定位裸片内部损伤点的去除层次方法 - Google Patents
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Abstract
一种用于定位裸片内部损伤点的去除层次方法，所述去除层次方法包括如下步骤：手动研磨裸片以完全去除所述裸片样品的当前最上层的所述金属层的上方的所述介质层和与当前最上层的所述金属层位于同一高度所述介质层，使得所述裸片样品的当前最上层的所述金属层完全暴露；手动研磨裸片以完全除去所述裸片样品的当前最上层的所述金属层，使得所述裸片样品的紧邻最上层的所述金属层的下侧的所述金属层暴露；使用金相显微镜观察经过处理后处于最上层的所述金属层是否存在缺陷；若发现存在缺陷，则停止研磨；若未发现，则继续研磨，直至观察完全部的所述金属层。如此，可以快速精确地暴露裸片内部由于异常电压或者电流导致的损伤以及内部金属层的形貌。
Description
技术领域
本发明涉及本发明涉及集成电路制造技术领域，更具体地说，涉及一种用于定位裸片内部损伤位点的去除层次方法。
背景技术
生产和使用过程中，在确认集成电路存在功能或性能异常的情况下，在工艺以及流程改善、责任归属以及客户价值导向的驱动下，需要对其进行失效分析以确认其失效模式，指出其失效的根本原因。一般集成电路失效分析分为两种类型，即无损分析和有损分析。无损分析主要包括外观检查、X-ray分析、性能确认、SAT分层检测、EMMI和OBRICH缺陷定位等手段确认集成电路肉眼可见和不可见的疑似缺陷，主要用于异常现象的定位，用以确认下一步有损分析的方向；有损分析包括开封、去层等手段，但是对于一些损伤源位于裸片内部的集成电路，其损伤点并不一定会延伸或影响到裸片的表面，这种情况下开封后，有损裸片的表面与正常裸片的表面相比并无异常；此时，需要采用逐层去掉裸片的金属层的方式来寻找定位损伤点。
近几年，随着消费类电子产品的快速发展，晶圆的制造技术得到了长足的发展。目前，走在晶圆制造前列的台积电研发积累的技术已经实现了7nm工艺的量产，达到了MOS的理论物理极限，但仍旧有进一步缩小工艺尺寸的可能性。集成电路裸片工艺的快速发展给其失效分析带来了巨大的挑战，特别是当裸片表面未发现损伤而需要去除金属层进行分析时，这几乎成了一件不可能的事情。晶圆工艺尺寸越小，其它附属部件诸如介质层、金属层的特征尺寸就越小，传统的方法诸如离子铣削、反应离子刻蚀以及化学刻蚀不仅需要耗费大量的时间，还存在针对不同晶圆制造工艺需要特定参数的缺陷。同时，特定的材质还需要特定的化学试剂，在耗费大量时间和金钱的同时，并不一定能得到理想的结果。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的缺点，提供一种用于定位裸片内部损伤点的去除层次方法，采用所述去除层次方法快速精确地暴露裸片内部由于异常电压或者电流导致的损伤以及内部金属层的形貌，而且所述方法适用于在不同生产工艺条件下制成的尺寸不同的晶圆。
为了解决上述技术问题，本发明提供一种用于定位裸片内部损伤点的去除层次方法，所述裸片具有多个金属层和多个介质层，多个所述金属层由上之下依次堆叠，每一个所述金属层上均覆盖一个所述介质层；其特征在于，所述去除层次方法包括如下步骤：
步骤S1，使用表面具有碱性化学试剂和二氧化硅抛光颗粒的经水洗后的抛光布对裸片样品进行手动研磨，以完全去除所述裸片样品的当前最上层的所述金属层的上方的所述介质层和与当前最上层的所述金属层位于同一高度所述介质层，使得所述裸片样品的当前最上层的所述金属层完全暴露；
步骤S2，使用表面具有酸性化学试剂和二氧化硅抛光颗粒的经水洗后的抛光布对裸片样品进行手动研磨，以完全除去所述裸片样品的当前最上层的所述金属层，使得所述裸片样品的紧邻最上层的所述金属层的下侧的所述金属层暴露；
