CN203774278U - 一种用于芯片剥层制样的夹具 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种用于芯片剥层制样的夹具，所述用于芯片剥层制样的夹具至少包括：位于内侧的圆柱体以及套设于所述圆柱体外侧的套环；所述圆柱体内部开有2个从所述圆柱体的顶面通至底面的通孔，所述圆柱体的底部开有2条经过所述通孔的导流槽，所述导流槽从圆柱体的内部延伸至边缘，所述圆柱体的底部中央开有凹槽。本实用新型的用于芯片剥层制样的夹具牢牢固定待剥层芯片，研磨液通过上大下小的通孔被加注到待剥层芯片和研磨垫之间，通过圆柱体自身的重量来维持恒定均衡的压力，本实用新型的用于芯片剥层制样的夹具能大大提高研磨的均匀性、准确性及可控性。

Description

一种用于芯片剥层制样的夹具

技术领域

本实用新型涉及一种半导体失效分析设备领域，特别是涉及一种用于芯片剥层制样的夹具。

背景技术

随着半导体行业的不断发展，对半导体性能要求越来越高，为了能提高性能、找出半导体器件的缺陷及产生问题的原因，失效分析被广泛引用于半导体技术行业。失效分析是一门新兴发展中的学科，在提高产品质量，技术开发、改进，产品修复及仲裁失效事故等方面具有很强的实际意义。失效分析的意义在于：1、减少和预防同类失效现象重复发生，保障产品质量，提高产品竞争力。2、为企业技术开发、技术改造提供信息，增加企业产品技术含量，从而获得更大的经济效益。

失效分析中为了找到芯片的物理失效位置，常需要将芯片从最上层开始剥离，逐层暴露金属互连所在的层次，然后用光学显微镜或扫描电镜来检查每一层金属互连是否有可见的异常。剥层的均匀性、准确性和可控性是剥层制样中需要解决的问题，这一点在高端制程（如28nm制程）的剥层制样中显得尤为重要，因为层与层之间的间距变得更小了，剥层所允许的误差也就越来越小。

目前比较常用的剥层制样的方法是机械研磨，研磨过程中将抛光砂纸或抛光布贴在研磨机的抛光盘上，在其上面根据需要喷入清水或研磨液，然后用手指按着芯片在抛光砂纸或抛光布上进行研磨。由于手指用力不可能均匀，常导致芯片层次不能被均匀的磨去，往往会遇到有些地方已经磨到下一层金属去了，而另外一些地方上一层金属还有残留。这种研磨的不均性所带来的负面影响在高端制程（如28nm制程）的芯片中表现得尤为明显，常导致制样的失败。同时高端制程中层与层之间的间距变得非常小，研磨所允许的误差也就相应更小了，而手指的压力完全靠感觉，无法控制得相当精准，很难控制研磨的准确性。

如何提高研磨的均匀性、准确性及可控性，提高研磨质量成为失效分析中急需解决的一个问题。

实用新型内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本实用新型的目的在于提供一种用于芯片剥层制样的夹具，用于解决现有技术中机械研磨的均匀性、准确性及可控性差等问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本实用新型提供一种用于芯片剥层制样的夹具，所述用于芯片剥层制样的夹具至少包括：位于内侧的圆柱体以及套设于所述圆柱体外侧的套环；所述圆柱体内部开有2个从所述圆柱体的顶面通至底面的通孔，所述圆柱体的底部开有2条经过所述通孔的导流槽，所述导流槽从圆柱体的内部延伸至边缘，所述圆柱体的底部中央开有凹槽。

优选地，所述凹槽的宽度大于待剥层芯片的宽度，深度小于待剥层芯片的厚度。

优选地，所述套环和圆柱体的材质为钨钢材料。

优选地，所述套环的外径设定为75mm～85mm，高度设定为15mm～25mm。

优选地，所述套环的内径设定为55mm～65mm，且所述圆柱体的直径与所述套环的内径一致。

优选地，所述圆柱体的高度设定为35mm～45mm。

优选地，所述通孔由上下两个圆柱体通孔构成，上部圆柱体通孔的直径大于下部圆柱体通孔的直径。

更优选地，所述上部圆柱体通孔的直径设定为4mm～6mm，下部圆柱体通孔的直径设定为1mm～3mm。

优选地，所述导流槽与所述凹槽的间距设定为1mm～3mm。

优选地，所述导流槽宽度设定为1mm～3mm，深度设定为1mm～3mm。

如上所述，本实用新型的用于芯片剥层制样的夹具，具有以下有益效果：本实用新型的用于芯片剥层制样的夹具能有效提高研磨的均匀性、准确性及可控性。

附图说明

图1显示为本实用新型的用于芯片剥层制样的夹具与待剥层芯片及研磨垫组合的剖视示意图。

图2显示为本实用新型的用于芯片剥层制样的夹具的俯视示意图。

元件标号说明

1    用于芯片剥层制样的夹具

11   套环

12   圆柱体

121  通孔

1211 上部圆柱体通孔

1212 下部圆柱体通孔

122  导流槽

123  凹槽

2    待剥层芯片

3    研磨垫

H1   套环的高度

H2   圆柱体的高度

H3   导流槽的深度

D1   套环的外径

D2   套环的内径

D3   上部圆柱体通孔的直径

D4   下部圆柱体通孔的直径

L1   导流槽与凹槽的间距

W1   导流槽的宽度

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本实用新型的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点与功效。本实用新型还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本实用新型的精神下进行各种修饰或改变。

