專利名稱：半導體芯片切片材料及其制備和應用的制作方法
技術領域：
本發明涉及半導體芯片切片材料及其制備和應用
背景技術：
半導體芯片(即以單晶Si為襯底的表面具有集成電路的晶圓，以下稱為半導體芯片)切片制備方法是一種采用破壞性手段制備用于觀察半導體芯片剖面結構的切片制備方法，利用該方法制備的切片，可以較清楚的觀察到產品剖面結構，為產品生產和分析提供支持，廣泛應用于半導體生產、檢驗、檢測和測試等領域。半導體芯片在生產或檢測過程中，如產品的失效、工藝的改進和新產品的開發，都需要對某些特定位置觀察內部結構。一般情況下，通過切片的方法來實現觀察特定位置內部結構的目的。對該特定位置切片，然后對此特定位置進行掃描電子顯微鏡觀察，即可觀察此特定位置的詳細的內部結構，如各個層次的厚度和形貌。該切片材料可廣泛用于半導體生產工藝的監控、制程異常的分析、半導體芯片成品的分析、檢測、檢驗和測試領域。傳統的半導體芯片切片制備方法為，將需要切片的半導體芯片切割至合適大小， 然后將切割好的半導體芯片放入模具內固定好，再往模具內倒入鑲嵌樹脂進行澆鑄。為避免鑲嵌樹脂內部以及與半導體芯片粘接處產生氣泡(該氣泡將會影響半導體切片材料的制備)，所以某些場合下需要對已澆鑄好的模具抽真空來消除氣泡的產生。等鑲嵌樹脂充分固化(分為常溫和加熱兩種固化方式)后(約2-8小時)，從模具內取出半導體芯片鑲嵌體，然后將該鑲嵌體然后進行研磨，該步驟包括研磨顆粒由大到小的砂紙逐級研磨或含研磨顆粒由大到小的不同懸浮液逐級研磨，然后再用拋光液或拋光粉拋光，最后在金相顯微鏡下觀察或在掃描電子顯微鏡下觀察。該方法在多種文獻中可見，如，EmersoruBuehler公司出版的《試樣科學制備技術》(中文譯本)，ISBN編號0-9752898-0-2。該方法的缺點在于樹脂消耗量大、固化時間長、研磨拋光耗材消耗量大、需要模具等。
發明內容
為克服現有技術中半導體芯片切片制備方法存在的，樹脂消耗量大、固化時間長、 研磨拋光耗材消耗量大、需要模具等缺陷，本發明提供一種半導體芯片切片材料及其制備方法。本發明的技術方案如下本發明提供一種半導體芯片切片材料，所述半導體芯片切片材料為三明治結構， 待測半導體芯片構成該三明治結構的中間層，該三明治結構的兩側層分別由Si襯底晶圓構成，該三明治結構的中間層與兩側層之間用粘接無機非金屬的粘結劑粘結。作為優化，所述兩側層的Si襯底晶圓為報廢的半導體芯片。作為優化，所述粘接無機非金屬的膠水為熱固性環氧樹脂粘結劑，具體為Allied 公司生產的EpoxyBond 110膠水。本發明還提供制備上述半導體芯片切片材料的方法，包括如下步驟
在待測半導體芯片兩側用粘接無機非金屬的粘結劑粘結Si襯底晶圓，構成三明治結構，待測半導體芯片構成該三明治結構的中間層，該三明治結構的兩側層分別由Si襯底晶圓構成。作為優化，所述兩側層的Si襯底晶圓為報廢的半導體芯片。作為優化，所述粘接無機非金屬的膠水為熱固性環氧樹脂粘結劑，具體為Allied 公司生產的EpoxyBond 110膠水。本發明進一步提供上述半導體芯片切片材料在制備半導體芯片切片中的應用。本發明所實現的有益效果如下本發明采用兩片Si襯底晶圓將需切片的半導體芯片(待測半導體芯片)夾在中間，并用熱固性環氧樹脂粘結劑粘接Si襯底晶圓與待測半導體芯片，然后進行研磨拋光。 本發明提供的半導體芯片切片材料制備的半導體芯片切片的電鏡觀測效果好。該方法不需要模具，不需要樹脂，由于研磨拋光截面面積小，從而使研磨拋光耗材消耗量小，樣品制作時間短，樣品制作材料成本低，而且在制備過程中可以產生更少的研磨廢物，對設備運行有好處，若每月制備100個樣品計，則每月可以節省樹脂及研磨耗材約RMB2500元，至少可節省費用80%，節省時間約50小時，而研磨拋光效果無明顯差別。
具體實施例方式本發明所稱半導體芯片是指以單晶Si為襯底的表面具有集成電路的晶圓，為Si 襯底晶圓廠所生產出來的成品或半成品。實施例1 本實施例中，半導體芯片切片材料的制備方法為1.選擇兩片報廢的Si襯底晶圓，切割至其大小略大于待測半導體芯片；2.用Allied公司生產的EpoxyBond 110膠水(屬于熱固性膠黏劑中的環氧樹脂膠粘劑)將待測半導體芯片固定在上述兩片報廢的Si襯底晶圓之間。固化時間為125°C、 15分鐘。本實施例所制備的半導體芯片切片材料的應用本實施例所制備的半導體芯片切片材料固定至夾具，進行研磨和拋光，制備成半導體芯片切片。研磨和拋光步驟具體如下1.依次用研磨顆粒由大到小的砂紙逐級研磨或含不同研磨顆粒大小的懸浮液逐級研磨，研磨顆粒粒徑依次為80um，35um, 22um, 15um, IOum, 5um。2.用拋光材料進行拋光，較常見的拋光材料為含拋光顆粒粒徑為0. 05um或 0. 06um的二氧化硅膠體懸浮液，三氧化二鋁粉體或三氧化二鋁懸浮液。在金相顯微鏡下或在掃描電子顯微鏡下觀察測量本實施例所制備的半導體芯片切片，待測半導體芯片的結構清晰可見，能滿足半導體生產、檢驗、檢測、測試等領域的需要。實施例2 本實施例中，半導體芯片切片材料的制備方法為1.選擇兩片報廢的Si襯底晶圓，切割至其大小略大于待測半導體芯片；
