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1、(10)申请公布号 CN 102192849 A (43)申请公布日 2011.09.21 CN 102192849 A *CN102192849A* (21)申请号 201010120774.X (22)申请日 2010.03.08 G01N 1/28(2006.01) G01N 1/32(2006.01) (71)申请人 北大方正集团有限公司 地址 100871 北京市海淀区成府路 298 号方 正大厦 9 层 申请人 深圳方正微电子有限公司 (72)发明人 金波 (74)专利代理机构 北京同达信恒知识产权代理 有限公司 11291 代理人 黄志华 (54) 发明名称 半导体芯片切片材料及。
2、其制备和应用 (57) 摘要 本发明涉及半导体芯片切片材料及其制备和 应用。本发明提供一种半导体芯片切片材料， 所 述半导体芯片切片材料为三明治结构， 待测半导 体芯片构成该三明治结构的中间层， 该三明治结 构的两侧层分别由 Si 衬底晶圆构成， 该三明治结 构的中间层与两侧层之间用粘接无机非金属的粘 结剂粘结。本发明还提供制备上述半导体芯片切 片材料的方法。本发明进一步提供上述半导体芯 片切片材料在制备半导体芯片切片中的应用。本 发明提供的半导体芯片切片材料制备的半导体芯 片切片的电镜观测效果好， 不需要模具， 不需要树 脂， 由于研磨抛光截面面积小， 从而使研磨抛光耗 材消耗量小， 样品制。
3、作时间短， 样品制作材料成本 低， 而且在制备过程中可以产生更少的研磨废物。 (51)Int.Cl. (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书 1 页 说明书 3 页 CN 102192855 A1/1 页 2 1. 一种半导体芯片切片材料， 其特征在于， 所述半导体芯片切片材料为三明治结构， 待 测半导体芯片构成该三明治结构的中间层， 该三明治结构的两侧层分别由 Si 衬底晶圆构 成， 该三明治结构的中间层与两侧层之间用粘接无机非金属的粘结剂粘结。 2. 根据权利要求 1 所述半导体芯片切片材料， 其特征在于， 所述两侧层的 Si 衬底晶圆 为报废的半导体芯片。。
4、 3. 根据权利要求 1 所述半导体芯片切片材料， 其特征在于， 所述粘接无机非金属的胶 水为热固性环氧树脂粘结剂。 4. 根据权利要求 3 所述半导体芯片切片材料， 其特征在于， 所述粘接无机非金属的胶 水为 Allied 公司生产的 EpoxyBond 110 胶水。 5. 制备权利要求 1 所述半导体芯片切片材料的方法， 其特征在于， 包括如下步骤 ： 在待测半导体芯片两侧用粘接无机非金属的粘结剂粘结胶水粘接 Si 衬底晶圆， 构成 三明治结构， 待测半导体芯片构成该三明治结构的中间层， 该三明治结构的两侧层分别由 Si 衬底晶圆构成。 6. 根据权利要求 5 所述制备半导体芯片切片材料。
5、的方法， 其特征在于， 所述两侧层的 Si 衬底晶圆为报废的半导体芯片。 7. 根据权利要求 5 所述制备半导体芯片切片材料的方法， 其特征在于， 所述粘接无机 非金属的胶水为热固性环氧树脂粘结剂。 8. 根据权利要求 7 所述制备半导体芯片切片材料的方法， 其特征在于， 所述粘接无机 非金属的胶水为 Allied 公司生产的 EpoxyBond 110 胶水。 9. 权利要求 1-4 任意一项所述半导体芯片切片材料在制备半导体芯片切片中的应用。 权 利 要 求 书 CN 102192849 A CN 102192855 A1/3 页 3 半导体芯片切片材料及其制备和应用 技术领域 0001 。
6、本发明涉及半导体芯片切片材料及其制备和应用 背景技术 0002 半导体芯片(即以单晶Si为衬底的表面具有集成电路的晶圆， 以下称为半导体芯 片 ) 切片制备方法是一种采用破坏性手段制备用于观察半导体芯片剖面结构的切片制备 方法， 利用该方法制备的切片， 可以较清楚的观察到产品剖面结构， 为产品生产和分析提供 支持， 广泛应用于半导体生产、 检验、 检测和测试等领域。 0003 半导体芯片在生产或检测过程中， 如产品的失效、 工艺的改进和新产品的开发， 都 需要对某些特定位置观察内部结构。一般情况下， 通过切片的方法来实现观察特定位置内 部结构的目的。 对该特定位置切片， 然后对此特定位置进行扫。
