CN114486439B - 背照式cmos传感器中取晶粒的方法和应用 - Google Patents

背照式cmos传感器中取晶粒的方法和应用 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种背照式CMOS传感器中取晶粒的方法和应用，涉及CMOS传感器技术领域。该方法先将背照式CMOS传感器进行混酸处理，再将得到的预处理晶粒靠近电路层的一侧平整固定在硅片上，对预处理晶粒远离电路层的一侧进行任选的一次研磨以除去可能残留的封装料，然后进行反应离子刻蚀和二次研磨以使电路层完整的暴露出来并保持一定的平整度，得到晶粒；其中，将预处理晶粒平整固定在硅片上，硅片的设置可为电路层提供支撑作用，使得在后续提取过程中不会出现电路层脱落或者分层等问题，从而实现晶粒的完整且完好的提取，为后续失效分析工作提供了基础。本发明还提供了背照式CMOS传感器的失效分析方法。

Description

背照式CMOS传感器中取晶粒的方法和应用
技术领域
本发明涉及CMOS传感器技术领域，尤其是涉及一种背照式CMOS传感器中取晶粒的方法和应用。
背景技术
互补金属氧化物半导体(Complementary Metal-Oxide-Semiconductor，CMOS)传感器是利用感光二极管进行光电转换，将图像转换为数字数据的一种图像传感器。CMOS传感器主要分为前照式(FrontSide Illumination，FSI)CMOS传感器和背照式(BackSideIllumination，BSI)CMOS传感器。前照式CMOS传感器自上至下的结构依次为微透镜、彩色滤光镜、电路层和光电二极管。而背照式CMOS传感器结构有别于前照式CMOS传感器的结构，其电路层和光电二极管的位置正好颠倒，即背照式CMOS传感器自上至下的结构依次为微透镜、彩色滤光镜、光电二极管和电路层。背照式CMOS传感器的这种结构可使光电二极管可以接收到更多光线(开口率更大)，具有更高灵敏度和信噪比，改善高ISO下的成像质量，有助于提高速度，实现超高速连拍、超高清短片拍摄等功能。
随着人们对于CMOS传感器产品质量和可靠性要求的不断提高，对于CMOS传感器的失效分析工作也变得越来越重要。当对CMOS传感器进行失效分析前，需要对CMOS传感器进行去层，将CMOS芯片(晶粒)从CMOS传感器中分离出来，且分离过程中还不能使晶粒表面产生损伤，否则影响失效分析的准确性。目前，前照式CMOS传感器中晶粒的提取方法为加热发烟硝酸，将前照式CMOS传感器置于发烟硝酸中进行处理，处理后封装料即可去除，暴露出电路层正面。该提取方法较为成熟，由于光电二极管在电路层下方，在晶粒提取过程中光电二极管对上层电路层有一个支撑作用，不会在提取过程中出现电路层脱落或者分层等影响后续去层的情况。而后照式CMOS传感器中的电路层位于传感器的最底部，如果直接采用前照式CMOS传感器中晶粒的提取方法提取后照式CMOS传感器中的晶粒，则处理过程中反应剧烈容易导致样品边缘破损，或者晶粒提取不干净以及渗酸导致后续制样失败(失败：电路层部分不平整、电路层部分脱落或电路层整层脱落等)。
有鉴于此，特提出本发明以解决上述技术问题。
发明内容
本发明的第一目的在于提供一种背照式CMOS传感器中取晶粒的方法，以改善采用现有技术无法完整取晶粒的技术问题。
本发明的第二目的在于提供上述背照式CMOS传感器中取晶粒的方法的应用。
本发明的第三目的在于提供一种背照式CMOS传感器的失效分析方法。
为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：
本发明提供了一种背照式CMOS传感器中取晶粒的方法，包括以下步骤：
(a)将背照式CMOS传感器置于混酸中进行处理以除去晶粒表面的至少大部分封装料，取出，得到预处理晶粒；