2.用Loctite公司生產的快干膠401膠水(屬于熱固性膠粘劑中的丙烯酸樹脂膠粘劑)將待測半導體芯片固定在兩片報廢的Si襯底晶圓之間。常溫下固化5分鐘。本實施例所制備的半導體芯片切片材料的應用本實施例所制備的半導體芯片切片材料固定至夾具，進行研磨和拋光，制備成半導體芯片切片。研磨和拋光步驟具體如下1.依次用研磨顆粒由大到小的砂紙逐級研磨或含不同研磨顆粒大小的懸浮液逐級研磨，研磨顆粒粒徑依次為80um，35um, 22um, 15um, IOum, 5um。2.用拋光材料，較常見的含拋光顆粒粒徑為0. 05um或0. 06um的二氧化硅膠體懸
浮液，三氧化二鋁粉體或三氧化二鋁懸浮液，進行拋光。對本實施例所制備的半導體芯片切片進行電鏡觀察，可見樣品邊緣破損。實施例3 本實施例中，半導體芯片切片材料的制備方法為1.選擇兩片報廢的Si襯底晶圓，切割至其大小略大于待測半導體芯片；2.在200°C條件下，1分鐘內將Allied公司提供的石蠟(屬于熱塑性膠粘劑)涂覆在所要粘接表面。冷卻后即將待測半導體芯片固定在兩片報廢的Si襯底晶圓之間。本實施例所制備的半導體芯片切片材料的應用本實施例所制備的半導體芯片切片材料固定至夾具，進行研磨和拋光，制備成半導體芯片切片。研磨和拋光步驟具體如下1.依次用研磨顆粒由大到小的砂紙逐級研磨或含不同研磨顆粒大小的懸浮液逐級研磨，研磨顆粒粒徑依次為80um，35um, 22um, 15um, IOum, 5um。2.用拋光材料，較常見的含拋光顆粒粒徑為0. 05um或0. 06um的二氧化硅膠體懸
浮液，三氧化二鋁粉體或三氧化二鋁懸浮液，進行拋光。對本實施例所制備的半導體芯片切片進行電鏡觀察，可見樣品表面有較大的凹坑，以及表面附著較多的顆粒。顯然，本領域的技術人員可以對本發明進行各種改動和變型而不脫離本發明的精神和范圍。這樣，倘若本發明的這些修改和變型屬于本發明權利要求及其等同技術的范圍之內，則本發明也意圖包含這些改動和變型在內。
權利要求
1.一種半導體芯片切片材料，其特征在于，所述半導體芯片切片材料為三明治結構，待測半導體芯片構成該三明治結構的中間層，該三明治結構的兩側層分別由Si襯底晶圓構成，該三明治結構的中間層與兩側層之間用粘接無機非金屬的粘結劑粘結。
2.根據權利要求1所述半導體芯片切片材料，其特征在于，所述兩側層的Si襯底晶圓為報廢的半導體芯片。
3.根據權利要求1所述半導體芯片切片材料，其特征在于，所述粘接無機非金屬的膠水為熱固性環氧樹脂粘結劑。
4.根據權利要求3所述半導體芯片切片材料，其特征在于，所述粘接無機非金屬的膠水為Allied公司生產的EpoxyBond 110膠水。
5.制備權利要求1所述半導體芯片切片材料的方法，其特征在于，包括如下步驟在待測半導體芯片兩側用粘接無機非金屬的粘結劑粘結膠水粘接Si襯底晶圓，構成三明治結構，待測半導體芯片構成該三明治結構的中間層，該三明治結構的兩側層分別由 Si襯底晶圓構成。
6.根據權利要求5所述制備半導體芯片切片材料的方法，其特征在于，所述兩側層的 Si襯底晶圓為報廢的半導體芯片。
7.根據權利要求5所述制備半導體芯片切片材料的方法，其特征在于，所述粘接無機非金屬的膠水為熱固性環氧樹脂粘結劑。
8.根據權利要求7所述制備半導體芯片切片材料的方法，其特征在于，所述粘接無機非金屬的膠水為Allied公司生產的EpoxyBond 110膠水。
9.權利要求1-4任意一項所述半導體芯片切片材料在制備半導體芯片切片中的應用。
全文摘要
本發明涉及半導體芯片切片材料及其制備和應用。本發明提供一種半導體芯片切片材料，所述半導體芯片切片材料為三明治結構，待測半導體芯片構成該三明治結構的中間層，該三明治結構的兩側層分別由Si襯底晶圓構成，該三明治結構的中間層與兩側層之間用粘接無機非金屬的粘結劑粘結。本發明還提供制備上述半導體芯片切片材料的方法。本發明進一步提供上述半導體芯片切片材料在制備半導體芯片切片中的應用。本發明提供的半導體芯片切片材料制備的半導體芯片切片的電鏡觀測效果好，不需要模具，不需要樹脂，由于研磨拋光截面面積小，從而使研磨拋光耗材消耗量小，樣品制作時間短，樣品制作材料成本低，而且在制備過程中可以產生更少的研磨廢物。
文檔編號G01N1/28GK102192849SQ20101012077
公開日2011年9月21日 申請日期2010年3月8日 優先權日2010年3月8日
發明者金波 申請人:北大方正集團有限公司, 深圳方正微電子有限公司