7、描电子显微镜观察， 即可观察 此特定位置的详细的内部结构， 如各个层次的厚度和形貌。该切片材料可广泛用于半导体 生产工艺的监控、 制程异常的分析、 半导体芯片成品的分析、 检测、 检验和测试领域。 0004 传统的半导体芯片切片制备方法为， 将需要切片的半导体芯片切割至合适大小， 然后将切割好的半导体芯片放入模具内固定好， 再往模具内倒入镶嵌树脂进行浇铸。为避 免镶嵌树脂内部以及与半导体芯片粘接处产生气泡 ( 该气泡将会影响半导体切片材料的 制备)， 所以某些场合下需要对已浇铸好的模具抽真空来消除气泡的产生。 等镶嵌树脂充分 固化 ( 分为常温和加热两种固化方式 ) 后 ( 约 2-8 小时 。
8、)， 从模具内取出半导体芯片镶嵌 体， 然后将该镶嵌体然后进行研磨， 该步骤包括研磨颗粒由大到小的砂纸逐级研磨或含研 磨颗粒由大到小的不同悬浮液逐级研磨， 然后再用抛光液或抛光粉抛光， 最后在金相显微 镜下观察或在扫描电子显微镜下观察。该方法在多种文献中可见， 如， Emerson、 Buehler 公 司出版的 试样科学制备技术 ( 中文译本 )， ISBN 编号 ： 0-9752898-0-2。该方法的缺点在 于 ： 树脂消耗量大、 固化时间长、 研磨抛光耗材消耗量大、 需要模具等。 发明内容 0005 为克服现有技术中半导体芯片切片制备方法存在的， 树脂消耗量大、 固化时间长、 研磨抛光。
9、耗材消耗量大、 需要模具等缺陷， 本发明提供一种半导体芯片切片材料及其制备 方法。 0006 本发明的技术方案如下 ： 0007 本发明提供一种半导体芯片切片材料， 所述半导体芯片切片材料为三明治结构， 待测半导体芯片构成该三明治结构的中间层， 该三明治结构的两侧层分别由 Si 衬底晶圆 构成， 该三明治结构的中间层与两侧层之间用粘接无机非金属的粘结剂粘结。 0008 作为优化， 所述两侧层的 Si 衬底晶圆为报废的半导体芯片。 0009 作为优化， 所述粘接无机非金属的胶水为热固性环氧树脂粘结剂， 具体为 Allied 公司生产的 EpoxyBond 110 胶水。 0010 本发明还提供制。
10、备上述半导体芯片切片材料的方法， 包括如下步骤 ： 说 明 书 CN 102192849 A CN 102192855 A2/3 页 4 0011 在待测半导体芯片两侧用粘接无机非金属的粘结剂粘结 Si 衬底晶圆， 构成三明 治结构， 待测半导体芯片构成该三明治结构的中间层， 该三明治结构的两侧层分别由 Si 衬 底晶圆构成。 0012 作为优化， 所述两侧层的 Si 衬底晶圆为报废的半导体芯片。 0013 作为优化， 所述粘接无机非金属的胶水为热固性环氧树脂粘结剂， 具体为 Allied 公司生产的 EpoxyBond 110 胶水。 0014 本发明进一步提供上述半导体芯片切片材料在制备半。
11、导体芯片切片中的应用。 0015 本发明所实现的有益效果如下 ： 0016 本发明采用两片 Si 衬底晶圆将需切片的半导体芯片 ( 待测半导体芯片 ) 夹在中 间， 并用热固性环氧树脂粘结剂粘接 Si 衬底晶圆与待测半导体芯片， 然后进行研磨抛光。 本发明提供的半导体芯片切片材料制备的半导体芯片切片的电镜观测效果好。 该方法不需 要模具， 不需要树脂， 由于研磨抛光截面面积小， 从而使研磨抛光耗材消耗量小， 样品制作 时间短， 样品制作材料成本低， 而且在制备过程中可以产生更少的研磨废物， 对设备运行有 好处， 若每月制备 100 个样品计， 则每月可以节省树脂及研磨耗材约 RMB2500 元。