步骤S3，使用金相显微镜观察经过步骤S1和步骤S2处理后，处于最上层的所述金属层是否存在缺陷；若发现存在缺陷，则停止研磨；若未发现，则重步骤S1至步骤S3，直至观察完全部的所述金属层。
本发明提供的用于定位裸片内部损伤点的去除层次方法中，还包括在所述步骤S1之前执行的步骤S0：采用化学腐蚀法将裸片从环氧树脂模料中取出，将未被化学试剂刻蚀掉的绑定线从所述裸片的键合点剥离，以获得完整的所述裸片样品。
本发明提供的用于定位裸片内部损伤点的去除层次方法中，在所述步骤S1和所述步骤S2中用到的抛光布为短绒毛有机抛光布。
本发明提供的用于定位裸片内部损伤点的去除层次方法中，在所述步骤S1中，先用超纯水将抛光布洗净，然后将5～10g二氧化硅颗粒均匀地散布在抛光布上，再将12～20g碱性化学试剂均匀地洒在抛光布上。
本发明提供的用于定位裸片内部损伤点的去除层次方法中，在所述步骤S2中，先用超纯水将抛光布洗净，然后将5～10g二氧化硅颗粒均匀地散布在抛光布上，再将12～20g酸性化学试剂均匀地洒在抛光布上。
本发明提供的用于定位裸片内部损伤点的去除层次方法中，在所述步骤S1和所述步骤S2中，采用的二氧化硅颗粒的粒径为0.05～1μm。
本发明提供的用于定位裸片内部损伤点的去除层次方法中，在所述步骤S2中，每隔3～10分钟使用金相显微镜观察所述裸片样品的当前最上层的所述金属层的去除程度。
本发明提供的用于定位裸片内部损伤点的去除层次方法中，在所述步骤S1中，碱性化学试剂始终完全覆盖抛光布的表面；在所述步骤S2中，酸性化学试剂始终完全覆盖抛光布的表面。
本发明提供的用于定位裸片内部损伤点的去除层次方法中，在所述步骤S1和所述步骤S2中，对所述裸片样品进行手动研磨的过程中，所述裸片样品绕抛光布的圆心做圆周运动。
本发明提供的用于定位裸片内部损伤点的去除层次方法中，在所述步骤S1和所述步骤S2中，对所述裸片样品进行手动研磨的过程中，所述裸片样品浮于抛光布的绒毛表面。
实施本发明提供的用于定位裸片内部损伤点的去除层次方法，具有以下有益效果：所述去除层次方法包括如下步骤：步骤S1，使用表面具有碱性化学试剂和二氧化硅抛光颗粒的经水洗后的抛光布对裸片样品进行手动研磨，以完全去除所述裸片样品的当前最上层的所述金属层的上方的所述介质层和与当前最上层的所述金属层位于同一高度所述介质层，使得所述裸片样品的当前最上层的所述金属层完全暴露；步骤S2，使用表面具有酸性化学试剂和二氧化硅抛光颗粒的经水洗后的抛光布对裸片样品进行手动研磨，以完全除去所述裸片样品的当前最上层的所述金属层，使得所述裸片样品的紧邻最上层的所述金属层的下侧的所述金属层暴露；步骤S3，使用金相显微镜观察经过步骤S1和步骤S2处理后，处于最上层的所述金属层是否存在缺陷；若发现存在缺陷，则停止研磨；若未发现，则重步骤S1至步骤S3，直至观察完全部的所述金属层。通过以上步骤，我们可以快速精确地暴露裸片内部由于异常电压或者电流导致的损伤以及内部金属层的形貌，而且所述去除层次方法对晶圆的生产工艺和尺寸无特殊要求，具有适应性广的优势。
附图说明
图1为本发明提供的用于定位裸片内部损伤点的去除层次方法的步骤流程图；
图2为本发明实施例一中的裸片的剖面结构示意图；
图3为本发明实施例二中的裸片的剖面结构示意图。
具体实施方式
参见图1，本发明提供的用于定位裸片内部损伤点的去除层次方法包括如下步骤：
步骤S0：采用化学腐蚀法将裸片从环氧树脂模料中取出，将未被化学试剂刻蚀掉的绑定线从所述裸片的键合点剥离，以获得完整的所述裸片样品；
步骤S1，使用表面具有碱性化学试剂和二氧化硅抛光颗粒的经水洗后的抛光布对裸片样品进行手动研磨，以完全去除所述裸片样品的当前最上层的所述金属层的上方的所述介质层和与当前最上层的所述金属层位于同一高度所述介质层，使得所述裸片样品的当前最上层的所述金属层完全暴露；