请参阅图1及图2。需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本实用新型的基本构想，遂图式中仅显示与本实用新型中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。

如图1及图2所示，本实用新型提供一种用于芯片剥层制样的夹具1，所述用于芯片剥层制样的夹具1包括：

位于内侧的圆柱体12以及套设于所述圆柱体外侧的套环11，在本实施例中，所述套环11和圆柱体12的材质优选为钨钢材料。

所述套环11的外径D1设定为75mm～85mm，内径D2设定为55mm～65mm，高度H1设定为15mm～25mm，在本实施例中，外径D1设定为80mm，直径D2设定为60mm，高度H1设定为20mm。所述圆柱体12的高度H2设定为35mm～45mm，在本实施例中，高度H2设定为40mm。所述圆柱体12的直径与所述套环11的内径一致，在本实施例中，圆柱体12的直径设定为60mm，圆柱体12被固定于套环11中。

所述圆柱体12的内部开有2个从所述圆柱体12的顶面通至底面的通孔121，所述圆柱体12的通孔121左右对称，所述圆柱体12的通孔121为上大下小的结构。如图1及图2所示，圆柱体12的内部开了2组通孔121，左右对称，通孔121为上大下小的结构，在本实施例中，该上大下小的结构由两个圆柱体通孔构成，上部圆柱体通孔1211的直径D3大于下部圆柱体通孔1212的直径D4。所述上部圆柱体通孔1211的直径D3设定为4mm～6mm，下部圆柱体通孔1212的直径D4设定为1mm～3mm，在本实施例中，该上部圆柱体通孔1211的直径D3设定为5mm，下部圆柱体通孔1212的直径D4设定为2mm。

所述圆柱体12的底部开有2条经过所述通孔121的导流槽122，所述导流槽122左右对称，所述导流槽122从圆柱体12的内部延伸至边缘，所述导流槽122的宽度W1设定为1mm～3mm，所述导流槽122的深度H3设定为1mm～3mm，在本实施例中，导流槽122的宽度W1设定为2mm，深度H3设定为2mm。所述圆柱体12的底部的经过通孔121的导流槽122延伸至边缘有助于提高研磨液的流通性，便于研磨液渗入到研磨面。

所述圆柱体12的底部中央开有凹槽123。所述凹槽123的宽度大于待剥层芯片2的宽度，可根据实际研磨的要求设定所述凹槽123的宽度；所述凹槽123的深度小于待剥层芯片2的厚度，可根据待剥层芯片2的厚度及所需磨掉的厚度做具体设定。凹槽的凹面绝对平整，用以和待剥层芯片2的背面相粘贴，固定待剥层芯片2。

所述导流槽122与所述凹槽123的间距L1设定为1mm～3mm。在本实施例中，导流槽122与凹槽123的间距L1设定为2mm。

如图1所示为本实用新型的用于芯片剥层制样的夹具1与待剥层芯片2及研磨垫3组合的剖视示意图，研磨垫3位于用于芯片剥层制样的夹具1的下方，待剥层芯片2位于研磨垫3上，通过热熔胶的粘贴，固定于用于芯片剥层制样的夹具1的凹槽123内。

上述用于芯片剥层制样的夹具1的工作原理如下：

首先，在待剥层芯片2的背面和圆柱体12的凹槽123内涂抹热熔胶，将待剥层芯片2的背面粘贴于圆柱体12的凹槽123内，然后将套环11套设于圆柱体12外侧，将加装好的套环11、圆柱体12和待剥层芯片2组合放置在研磨垫3上，最后在圆柱体12的通孔121中加注研磨液，手持套环11，通过来回移动该用于芯片剥层制样的夹具完成研磨。

套环11用来作为研磨时的手持部分，套环11套设于圆柱体12的外侧，能有效固定圆柱体12，防止在研磨过程中圆柱体12任意移动，同时控制内侧圆柱体12的移动轨迹。圆柱体12则在研磨过程中依靠自身重量提供给待剥层芯片2恒定的压力，由于手部施力在套环11上，而套环11与圆柱体12又是分离的，所以手部施加的力完全作用在外部套环11上，不会影响待剥层芯片2受到的压力，因而圆柱体12通过自身重量给待剥层芯片2施加的力相对是恒定、均匀的，同时相较于通过手指给待剥层芯片2施加，圆柱体12通过自身重量提供的力是可计算、可控的，所以能确保研磨的均匀性、平整度及准确性。