其中，所述混酸包括硫酸和硝酸，所述硫酸的质量分数为95-98％，所述硝酸的质量分数为65-68％，所述硫酸和硝酸的体积比为(4-5):1，处理的温度为150-180℃，处理的时间为0.5-1.5h；
(b)采用胶水将所述预处理晶粒靠近电路层的一侧平整固定在硅片上；
(c)对预处理晶粒远离电路层的一侧进行任选的一次研磨以除去可能残留的封装料，然后进行反应离子刻蚀和二次研磨以使电路层完整的暴露出来并保持一定的平整度，得到晶粒。
进一步的，在本发明上述技术方案的基础之上，步骤(a)中，所述硫酸和硝酸的体积比为5:1。
进一步的，在本发明上述技术方案的基础之上，步骤(b)中，所述胶水为用于制备金属图形样品的AB胶。
进一步的，在本发明上述技术方案的基础之上，步骤(b)中，所述胶水的耐高温温度为不小于200℃。
进一步的，在本发明上述技术方案的基础之上，步骤(b)中，所述硅片的厚度为100-200μm。
进一步的，在本发明上述技术方案的基础之上，步骤(c)中，所述反应离子刻蚀所采用的刻蚀气体包括SF6。
进一步的，在本发明上述技术方案的基础之上，步骤(c)中，所述反应离子刻蚀的工艺参数包括：功率为200-250W，压力为4-10Pa，反应速率为100-150nm/min。
进一步的，在本发明上述技术方案的基础之上，步骤(c)中，采用研磨的方式将胶水去除。
进一步的，在本发明上述技术方案的基础之上，步骤(c)中，在电路层完整的暴露出来之后还包括清洗的步骤，得到晶粒。
进一步的，在本发明上述技术方案的基础之上，步骤(c)中，所述清洗包括先采用热硫酸清洗再采用丙酮清洗的步骤。
本发明还提供了上述背照式CMOS传感器中取晶粒的方法在背照式CMOS传感器失效分析中的应用。
本发明还提供了一种背照式CMOS传感器的失效分析方法，包括以下步骤：
采用上述背照式CMOS传感器中取晶粒的方法以使晶粒暴露；
对晶粒进行缺陷分析。
进一步的，在本发明上述技术方案的基础之上，采用光学显微镜和/或电性测试对晶粒进行缺陷分析。
与现有技术相比，本发明具有以下技术效果：
(1)本发明提供了一种背照式CMOS传感器中取晶粒的方法，先将背照式CMOS传感器进行混酸处理以除去晶粒表面的至少大部分封装料，再将得到的预处理晶粒靠近电路层的一侧平整固定在硅片上，对预处理晶粒远离电路层的一侧进行任选的一次研磨以除去可能残留的封装料，然后进行反应离子刻蚀和二次研磨以使电路层完整的暴露出来并保持一定的平整度，得到晶粒；其中，采用特定原料组成以及配比的混酸与背照式CMOS传感器中的封装料进行反应，并通过控制处理的时间和温度，从而实现对背照式CMOS传感器中封装料的去除，同时也不会对预处理晶粒产生损伤；将预处理晶粒平整固定在硅片上，硅片的设置可为电路层提供支撑作用，使得不会在后续提取过程中出现电路层脱落或者分层等问题从而影响晶粒的提取情况，进而实现晶粒的完整且完好的提取，为后续失效分析工作提供了基础。
(2)本发明提供了上述背照式CMOS传感器中取晶粒的方法的应用，鉴于上述方法所具有的优势，使得所提取的晶粒不会受到腐蚀以及损伤，保证了晶粒的完整，为研究背照式CMOS传感器的失效分析提供了前提条件。
(3)本发明提供了背照式CMOS传感器的失效分析方法，鉴于上述背照式CMOS传感器中取晶粒的方法所具有的优势，使得晶粒可以从背照式CMOS传感器中被完好提取出来，进而使得设计人员和研发人员可以对晶粒的缺陷进行失效分析，有助于产品结构的进一步优化以及产品性能的提升。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明提供的背照式CMOS传感器的结构示意图；
图2为本发明实施例1预处理晶粒背面的光学显微图；
图3为本发明实施例1预处理晶粒正面的光学显微图；
图4为本发明对比例1预处理晶粒正面的光学显微图；
图5为图4的局部放大图；
图6为本发明对比例3预处理晶粒背面的光学显微图；