步骤S2，使用表面具有酸性化学试剂和二氧化硅抛光颗粒的经水洗后的抛光布对裸片样品进行手动研磨，以完全除去所述裸片样品的当前最上层的所述金属层，使得所述裸片样品的紧邻最上层的所述金属层的下侧的所述金属层暴露；
步骤S3，使用金相显微镜观察经过步骤S1和步骤S2处理后，处于最上层的所述金属层是否存在缺陷；若发现存在缺陷，则停止研磨；若未发现，则重步骤S1至步骤S3，直至观察完全部的所述金属层。
通过以上步骤，我们可以快速精确地暴露裸片内部由于异常电压或者电流导致的损伤以及内部金属层的形貌，而且所述去除层次方法对晶圆的生产工艺和尺寸无特殊要求，具有适应性广的优势。
为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本发明的具体实施方式。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一
本实施例选用某款场效应晶体管(MOSFET)，其尺寸大小为1.7mm×1.7mm，采用0.5μm工艺，具有4层金属层以及介质层，图2示出了本实施例采用的裸片的剖面结构示意图，4层金属层分别为M1、M2、M3和M4，4层介质层分别为L1、L2、L3和L4。
在本实施例中，采用所述去除层次方法对所述裸片进行处理的具体过程如下：
步骤S0，用发烟硝酸与浓硫酸的混合酸将场效应晶体管的裸片取出，并将裸片表面残留的绑定线用镊子去除，从而得到裸片样品；需要注意的是，在用镊子夹持和去除绑定线的过程中要避免镊子与裸片发生接触而裸片损伤或损坏；
步骤S1，使用表面具有碱性化学试剂和二氧化硅抛光颗粒的经水洗后的抛光布对裸片样品进行手动研磨以去除L1和L2以使的M1完全暴露；具体的，使用超纯水充分清洗抛光布，将5～10g直径为1μm的二氧化硅抛光颗粒均匀涂覆在短绒毛抛光布的表面，将碱性化学试剂倾倒于抛光布表面使其在抛光布表面形成一层碱性化学试剂薄层，需要强调的是，研磨过程中要确保碱性化学试剂薄层完全覆盖抛光布的表面，否则要及时添加碱性化学试剂；将裸片样品放置于抛光布表面并用手指轻触，使其基本悬浮于抛光布的绒毛上面；转动手臂，使得裸片样品围绕抛光布圆心做圆周运动；每隔5～10分钟用金相显微镜观察L1和L2的去除情况，直至M1上方的L1以及与M1同一层的L2被完全去除；
步骤S2，使用表面具有酸性化学试剂和二氧化硅抛光颗粒的经水洗后的抛光布对裸片样品进行手动研磨以去完全除M1；具体的，使用超纯水充分清洗抛光布，将5～10g直径为1μm的二氧化硅抛光颗粒均匀涂覆在短绒毛抛光布的表面，将酸性化学试剂倾倒于抛光布的表面使其在抛光布表面形成一层酸性化学试剂薄层，需要强调的是，研磨过程中要确保酸性化学试剂薄层完全覆盖抛光布的表面，否则要及时添加酸性化学试剂；将裸片样品放置于抛光布表面并用手指轻触，使裸片样品基本悬浮于抛光布的绒毛上面；转动手臂，使得裸片样品围绕抛光布圆心做圆周运动；每隔5～10分钟用金相显微镜观察M1的去除情况，直至M1被完全去除；
步骤S3，用金相显微镜观察M2的缺陷情况并记录；若发现M2存在缺陷，停止介质层以及金属层的去除；若未发现则执行步骤S4；
步骤S4，使用表面具有碱性化学试剂和二氧化硅抛光颗粒的经水洗后的抛光布对裸片样品进行手动研磨以去除L3以使M2完全暴露；具体可参见步骤S1；
步骤S5，使用表面具有酸性化学试剂和二氧化硅抛光颗粒的经水洗后的抛光布对裸片样品进行手动研磨以去完全除M2；具体可参见步骤S2；
步骤S6，用金相显微镜观察M3的缺陷情况并记录；若发现M3存在缺陷，停止介质层以及金属层的去除；若未发现则执行步骤S7；
步骤S7，使用表面具有碱性化学试剂和二氧化硅抛光颗粒的经水洗后的抛光布对裸片样品进行手动研磨以去除L4以使M3完全暴露；具体可参见步骤S1；
