[發明專利]IC產品截面的納米級高精度制備方法

在審

• 申請號: 201711479741.2
• 申請日: 2017-12-29
• 公開（公告）號: CN108267348A
• 公開（公告）日: 2018-07-10
• 發明（設計）人: 喬彥彬;李建強;陳燕寧;邵瑾;趙揚;劉亮;馬強;竇海嘯;楊苗苗;張萌
• 申請（專利權）人: 北京智芯微電子科技有限公司;國網信息通信產業集團有限公司;國家電網有限公司
• 主分類號: G01N1/28
• 分類號: G01N1/28;B82B3/00;B82Y40/00
• 代理公司: 北京中譽威圣知識產權代理有限公司 11279
• 代理人: 李曉康;俞佳

本發明公開了一種IC產品的樣品截面的納米級高精度制備方法，包括如下步驟：S1.將所述IC產品的樣品注塑或者粘貼在陪片上，得到待研磨樣品，對待研磨樣品進行初步觀察，并對待測區域進行標記；S2.采用粗砂紙對待研磨樣品進行粗磨處理，得到粗磨樣品；S3.確認粗磨樣品的最終研磨位置和樣品狀態；S4.若樣品狀態不符合試驗需求，則采用細砂紙對粗磨樣品進行精磨處理；S5.對符合試驗需求的細磨樣品或粗磨樣品進行清洗、吹干處理，得到待FIB處理樣品；S6.將待FIB處理樣品放置于FIB樣品室中，調整FIB設備的樣品臺高度和旋轉角度；S7.調整FIB設備的電壓和電流參數進行截面精修處理，完成樣品截面制備。本發明的制備方法效率高，精度高，截面樣品辨識度可達納米級。

技術領域

本發明屬于芯片技術領域，涉及一種IC產品截面的納米級高精度制備方法。

背景技術

隨著集成電路高集成化、精細化、輕薄化的快速發展，芯片的工藝尺寸不斷縮小、封裝密度不斷提高。針對尺寸小、工藝復雜的高端產品，高精度的樣品處理技術是深入研究樣品結構及材料的保障。觀察樣品的層次結構及各層膜厚度都需要制備高質量的樣品截面(如觀察界面金屬件化合物IMC的生長情況及其可靠性試驗前后的變化、評判TSV(ThroughSillicon Via，硅通孔)通孔的工藝質量以及研究填充料的金相結構等)。

目前，制備樣品界面多采用手動研磨的方式，并輔以化學試劑處理。手動研磨需要先將樣品用環氧樹脂(或牙托粉等材料)注塑或附上陪片，再利用不同型號的砂紙對樣品進行粗磨、細磨和拋光，直至磨拋至目標位置。大號砂紙磨刨速度快，前期可快速將樣品處理到目標位置附近；小號砂紙磨刨速度慢，精度高，用于接近目標位置的截面精修，去除大號砂紙或研磨顆粒造成的劃痕。若截面的每層之間的界面不清晰，有時會輔以化學試劑腐蝕處理，以便于后續觀察。由此可見，手動研磨的方式存在耗時長、效率低、精度差的問題。

聚焦離子束設備的高能離子束具有樣品加工能力，聚焦離子束設備通常用來制備縱切面。該設備多用于芯片內部小區域(某一個或幾個晶體管)的截面制備，位置定位準確，截面質量好，無劃痕。而手動研磨處理的封裝級產品，要處理的截面區域大，選用聚焦離子束處理則耗時長，而用于產生離子束的離子源是昂貴的耗材，所以選用聚焦離子束設備制備大區域截面從經濟的角度考慮并不可取。

傳統的手動研磨制備得到的截面，由于研磨步進精度難以控制，給準確處理到目標位置造成一定的難度，同時很難將劃痕去除干凈，去劃痕的過程需要花費很大精力反復調換砂紙型號進行研磨。即使劃痕去除干凈，由于各層材料的延展性差別，硬度小的材料就會在研磨應力作用下被延展開，從而掩蓋原有各層的界面，無法準確判斷及測量各層材料的厚度，因此會造成測試結果誤差大不精確的問題。而利用化學試劑處理截面，可能會有過腐蝕或腐蝕強度不足，導致無法精確觀察截面。

另外，通常手動研磨采用的砂紙，最小的研磨顆粒也在微米級，故此方式得到的截面根本無法清楚觀察納米尺寸厚度的層結構，這種研磨精度的限制越來越不適用于集成電路精細化的發展趨勢。打線與芯片Pad之間的IMC、TSV通孔填充Cu材料的金相結構用這種傳統的研磨方式已經無法得到。

公開于該背景技術部分的信息僅僅旨在增加對本發明的總體背景的理解，而不應當被視為承認或以任何形式暗示該信息構成已為本領域一般技術人員所公知的現有技術。

發明內容

本發明的目的在于提供一種IC產品的樣品截面的納米級高精度制備方法，從而克服現有技術的制備方法耗時長、效率低、精度低的問題。