图7为本发明对比例4预处理晶粒背面的光学显微图；
图8为本发明实施例1提取的晶粒的光学显微图。
具体实施方式
下面将结合实施方式和实施例对本发明的实施方案进行详细描述，但是本领域技术人员将会理解，下列实施方式和实施例仅用于说明本发明，而不应视为限制本发明的范围。未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
根据本发明的第一个方面，提供了一种背照式CMOS传感器中取晶粒的方法，包括以下步骤：
(a)将背照式CMOS传感器置于混酸中进行处理以除去晶粒表面的至少大部分封装料，取出，得到预处理晶粒；
其中，混酸包括硫酸和硝酸，硫酸的质量分数为95-98％，硝酸的质量分数为65-68％，硫酸和硝酸的体积比为(4-5):1，处理的温度为150-180℃，处理的时间为0.5-1.5h；
(b)采用胶水将所述预处理晶粒靠近电路层的一侧平整固定在硅片上；
(c)对预处理晶粒远离电路层的一侧进行任选的一次研磨以除去可能残留的封装料，然后进行反应离子刻蚀和二次研磨以使电路层完整的暴露出来并保持一定的平整度，得到晶粒。
具体的，背照式CMOS传感器的基本结构为本领域公知。为了便于对背照式CMOS传感器中取晶粒的方法的理解，此处对于背照式CMOS传感器的结构进行简要介绍。
具体如图1所示，图1中的背照式CMOS传感器实际为倒置放置，实际上背照式CMOS传感器自上至下的结构依次为微透镜(图中未标识)、滤光镜、光电二极管和电路层，即电路层位于背照式CMOS传感器的最底部，电路层上方的滤光镜、光电二极管以及电路层底部的玻璃盖均位于封装料中，从而将电路层封装起来。若想将包含有电路层的晶粒完整且完好提取出来，故需要将封装料去除。
步骤(a)中，混酸主要是用于去除背照式CMOS传感器中将电路层封装起来的封装料。
混酸的原料组成以及配比对于封装料的去除以及晶粒的取出至关重要。该混酸包括硫酸和硝酸。其中，硫酸实际为浓硫酸，主要用于提高混酸的沸点。硫酸典型但非限制性的质量分数为95％、96％、97％或98％。硝酸实际为发烟硝酸，主要用于与封装料进行反应，实现封装料的去除，硝酸典型但非限制性的质量分数为65％、66％、67％或68％。
该混酸中各原料的用量也直接影响晶粒的处理效果。该混酸中硫酸和硝酸典型但非限制性的体积比为4：1、4.2：1、4.3：1、4.4：1、4.5：1、4.6：1、4.7：1、4.8：1、4.9：1或5：1。若混酸中硫酸的体积占比过多，硝酸的体积占比过少，则会导致混酸沸点高，不易与封装料反应，且封装料很难去除。若混酸中硫酸的体积占比过少，硝酸的体积占比过多，则在处理过程中混酸容易翻滚，反应剧烈，导致预处理晶粒表面存在缺损。故混酸中各原料的用量应限定的特定的数值范围内。
需要说明的是，本发明中的“包括”、“主要由……制成”意指其除所述原料外，可以包括其它原料，这些原料赋予所述混酸不同的特性。除此之外，本发明所述的“包括”、“主要由……制成”还可以替换为封闭式的“为”或“由……制成”。
混酸相对于背照式CMOS传感器的用量不作具体限定，只要确保背照式CMOS传感器能够完全浸没于混酸中即可。
预处理晶粒的提取效果不但与混酸的原料组成以及配比有关，还与处理的温度和处理的时间有直接关系。
由于上述质量分数的浓硫酸的沸点在332℃左右，而上述质量分数的硝酸的沸点在120.5℃左右，故采用上述特定体积配比的混酸的沸点一般在220-260℃左右。
在本发明中，处理的温度最好处于混酸的沸点之下，以使得处理过程不至过于剧烈。本发明中，典型但非限制性的反应的温度为150℃、155℃、160℃、165℃、170℃、175℃或180℃。若处理的温度过低(低于150℃)，则容易导致封装反应不干净，若处理的温度过高(高于180℃)，则容易使得样品翻滚，反应剧烈，导致预处理晶粒表面存在缺损。处理的时间需要控制在0.5-1.5h。典型但非限制性的处理的时间为0.5h、0.8h、1h、1.25h或1.5h。若处理的时间过短(少于0.5h)，则容易导致封装反应不干净，若处理的时间过长(长于1.5h)，则容易导致样品处理时间过久，样品翻滚导致预处理晶粒表面存在缺损。