步骤S8，使用表面具有酸性化学试剂和二氧化硅抛光颗粒的经水洗后的抛光布对裸片样品进行手动研磨以去完全除M3；具体可参见步骤S2；
步骤S9，用金相显微镜观察M4的缺陷情况并记录，无论M4是否存在缺陷，均结束操作。
实施例二
本实施例选用某款嵌入式多媒体卡(embedding multi-media card)控制裸片，其尺寸大小为4mm×1mm，采用90nm工艺，具有6层金属层和介质层，图3示出了本实施例采用的裸片的剖面结构示意图，6层金属层分别为M1、M2、M3、M4、M5和M6，6层介质层分别为L1、L2、L3、L4、L5和L6。
在本实施例中，采用所述去除层次方法对所述裸片进行处理的具体过程如下：
步骤S0，用发烟硝酸与浓硫酸的混合酸将场效应晶体管的裸片取出，并将裸片表面残留的绑定线用镊子去除，从而得到裸片样品；需要注意的是，在用镊子夹持和去除绑定线的过程中要避免镊子与裸片发生接触而裸片损伤或损坏；
步骤S1，使用表面具有碱性化学试剂和二氧化硅抛光颗粒的经水洗后的抛光布对裸片样品进行手动研磨以去除L1和L2以使的M1完全暴露；具体的，使用超纯水充分清洗抛光布，将5～10g直径为0.05μm的二氧化硅抛光颗粒均匀涂覆在短绒毛抛光布的表面，将碱性化学试剂倾倒于抛光布表面使其在抛光布表面形成一层碱性化学试剂薄层，需要强调的是，研磨过程中要确保碱性化学试剂薄层完全覆盖抛光布的表面，否则要及时添加碱性化学试剂；将裸片样品放置于抛光布表面并用手指轻触，使其基本悬浮于抛光布的绒毛上面；转动手臂，使得裸片样品围绕抛光布圆心做圆周运动；每隔3～5分钟用金相显微镜观察L1和L2的去除情况，直至M1上方的L1以及与M1同一层的L2被完全去除；
步骤S2，用表面具有酸性化学试剂和二氧化硅抛光颗粒的经水洗后的抛光布对裸片样品进行手动研磨以完全去除M1；具体的，使用超纯水充分清洗抛光布，将5～10g直径为0.05μm的二氧化硅抛光颗粒均匀涂覆在短绒毛抛光布的表面，将酸性化学试剂倾倒于抛光布的表面使其在抛光布表面形成一层酸性化学试剂薄层，需要强调的是，研磨过程中要确保酸性化学试剂薄层完全覆盖抛光布的表面，否则要及时添加酸性化学试剂；将裸片样品放置于抛光布表面并用手指轻触，使裸片样品基本悬浮于抛光布的绒毛上面；转动手臂，使得裸片样品围绕抛光布圆心做圆周运动；每隔3～5分钟用金相显微镜观察M1的去除情况，直至M1被完全去除；
步骤S3，用金相显微镜观察M2的缺陷情况并记录；若发现M2存在缺陷，停止介质层以及金属层的去除；若未发现则执行步骤S4；
步骤S4，使用表面具有碱性化学试剂和二氧化硅抛光颗粒的经水洗后的抛光布对裸片样品进行手动研磨以去除L3以使M2完全暴露；具体可参见步骤S1；
步骤S5，使用表面具有酸性化学试剂和二氧化硅抛光颗粒的经水洗后的抛光布对裸片样品进行手动研磨以完全去除M2；具体可参见步骤S2；
步骤S6，用金相显微镜观察M3的缺陷情况并记录；若发现M3存在缺陷，停止介质层以及金属层的去除；若未发现则执行步骤S7；
步骤S7，使用表面具有碱性化学试剂和二氧化硅抛光颗粒的经水洗后的抛光布对裸片样品进行手动研磨以去除L4以使M3完全暴露；具体可参见步骤S1；
步骤S8，使用表面具有酸性化学试剂和二氧化硅抛光颗粒的经水洗后的抛光布对裸片样品进行手动研磨以去完全除M3；具体可参见步骤S2；
步骤S9，用金相显微镜观察M4的缺陷情况并记录；若发现M4存在缺陷，停止介质层以及金属层的去除；若未发现则执行步骤S10；
步骤S10，使用表面具有碱性化学试剂和二氧化硅抛光颗粒的经水洗后的抛光布对裸片样品进行手动研磨以去除L5以使M4完全暴露；具体可参见步骤S1；
步骤S11，使用表面具有酸性化学试剂和二氧化硅抛光颗粒的经水洗后的抛光布对裸片样品进行手动研磨以去除M4；具体可参见步骤S2；
