[發明專利]半導體器件的失效分析方法

有效

• 申請號: 201010605339.6
• 申請日: 2010-12-27
• 公開（公告）號: CN102565680A
• 公開（公告）日: 2012-07-11
• 發明（設計）人: 韋俊;董紅
• 申請（專利權）人: 無錫華潤上華半導體有限公司
• 主分類號: G01R31/307
• 分類號: G01R31/307;G01R31/308
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及半導體測試技術領域，尤其涉及一種半導體器件的失效分析方法。

背景技術

對于半導體器件的大規模生產，期望能夠提供有利可圖的可靠工藝技術。用于改善工藝技術的可靠性和穩定性的過程包括設計半導體器件、制造半導體器件的樣品和測試所述樣品的步驟。半導體器件的失效分析是反饋過程，設計發現和糾正缺陷的根源以克服由缺陷產生的問題。

適當的失效分析對于改善半導體器件的質量是關鍵的。不正確的失效分析可能加長開發和提升半導體器件產品所需的周期。一般地，失效分析包括外部檢查、非破壞性分析、電性能檢測、破壞性分析等。

隨著半導體器件集成度的提高，形成半導體器件的元件結構變成三維的復雜結構，以便在限定的區域內獲得足夠大的容量。半導體器件復雜度的增加，使得僅僅通過外部檢查或電性能檢測等方法并不能準確分析出失效的根源，這就要求采用高級剝層處理技術打開半導體封裝件及去除待測晶片上的覆層，例如硅層、氧化層，以暴露出半導體器件的疊層結構的失效情況。

然而，對于半導體器件表面覆蓋大塊鋁的失效分析(如DMOS)、還有有些半導體器件表面被BANG線及錫球覆蓋的情形下進行失效分析時，失效分析(Failure?Analysis，FA)實驗室分析起來非常的困難。原因主要是：現有的微光顯微鏡(Emission?Microscope，EMMI)不能對此類樣品缺陷定位分析，因為光子不能透過鋁。如果采用發煙硝酸方法對半導體器件開封后，容易造成參數漂掉，因為半導體器件背面的金屬材料銅(Cu)厚度很大，直接拋光很難做到銅層的去除。

因此，現有技術中通常有兩種做法：

一、對于非塑料封裝形式的半導體器件，其背面封裝銅(Cu)材料很薄，可以利用全自動樣品制備(Automated?Sample?Prep，ASAP)設備用環氧樹脂專用鉆頭直接從半導體器件的背面拋去環氧樹脂，然后換上磨Cu專用鉆頭，拋至Si(硅)層，然后再對該硅層減薄。

然而，該技術方案不適用于背面金屬材料的塑料封裝形式的半導體器件的背面拋光，因為該種半導體器件的背面Cu層很厚，直接用鉆頭拋光很難成功，而且鉆頭損耗比較嚴重，拋光的時間也很長。

二、針對背面金屬材料的塑料封裝形式的半導體器件，可以利用發煙硝酸對其封裝開封，將管芯邦定(bonding)在PCCB板上，用黑膠封住半導體器件的正面，然后按照解決方案一中的步驟逐步研磨Cu層及硅層減薄。

然而該解決方案存在如下不足：1)對高壓產品，如600V?DMOS，芯片與酸液接觸時間長，直接煮開容易造成半導體器件參數漂掉，無法對半導體器件進行進一步分析，從而使該解決方案失效；2)即使低壓產品采用該解決方案，其邦定(bonding)及封裝過程中，需要用到PCCB板、邦定機及黑膠等，成本高，而且花費時間長，效率低下。

因此，有必要對該技術問題加以解決。

發明內容

本發明的目的在于提供一種半導體器件的失效分析方法，其實現簡單，效率高。

為實現上述目的，本發明是關于一種半導體器件的失效分析方法，其包括步驟：

S101：去除半導體器件背面的銅層；

S103：對半導體器件背面的硅層進行減??；及

S105：使用微光顯微鏡(Emission?Microscope，EMMI)和/或鐳射光束誘發阻抗值變化測試(OBIRCH)電性定位設備定位半導體器件背面的失效點。

作為本發明的進一步改進，所述步驟S101中使用70％的硝酸溶液浸泡半導體器件的背面以去除銅層。

作為本發明的進一步改進，所述步驟S101中銅層去除后的半導體器件背面形成U形窗口。

作為本發明的進一步改進，所述步驟S103中采用全自動樣品制備(Automated?Sample?Prep)設備對硅層進行減薄。

作為本發明的進一步改進，所述步驟S101中去除銅層后的半導體器件背面形成U形窗口，其中全自動樣品制備設備在該窗口中對硅層進行研磨減薄。

作為本發明的進一步改進，所述步驟S103中采用三種不同的鉆頭對硅層進行研磨減薄。

作為本發明的進一步改進所述OBIRCH電性定位設備具有drain端探針、gate端探針及source端探針，半導體器件包括具有正面及所述背面的主體部及管腳，其中drain端探針直接接觸主體部的背面，gate端探針及source端探針連接半導體器件的管腳。