只有保持在上述特定的处理温度以及时间，才能实现对于封装料的去除，同时也不会对晶粒产生损伤。
步骤(b)中，将预处理晶粒通过胶水粘贴在硅片上，这样位于晶粒底部的电路层就能附着在硅片上，硅片可为电路层提供支撑作用，不会在提取过程中出现电路层脱落或者分层等问题从而影响后续去层的情况。
在采用胶水将预处理晶粒固定在硅片上时，需确保预处理晶粒与硅片间没有气泡，且相对水平，可采用制样工具对预处理晶粒四个角同时下压保证相对水平状态，从而保证预处理晶粒的平整度。
所采用的胶水的具体种类不作限定，只要具有耐高温耐酸耐碱、粘结度好的特性即可。
步骤(c)中，“任选的一次研磨”是指一次研磨可进行，也可不进行，可根据实际需要选择。
一般而言，若预处理晶粒表面还存在部分残留的封装料(电路层与光电二极管间会有粘合的胶水(封装体的一部分)，有时候仅通过混酸处理并不能处理干净)和/或步骤(b)中溢出到晶粒表面的胶水(例如，采用制样工具对预处理晶粒四个角下压时，会有多余的胶水从四周溢出)，那么可采用一次研磨将其去除。若预处理晶粒表面不存在上述残留的封装料和胶水，则可不进行研磨。
在上述步骤完成之后，采用反应离子刻蚀的方法对预处理晶粒电路层表面的硅层进行刻蚀减薄。反应离子刻蚀主要利用刻蚀气体与预处理晶粒表面的硅发生反应，从而达到去除硅的目的。
反应离子刻蚀主要用于去除硅层，对预处理晶粒远离电路层的一侧裸露出来的硅层进行刻蚀及二次研磨保证此面的平整度，直到将此面的硅刻蚀完，相对平整的露出电路层的正面。此过程的二次研磨主要是除去溢出到晶粒表面的胶水，并不需要去除硅片与预处理晶粒之间的胶水。
本发明提供了一种背照式CMOS传感器中取晶粒的方法，通过将背照式CMOS传感器先进行混酸处理以除去晶粒表面的至少大部分封装料，再将预处理晶粒靠近电路层的一侧平整固定在硅片上，对预处理晶粒远离电路层的一侧进行任选的一次研磨以除去可能残留的封装料，然后进行反应离子刻蚀和二次研磨以使电路层完整的暴露出来并保持一定的平整度，得到晶粒；其中，采用特定原料组成以及配比的混酸与背照式CMOS传感器中的封装料进行反应，并通过控制处理的时间和温度，从而实现对背照式CMOS传感器中封装料的去除，同时也不会对晶粒产生损伤；将预处理晶粒平整固定在硅片上，硅片的设置可为电路层提供支撑作用，使得不会在后续提取过程中出现电路层脱落或者分层等问题从而影响后续晶粒的提取情况，该方法可实现晶粒的完整且完好的提取，为后续失效分析工作提供了基础。
作为本发明的一种可选实施方式，步骤(a)中，硫酸和硝酸的体积比为5:1。
通过对硫酸和硝酸体积比的进一步优化，使得混酸具有适宜的沸点，在特定的处理温度下，实现混酸与封装料的快速反应，同时也不会造成反应过于剧烈，从而对晶粒造成损伤。
作为本发明的一种可选实施方式，步骤(b)中，胶水为用于制备金属图形样品的AB胶。
作为本发明的一种可选实施方式，步骤(b)中，胶水的耐高温温度为不小于200℃。
作为本发明的一种可选实施方式，步骤(b)中，硅片的厚度为100-200μm。硅片典型但非限制性的厚度为100μm、120μm、140μm、150μm、160μm、170μm、180μm、190μm或200μm。
通过对硅片厚度的限定，使得研磨过程进行更顺利。硅片太薄影响样品的正常夹取，即硅片容易在后续操作过程中碎裂。硅片厚度太厚影响后续去层操作，样品容易在研磨盘上翻滚。
作为本发明的一种可选实施方式，步骤(c)中，反应离子刻蚀所采用的刻蚀气体包括SF6。