12、， 至少可节 省费用 80， 节省时间约 50 小时， 而研磨抛光效果无明显差别。 具体实施方式 0017 本发明所称半导体芯片是指以单晶 Si 为衬底的表面具有集成电路的晶圆， 为 Si 衬底晶圆厂所生产出来的成品或半成品。 0018 实施例 1 ： 0019 本实施例中， 半导体芯片切片材料的制备方法为 ： 0020 1. 选择两片报废的 Si 衬底晶圆， 切割至其大小略大于待测半导体芯片 ； 0021 2. 用 Allied 公司生产的 EpoxyBond 110 胶水 ( 属于热固性胶黏剂中的环氧树脂 胶粘剂 ) 将待测半导体芯片固定在上述两片报废的 Si 衬底晶圆之间。固化时间为 1。
13、25、 15 分钟。 0022 本实施例所制备的半导体芯片切片材料的应用 ： 0023 本实施例所制备的半导体芯片切片材料固定至夹具， 进行研磨和抛光， 制备成半 导体芯片切片。 0024 研磨和抛光步骤具体如下 ： 0025 1. 依次用研磨颗粒由大到小的砂纸逐级研磨或含不同研磨颗粒大小的悬浮液逐 级研磨， 研磨颗粒粒径依次为 80um， 35um， 22um， 15um， 10um， 5um。 0026 2. 用抛光材料进行抛光， 较常见的抛光材料为含抛光颗粒粒径为 0.05um 或 0.06um 的二氧化硅胶体悬浮液， 三氧化二铝粉体或三氧化二铝悬浮液。 0027 在金相显微镜下或在扫描。
14、电子显微镜下观察测量本实施例所制备的半导体芯片 切片， 待测半导体芯片的结构清晰可见， 能满足半导体生产、 检验、 检测、 测试等领域的需 要。 0028 实施例 2 ： 0029 本实施例中， 半导体芯片切片材料的制备方法为 ： 0030 1. 选择两片报废的 Si 衬底晶圆， 切割至其大小略大于待测半导体芯片 ； 说 明 书 CN 102192849 A CN 102192855 A3/3 页 5 0031 2.用Loctite公司生产的快干胶401胶水(属于热固性胶粘剂中的丙烯酸树脂胶 粘剂 ) 将待测半导体芯片固定在两片报废的 Si 衬底晶圆之间。常温下固化 5 分钟。 0032 本实。
15、施例所制备的半导体芯片切片材料的应用 ： 0033 本实施例所制备的半导体芯片切片材料固定至夹具， 进行研磨和抛光， 制备成半 导体芯片切片。 0034 研磨和抛光步骤具体如下 ： 0035 1. 依次用研磨颗粒由大到小的砂纸逐级研磨或含不同研磨颗粒大小的悬浮液逐 级研磨， 研磨颗粒粒径依次为 80um， 35um， 22um， 15um， 10um， 5um。 0036 2. 用抛光材料， 较常见的含抛光颗粒粒径为 0.05um 或 0.06um 的二氧化硅胶体悬 浮液， 三氧化二铝粉体或三氧化二铝悬浮液， 进行抛光。 0037 对本实施例所制备的半导体芯片切片进行电镜观察， 可见样品边缘破。
16、损。 0038 实施例 3 ： 0039 本实施例中， 半导体芯片切片材料的制备方法为 ： 0040 1. 选择两片报废的 Si 衬底晶圆， 切割至其大小略大于待测半导体芯片 ； 0041 2. 在 200条件下， 1 分钟内将 Allied 公司提供的石蜡 ( 属于热塑性胶粘剂 ) 涂 覆在所要粘接表面。冷却后即将待测半导体芯片固定在两片报废的 Si 衬底晶圆之间。 0042 本实施例所制备的半导体芯片切片材料的应用 ： 0043 本实施例所制备的半导体芯片切片材料固定至夹具， 进行研磨和抛光， 制备成半 导体芯片切片。 0044 研磨和抛光步骤具体如下 ： 0045 1. 依次用研磨颗粒由。
17、大到小的砂纸逐级研磨或含不同研磨颗粒大小的悬浮液逐 级研磨， 研磨颗粒粒径依次为 80um， 35um， 22um， 15um， 10um， 5um。 0046 2. 用抛光材料， 较常见的含抛光颗粒粒径为 0.05um 或 0.06um 的二氧化硅胶体悬 浮液， 三氧化二铝粉体或三氧化二铝悬浮液， 进行抛光。 0047 对本实施例所制备的半导体芯片切片进行电镜观察， 可见样品表面有较大的凹 坑， 以及表面附着较多的颗粒。 0048 显然， 本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精 神和范围。这样， 倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围 之内， 则本发明也意图包含这些改动和变型在内。 说 明 书 CN 102192849 A 。