步骤S12，用金相显微镜观察M5的缺陷情况并记录；若发现M5存在缺陷，停止介质层以及金属层的去除；若未发现则执行步骤S13；
步骤S13，使用表面具有碱性化学试剂和二氧化硅抛光颗粒的经水洗后的抛光布对裸片样品进行手动研磨以去除L6以使M5完全暴露；具体可参见步骤S1；
步骤S14，使用表面具有酸性化学试剂和二氧化硅抛光颗粒的经水洗后的抛光布对裸片样品进行手动研磨以去除M5；具体可参见步骤S2；
步骤S15，用金相显微镜观察M6的缺陷情况并记录，无论M6是否存在缺陷，均结束操作。
上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种用于定位裸片内部损伤点的去除层次方法，所述裸片具有多个金属层和多个介质层，多个所述金属层由上之下依次堆叠，每一个所述金属层上均覆盖一个所述介质层；其特征在于，所述去除层次方法包括如下步骤：
步骤S1，使用表面具有碱性化学试剂和二氧化硅抛光颗粒的经水洗后的抛光布对裸片样品进行手动研磨，以完全去除所述裸片样品的当前最上层的所述金属层的上方的所述介质层和与当前最上层的所述金属层位于同一高度所述介质层，使得所述裸片样品的当前最上层的所述金属层完全暴露；
步骤S2，使用表面具有酸性化学试剂和二氧化硅抛光颗粒的经水洗后的抛光布对裸片样品进行手动研磨，以完全除去所述裸片样品的当前最上层的所述金属层，使得所述裸片样品的紧邻最上层的所述金属层的下侧的所述金属层暴露；
步骤S3，使用金相显微镜观察经过步骤S1和步骤S2处理后，处于最上层的所述金属层是否存在缺陷；若发现存在缺陷，则停止研磨；若未发现，则重步骤S1至步骤S3，直至观察完全部的所述金属层。
2.根据权利要求1所述的用于定位裸片内部损伤点的去除层次方法，其特征在于，还包括在所述步骤S1之前执行的步骤S0：采用化学腐蚀法将裸片从环氧树脂模料中取出，将未被化学试剂刻蚀掉的绑定线从所述裸片的键合点剥离，以获得完整的所述裸片样品。
3.根据权利要求1所述的用于定位裸片内部损伤点的去除层次方法，其特征在于，在所述步骤S1和所述步骤S2中用到的抛光布为短绒毛有机抛光布。
4.根据权利要求1所述的用于定位裸片内部损伤点的去除层次方法，其特征在于，在所述步骤S1中，先用超纯水将抛光布洗净，然后将5～10g二氧化硅颗粒均匀地散布在抛光布上，再将12～20g碱性化学试剂均匀地洒在抛光布上。
5.根据权利要求1所述的用于定位裸片内部损伤点的去除层次方法，其特征在于，在所述步骤S2中，先用超纯水将抛光布洗净，然后将5～10g二氧化硅颗粒均匀地散布在抛光布上，再将12～20g酸性化学试剂均匀地洒在抛光布上。
6.根据权利要求1所述的用于定位裸片内部损伤点的去除层次方法，其特征在于，在所述步骤S1和所述步骤S2中，采用的二氧化硅颗粒的粒径为0.05～1μm。
7.根据权利要求1所述的用于定位裸片内部损伤点的去除层次方法，其特征在于，在所述步骤S2中，每隔3～10分钟使用金相显微镜观察所述裸片样品的当前最上层的所述金属层的去除程度。
8.根据权利要求1所述的用于定位裸片内部损伤点的去除层次方法，其特征在于，在所述步骤S1中，碱性化学试剂始终完全覆盖抛光布的表面；在所述步骤S2中，酸性化学试剂始终完全覆盖抛光布的表面。
9.根据权利要求1所述的用于定位裸片内部损伤点的去除层次方法，其特征在于，在所述步骤S1和所述步骤S2中，对所述裸片样品进行手动研磨的过程中，所述裸片样品绕抛光布的圆心做圆周运动。
10.根据权利要求1所述的用于定位裸片内部损伤点的去除层次方法，其特征在于，在所述步骤S1和所述步骤S2中，对所述裸片样品进行手动研磨的过程中，所述裸片样品浮于抛光布的绒毛表面。
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