SF6可与电路层上方的硅发生反应生成四氟化硅，实现硅的去除。选用SF6作为刻蚀气体，主要是由于相同质量刻蚀气体中，F离子更多，反应速率更快。
除了上述刻蚀气体的种类，还对刻蚀的工艺参数进行限定。
作为本发明的一种可选实施方式，步骤(c)中，反应离子刻蚀的工艺参数包括：功率为200-250W，压力为4-10Pa，反应速率为100-150nm/min。
典型但非限制性的功率为200W、210W、220W、230W、240W或250W，典型但非限制性的压力为4Pa、5Pa、6Pa、7Pa、8Pa、9Pa或10Pa，典型但非限制性的反应速率为100nm/min、110nm/min、120nm/min、130nm/min、140nm/min或150nm/min。
作为本发明的一种可选实施方式，步骤(c)中，一次研磨可采用手动研磨的方式或者机械研磨的方式。
具体的，可将步骤(b)得到的固定在硅片上的预处理晶粒放在抛光盘上，可以选择不同颗粒度的砂纸对预处理晶粒表面进行打磨，转盘转起来配合合适的手法。该研磨过程既可除去残留在预处理晶粒表面的封装料，又可以除去残留在预处理晶粒表面的胶水。
预处理晶粒表面需要去除的硅层的厚度一般在10μm左右，反应离子刻蚀的反应速率(刻蚀速率)大致为100-150nm/min，全部刻蚀完需要1-1.5h。刻蚀气体能刻蚀硅层，但是其并不与预处理晶粒周围固定用的胶水反应(预处理晶粒周围固定用的胶水高度也与预处理晶粒表面的硅层等高)，所以在对预处理晶粒反应离子刻蚀(去层)过程需要分段进行刻蚀。
作为本发明的一种可选实施方式，步骤(c)中，反应离子刻蚀和二次研磨交替进行。
即，反应离子刻蚀一段时间(例如0.5h)后，再进行二次研磨把未被刻蚀掉的胶水去除掉，使胶水与电路层的高度保持一致，这样方便后续的电路去除。去除完胶水后，继续进行反应离子刻蚀以去除硅层，然后继续进行二次研磨去除未反应的胶水，如此反复以使电路层完整的暴露出来并保持一定的平整度，得到晶粒。
作为本发明的一种可选实施方式，步骤(c)中，在电路层完整的暴露出来之后还包括清洗的步骤，得到晶粒。
作为本发明的一种可选实施方式，步骤(c)中，清洗包括先采用热硫酸清洗再采用丙酮清洗的步骤。
根据本发明的第二个方面，还提供了上述背照式CMOS传感器中取晶粒的方法在背照式CMOS传感器失效分析中的应用。
鉴于上述背照式CMOS传感器中取晶粒的方法所具有的优势，使得所提取的晶粒不会受到腐蚀以及损伤，保证了晶粒的完整，为研究背照式CMOS传感器的失效分析提供了前提条件。
根据本发明的第三个方面，还提供了一种背照式CMOS传感器的失效分析方法，包括以下步骤：
采用上述的背照式CMOS传感器中取晶粒的方法以使晶粒暴露；
对晶粒进行缺陷分析。
鉴于上述背照式CMOS传感器的失效分析方法所具有的优势，使得晶粒可以从背照式CMOS传感器中被完好提取出来，进而使得设计人员和研发人员可以对晶粒的缺陷进行失效分析，有助于产品结构的进一步优化以及产品性能的提高。
对晶粒进行缺陷分析时，可采用多种技术手段检查晶粒的缺陷。
作为本发明的一种可选实施方式，采用光学显微镜和/或电性测试对晶粒进行缺陷分析。
此处的“和/或”是指在进行缺陷分析时可以只采用光学显微镜，也可以只采用电性测试，还可以同时采用光学显微镜和电性测试。
下面结合具体实施例和对比例，对本发明作进一步说明。
实施例1
本实施例提供了一种背照式CMOS传感器中取晶粒的方法，包括以下步骤：
(a)将背照式CMOS传感器置于混酸中进行处理以除去晶粒表面的至少大部分封装料，取出，得到预处理晶粒；
其中，混酸包括硫酸和硝酸，硫酸的质量分数为98％，硝酸的质量分数为68％，硫酸和硝酸的体积比为5:1，处理的温度为150℃，处理的时间为1h；
(b)将胶水(制备金属图形样品的AB胶，耐高温温度为220℃)涂抹在硅片上，将预处理晶粒靠近电路层的一侧平整固定在硅片上(可在100℃下烤40分钟固化)，确保预处理晶粒与硅片之间没有气泡，且相对水平，可采用制样工具对预处理晶粒四个角同时下压保证相对水平状态，从而保证预处理晶粒的平整度；
