[发明专利]半导体器件失效分析样品制作方法及分析方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，特别涉及半导体器件失效分析样品制作方法及分析方法。

背景技术

对于半导体器件的大规模生产，期望能够提供可靠的工艺技术。用于改善工艺技术的可靠性和稳定性的过程包括设计半导体器件、制造半导体器件的样品和测试所述样品的步骤。半导体器件的失效分析是对改善过程的反馈过程，涉及发现和纠正缺陷的根源以克服由缺陷产生的问题。

适当的失效分析对于改善半导体器件的质量是关键的。不正确的失效分析可能加长开发和提升半导体器件产品所需的周期。一般地，失效分析包括外部检查、非破坏性分析、电性能检测、破坏性分析等。

随着半导体器件集成度的提高，形成半导体器件的元件结构变成三维的复杂结构，以便在限定的区域内获得足够大的容量。半导体器件复杂度的增加，使得仅仅通过外部检查或电性能检测等方法并不能准确分析出失效的根源，这就要求采用高级剥层处理技术打开半导体封装件及去除待测晶片上的覆层，例如硅层、氧化层，以暴露出半导体器件的叠层结构的失效情况。

在公开号为CN101769876A的中国专利中公开了一种实现在晶片的正背面分别进行一次失效分析的失效分析方法，包括：提供待测的半导体器件，所述半导体器件包括晶片和封装覆层；在封装覆层的一侧形成暴露晶片正面的开口；在暴露的晶片正面进行失效分析；填充所述开口；在封装覆层的另一侧进行研磨直至暴露晶片背面；在暴露的晶片背面进行失效分析。利用上述失效分析方法可以提高失效分析的准确性，增强了失效分析的效果，改善了晶片的利用率。

图1为在晶片的正、背面进行失效分析的原理图。如图1所示，待测晶片包括衬底001和形成在衬底001表面的功能层，所述功能层内包含多个信息单元(未示出)，信息单元可以是能够独立工作的任何单元，比如晶体管、二极管或者电阻等。信息单元通过金属线004与外部进行信息交换，不同的信息单元与不同的金属线004相电连接。在对晶片进行失效分析的时候，探测装置的探针与将金属线004引出晶片的引线(未示出)建立电连接，从而在所述与同一信息单元相电连接的金属线004两端加电压，使金属线004内形成如箭头I所示的电流，并保持电压大小不变，然后用一束激光扫描金属线004，激光002照射在金属线004上形成光斑003，激光会对金属线004加热，使得形成光斑003的区域温度升高，从而对应区域电阻发生变化，使得探测到的电流发生变化。图1中两束激光004仅用于示意可以分别在晶片的正面或者背面进行扫描测试，特此说明。在激光扫描金属线过程中，如果扫描到某一点时，探测到的电流发生异常，则证明对应点发生异常。

但是随着半导体器件集成度的提高，半导体内信息单元的密度也不断增加，通常会采用引线将金属线004与引线框架的管脚电连接，且多条引线与引线框架的同一管脚相连接。如图2所示，101为待测试的晶片，102为引线框架(未示出)的管脚，103为引线，为了绘图简便，在图2中仅示出部分管脚和引线。如果按照上述专利提供的方法，暴露晶片的正面或者背面并进行失效分析，在去除引脚框架之后，测试终端就成了各引线。比如，有四条引线与引线框架同一管脚相连接，那么在去除引线框架之后，两端各有4个测试终端，因为难以识别同一条引线的两个终端，所以为了探测四条引线是否有缺陷，需要进行多次测试。从而，由于测试终端数目多而增加测试的复杂度，降低效率。

此外，在用机械研磨的方法暴露晶片背面的过程中，不可避免的会对晶片造成损伤，从而破坏晶片。

发明内容

本发明解决的问题是提供一种高效的半导体器件失效分析样品制作方法和分析方法。

为解决上述问题，本发明提供一种半导体器件失效分析样品的制作方法，包含：

提供待测的半导体器件，所述半导体器件包括晶片和封装覆层；

去除晶片背面的封装覆层，直至暴露晶片焊垫；

去除晶片焊垫；

去除晶片背面的封装覆层，暴露引脚框架，不暴露晶片内的引线。

优选地，四条引线连接在引线框架同一管脚上。

优选地，所述引脚框架的材料为铜，表面镀有金属镍。

优选地，所述晶片焊垫的材料是金属铜。

优选地，所述去除晶片焊垫步骤中使用的是浓度为70％的硝酸溶液。

优选地，所述去除晶片焊垫的步骤还包括去除晶片焊垫表面的银胶层的步骤。

优选地，采用机械研磨的方法去除晶片背面的封装覆层。

优选地，用机械研磨的方法去除晶片背面的封装覆层用的是水砂纸。