从圆柱体12的通孔121的顶部将研磨液加注到圆柱体12内，通孔121由上下两个圆柱体通孔构成，上部圆柱体通孔1211的直径D3大于下部圆柱体通孔1212的直径D4，上部直径较大的圆柱体通孔内能储存研磨液，而下部直径较小的圆柱体通孔能控制研磨液下流的速度及流量。在圆柱体12底面开有2条经过通孔121的导流槽122，该导流槽122从圆柱体12的内部延伸至边缘，有助于提高研磨液的流通性以便于研磨液下渗，使研磨液与待剥层芯片2的研磨面能够充分接触。

圆柱体12的底部中央还开有凹槽123，凹槽123的凹面绝对平整，用以和待剥层芯片2的背面相粘贴，平整的凹面能使待剥层芯片2与研磨垫3在接触时保持受力的均匀，同时提高研磨的均匀性；同时凹槽123的深度小于待剥层芯片2的厚度，这样既能使待剥层芯片2的待磨面与研磨液充分接触，又能避免圆柱体12的底面与研磨垫3接触而增加摩擦力，浪费人力。

圆柱体12上的通孔121、导流槽122及凹槽123分别对称分布，确保待剥层芯片2受力均匀，大大改善研磨的均匀性，提高研磨的质量。

待剥层芯片2和圆柱体12的粘贴使用热熔胶，进一步固定待剥层芯片2和内侧圆柱体12的相对位置，在研磨的过程中不出现滑动现象，大大提高研磨的质量。

综上所述，本实用新型提供一种用于芯片剥层制样的夹具，所述用于芯片剥层制样的夹具至少包括：位于内侧的圆柱体以及套设于所述圆柱体外侧的套环；所述圆柱体内部开有2个从所述圆柱体的顶面通至底面的通孔，所述圆柱体的底部开有2条经过所述通孔的导流槽，所述导流槽从圆柱体的内部延伸至边缘，所述圆柱体的底部中央开有凹槽。研磨过程中依靠圆柱体自身的重量来给待剥层芯片施加恒定均衡的压力；同时圆柱体底部开有凹面平整的凹槽，能使待剥层芯片和研磨垫之间的接触面平整，以确保待剥层芯片表面受力均匀。圆柱体上有通到底部的通孔以及通孔位置处底部导流槽的设计，以便在研磨过程中研磨液的滴入，同时能控制研磨液的流速。圆柱体底面的粘贴待剥层芯片的凹槽设计有利于待剥层芯片的固定和均匀地研磨。本实用新型的芯片剥层制样的夹具可使待剥层芯片在研磨过程中维持均衡的受力，待剥层芯片被固定在用于芯片剥层制样的夹具上，大大提高研磨的均匀性、准确性及可靠性。所以，本实用新型有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

上述实施例仅例示性说明本实用新型的原理及其功效，而非用于限制本实用新型。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本实用新型的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本实用新型所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本实用新型的权利要求所涵盖。

Claims (10)

1.一种用于芯片剥层制样的夹具，其特征在于，所述用于芯片剥层制样的夹具至少包括：位于内侧的圆柱体以及套设于所述圆柱体外侧的套环；所述圆柱体内部开有2个从所述圆柱体的顶面通至底面的通孔，所述圆柱体的底部开有2条经过所述通孔的导流槽，所述导流槽从圆柱体的内部延伸至边缘，所述圆柱体的底部中央开有凹槽。

2.根据权利要求1所述的用于芯片剥层制样的夹具，其特征在于：所述凹槽的宽度大于待剥层芯片的宽度，深度小于待剥层芯片的厚度。

3.根据权利要求1所述的用于芯片剥层制样的夹具，其特征在于：所述套环和圆柱体的材质为钨钢材料。

4.根据权利要求1所述的用于芯片剥层制样的夹具，其特征在于：所述套环的外径设定为75mm～85mm，高度设定为15mm～25mm。

5.根据权利要求1所述的用于芯片剥层制样的夹具，其特征在于：所述套环的内径设定为55mm～65mm，且所述圆柱体的直径与所述套环的内径一致。

6.根据权利要求1所述的用于芯片剥层制样的夹具，其特征在于：所述圆柱体的高度设定为35mm～45mm。

7.根据权利要求1所述的用于芯片剥层制样的夹具，其特征在于：所述通孔由上下两个圆柱体通孔构成，上部圆柱体通孔的直径大于下部圆柱体通孔的直径。

8.根据权利要求7所述的用于芯片剥层制样的夹具，其特征在于：所述上部圆柱体通孔的直径设定为4mm～6mm，下部圆柱体通孔的直径设定为1mm～3mm。

9.根据权利要求1所述的用于芯片剥层制样的夹具，其特征在于：所述导流槽与所述凹槽的间距设定为1mm～3mm。

10.根据权利要求1所述的用于芯片剥层制样的夹具，其特征在于：所述导流槽的宽度设定为1mm～3mm，深度设定为1mm～3mm。