其中，硅片的厚度为150μm；
(c)对预处理晶粒远离电路层的一侧进行研磨以除去预处理晶粒表面残留的部分封装料和胶水；
然后进行反应离子刻蚀，刻蚀气体为SF6，刻蚀约束条件为：功率为200W，压力为4Pa，反应速率为100nm/min；
反应离子刻蚀0.5h后，再进行二次研磨把未被刻蚀掉的胶水去除掉，使胶水与电路层的高度保持一致，这样方便后续的电路去除，去除完胶水后，继续进行反应离子刻蚀以去除硅层，然后继续进行二次研磨去除未反应的胶水，如此反复以使电路层完整的暴露出来并保持一定的平整度，得到晶粒。
实施例2
本实施例提供了一种背照式CMOS传感器中取晶粒的方法，除了步骤(a)混酸中硫酸和硝酸的体积比为4.5:1，其余步骤以及工艺参数与实施例1相同。
实施例3
本实施例提供了一种背照式CMOS传感器中取晶粒的方法，除了步骤(a)混酸中硫酸和硝酸的体积比为4:1，其余步骤以及工艺参数与实施例1相同。
实施例4
本实施例提供了一种背照式CMOS传感器中取晶粒的方法，除了步骤(a)处理的温度为160℃，其余步骤以及工艺参数与实施例1相同。
实施例5
本实施例提供了一种背照式CMOS传感器中取晶粒的方法，除了步骤(a)处理的时间为0.8h，其余步骤以及工艺参数与实施例1相同。
实施例6
本实施例提供了一种背照式CMOS传感器中取晶粒的方法，除了步骤(b)中所采用的胶水为制备金属图形样品的AB胶，耐高温温度为250℃，其余步骤以及工艺参数与实施例1相同。
实施例7
本实施例提供了一种背照式CMOS传感器中取晶粒的方法，除了步骤(b)中所采用的硅片的厚度为140μm，其余步骤以及工艺参数与实施例1相同。
实施例8
本实施例提供了一种背照式CMOS传感器中取晶粒的方法，除了步骤(c)中刻蚀约束条件为：功率为250W，压力为10Pa，反应速率为150nm/min，其余步骤以及工艺参数与实施例1相同。
实施例9
本实施例提供了一种背照式CMOS传感器中取晶粒的方法，包括以下步骤：
(a)将背照式CMOS传感器置于混酸中进行处理以除去晶粒表面的至少大部分封装料，取出，得到预处理晶粒；
其中，混酸包括硫酸和硝酸，硫酸的质量分数为95％，硝酸的质量分数为65％，硫酸和硝酸的体积比为4.5:1，处理的温度为160℃，处理的时间为1h；
(b)将胶水(制备金属图形样品的AB胶，耐高温温度为250℃)涂抹在硅片上，将预处理晶粒靠近电路层的一侧平整固定在硅片上(可在100℃下烤30分钟固化)，确保预处理晶粒与硅片之间没有气泡，且相对水平，可采用制样工具对预处理晶粒四个角同时下压保证相对水平状态，从而保证预处理晶粒的平整度；
其中，硅片的厚度为160μm；
(c)对预处理晶粒远离电路层的一侧进行研磨以除去预处理晶粒表面残留的部分封装料和胶水；
然后进行反应离子刻蚀，刻蚀气体为SF6，刻蚀约束条件为：功率为200W，压力为10Pa，反应速率为125nm/min；
反应离子刻蚀0.5h后，再进行二次研磨把未被刻蚀掉的胶水去除掉，使胶水与电路层的高度保持一致，这样方便后续的电路去除，去除完胶水后，继续进行反应离子刻蚀以去除硅层，然后继续进行二次研磨去除未反应的胶水，如此反复以使电路层完整的暴露出来并保持一定的平整度，得到晶粒。
对比例1
本对比例提供了一种背照式CMOS传感器中取晶粒的方法，除了将步骤(a)中的混酸替换为等量的硝酸，硝酸的质量分数为68％，其余步骤以及工艺参数与实施例1相同。
对比例2
本对比例提供了一种背照式CMOS传感器中取晶粒的方法，除了将步骤(a)中的混酸替换为等量的硫酸，硫酸的质量分数为98％，其余步骤以及工艺参数与实施例1相同。
对比例3
本对比例提供了一种背照式CMOS传感器中取晶粒的方法，除了步骤(a)混酸中硫酸和硝酸的体积比为2:1，其余步骤以及工艺参数与实施例1相同。
对比例4
本对比例提供了一种背照式CMOS传感器中取晶粒的方法，除了步骤(a)混酸中硫酸和硝酸的体积比7:1，其余步骤以及工艺参数与实施例1相同。
对比例5
本对比例提供了一种背照式CMOS传感器中取晶粒的方法，除了步骤(a)混酸中硫酸的质量分数为90％，其余步骤以及工艺参数与实施例1相同。
对比例6
本对比例提供了一种背照式CMOS传感器中取晶粒的方法，除了步骤(a)混酸中硝酸的质量分数为60％，其余步骤以及工艺参数与实施例1相同。
对比例7
本对比例提供了一种背照式CMOS传感器中取晶粒的方法，除了步骤(a)处理的温度为220℃，其余步骤以及工艺参数与实施例1相同。
对比例8
本对比例提供了一种背照式CMOS传感器中取晶粒的方法，除了步骤(a)处理的温度为120℃，其余步骤以及工艺参数与实施例1相同。
对比例9
本对比例提供了一种背照式CMOS传感器中取晶粒的方法，除了步骤(a)处理的时间为0.25h，其余步骤以及工艺参数与实施例1相同。
对比例10
本对比例提供了一种背照式CMOS传感器中取晶粒的方法，除了步骤(a)处理的时间为1.75h，其余步骤以及工艺参数与实施例1相同。
对比例11
本对比例提供了一种背照式CMOS传感器中取晶粒的方法，包括以下步骤：
(a)将背照式CMOS传感器置于混酸中进行处理以除去晶粒表面的至少大部分封装料，取出，得到预处理晶粒；
其中，混酸包括硫酸和硝酸，硫酸的质量分数为98％，硝酸的质量分数为68％，硫酸和硝酸的体积比为5:1，处理的温度为150℃，处理的时间为1h；
(b)对预处理晶粒远离电路层的一侧进行研磨以除去预处理晶粒表面残留的部分封装料；
然后进行反应离子刻蚀，刻蚀气体为SF6，刻蚀约束条件为：功率为200W，压力为4Pa，反应速率为100/min，得到晶粒。
为了说明上述实施例和对比例的技术效果，特设以下实验例。
实验例1
(1)以实施例1、对比例1、对比例3和对比例4为例，对实施例1、对比例1、对比例3和对比例4步骤(a)处理后得到的预处理晶粒进行光学显微分析，具体如图2-图7所示。
图2为实施例1预处理晶粒的背面，即电路层底部，图3为实施例1预处理晶粒的正面，即电路层的顶部。需要说明的是，图3中中间方形区域为被硅层所覆盖的电路层，图3中边缘框型区域为pad点所在区域。从图2和图3中可以看出，实施例1中的预处理晶粒表面被处理干净，没有封装料残留。
图4为对比例1中的预处理晶粒的正面，图4中中间方形区域同样为被硅层所覆盖的电路层，图4中边缘框型区域为pad点所在区域。图5为图4中预处理晶粒的正面的局部放大图。从图4和图5中可以看出，对比例1预处理晶粒的中间方形部分区域以及pad点所在部分区域存在黑色阴影，此为残留在预处理晶粒表面的封装料，对比例1中封装料的存在会影响后续处理时电路层的平整度，这主要是由于后续反应离子刻蚀时残留的封装料会影响刻蚀气体对电路层表面硅层的刻蚀。
图6为对比例3中的预处理晶粒的背面。从图中可以看出，对比例3中的预处理晶粒边缘出现破损，这主要是由于混酸中硝酸的体积占比过大，造成处理过程反应剧烈，样品翻滚碰撞，从而出现缺损现象。
图7为对比例4中的预处理晶粒的背面。从图中可以看出，图5中边缘框型区域出现渗酸现象，渗酸很可能导致后续制样失败。
由此可见，只有采用特定组成的混酸，才能使封装料去除干净，不影响后续的晶粒提取过程。
(2)为了考察各实施例和对比例的技术效果，采用各实施例和各对比例提供的方法对背照式CMOS传感器进行处理，每个实施例和对比例均设置5组平行样品，对每组样品处理后取出的晶粒进行光学显微镜检测。实施例1提取的晶粒的光学显微图如图8所示。从图8中可以看出，除去硅层以后露出的电路层正面和正照式样品是一样的，且电路层完好没有出现渗酸现象，可以进行后续失效分析。
由于涉及到的图像内容较多，此处仅通过表1中数据来反映各检测结果。其中，封装料去除程度是指经过步骤(a)处理后的封装料的去除情况。封装料去除程度可分为A、B和C三个等级，A为封装料100％完全去除，B为90％及以上的封装料被去除，残留的封装料仅存在于不影响pad位置周围少量的残留的区域，不影响晶粒的完整提取；C为90％以下的封装料被去除，残留的封装料存在于预处理晶粒正面的硅层表面等关键区域，影响晶粒的完整提取。预处理晶粒的完好程度是指经过步骤(a)处理后的预处理晶粒的完好情况。预处理晶粒完好程度也可分为A、B和C三个等级，其中A为预处理晶粒边缘没有破损，且没有渗酸现象，B为预处理晶粒有轻微破损但不影响后续处理，且没有渗酸现象，C为预处理晶粒有破损影响后续处理或有渗酸现象。
表1
从表1中可以看出，硝酸能反应大部分封装料，部分封装里面的胶去除不了。硫酸能跟封装料反应，但同时硫酸比例过大会对样品造成腐蚀。硫酸比例较小，沸点较低。样品容易在混酸里面翻滚，导致样品不完整。温度过高，取晶粒时间过长会导致样品缺损以及渗酸。温度过低，取晶粒时间过短会导致封装料去除不干净。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (11)

1.一种背照式CMOS传感器中取晶粒的方法，其特征在于，包括以下步骤：
（a）将背照式CMOS传感器置于混酸中进行处理以除去晶粒表面的至少大部分封装料，取出，得到预处理晶粒；
其中，所述混酸包括硫酸和硝酸，所述硫酸的质量分数为95-98%，所述硝酸的质量分数为65-68%，所述硫酸和硝酸的体积比为（4-5）: 1，处理的温度为150-180℃，处理的时间为0.5-1.5h；
（b）采用胶水将所述预处理晶粒靠近电路层的一侧平整固定在硅片上；
（c）对预处理晶粒远离电路层的一侧进行任选的一次研磨以除去可能残留的封装料，然后进行反应离子刻蚀和二次研磨以使电路层完整的暴露出来并保持一定的平整度，得到晶粒；
步骤（c）中，所述反应离子刻蚀的工艺参数包括：功率为200-250W，压力为4-10Pa，反应速率为100-150nm/min。
2.根据权利要求1所述的背照式CMOS传感器中取晶粒的方法，其特征在于，步骤（a）中，所述硫酸和硝酸的体积比为5: 1。
3.根据权利要求1所述的背照式CMOS传感器中取晶粒的方法，其特征在于，步骤（b）中，所述胶水为用于制备金属图形样品的AB胶。
4.根据权利要求3所述的背照式CMOS传感器中取晶粒的方法，其特征在于，步骤（b）中，所述胶水的耐高温温度为不小于200℃。
5.根据权利要求1所述的背照式CMOS传感器中取晶粒的方法，其特征在于，步骤（b）中，所述硅片的厚度为100-200μm。
6.根据权利要求1-5任一项所述的背照式CMOS传感器中取晶粒的方法，其特征在于，步骤（c）中，所述反应离子刻蚀所采用的刻蚀气体包括SF6。
7.根据权利要求1-5任一项所述的背照式CMOS传感器中取晶粒的方法，其特征在于，步骤（c）中，一次研磨采用手动研磨和/或机械研磨的方式进行。
8.根据权利要求1-5任一项所述的背照式CMOS传感器中取晶粒的方法，其特征在于，步骤（c）中，在电路层完整的暴露出来之后还包括清洗的步骤，得到晶粒。
9.根据权利要求8所述的背照式CMOS传感器中取晶粒的方法，其特征在于，步骤（c）中，所述清洗包括先采用热硫酸清洗再采用丙酮清洗的步骤。
10.一种背照式CMOS传感器的失效分析方法，其特征在于，包括以下步骤：
采用权利要求1-9任一项所述的背照式CMOS传感器中取晶粒的方法以使晶粒暴露；
对晶粒进行缺陷分析。
11.根据权利要求10所述的背照式CMOS传感器的失效分析方法，其特征在于，采用光学显微镜和/或电性测试对晶粒进行缺陷分析。
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