芯片失效分析方法与流程

本申请涉及半导体，特别是涉及一种芯片失效分析方法。

背景技术：

1、在做芯片失效分析时，需要先定位出失效的位置，再做具体的缺陷解析。失效定位的目的就是要找到缺陷在芯片内的物理位置，这是整个分析过程中非常关键的一个步骤，如果失效定位不准确，将会导致后续的分析结果出现较大偏差。

2、芯片通常固定在塑封体内，塑封体能够起到安放、固定、密封、保护芯片和增强电热性能的作用。在做芯片失效分析时，需要将芯片开封，即去除掉覆盖在表面的塑封体，裸露出芯片内部的器件功能结构层。开封一般采用激光镭射和化学滴酸腐蚀等方法，具体例如，先采用激光开封机对芯片塑封体进行预开封，然后将酸液缓慢地滴在芯片表面使得剩余的塑封体被酸液腐蚀而去除。这个过程速度缓慢，流程时间较长，并且如果开封过程中造成芯片内部功能结构层受损，还会影响失效定位的准确性。

3、现有技术通常可以选择在芯片正面进行失效分析或者在芯片背面进行失效分析，这两种方式各有优缺点。在芯片正面进行失效分析的流程是：对芯片正面进行开封，然后做芯片正面去层，如去除芯片正面的钝化层和金属层，接下来在正面做失效定位，最后在正面做具体的失效分析。在芯片背面进行失效分析的流程是：对芯片背面进行开封，然后做芯片背面去层，如去除芯片背面的金属层，接下来在背面做失效定位，最后在背面做具体的失效分析。开封过程中造成芯片内部功能结构层受损，主要容易发生在正面失效分析中，位于芯片正面的钝化层的材料性质与塑封体接近，去除塑封体时容易导致钝化层受到破坏，造成故障模式(fail mode)发生改变。此外，正面失效分析需要去除芯片正面的塑封体、钝化层和金属层，待测芯片结构被破坏会引入干扰因子，这也会导致故障模式改变。最终导致失效定位不准确。而如果选择背面失效分析，由于失效位置的标记形成在芯片背面，最后在背面做具体的失效分析时，其精度远低于正面分析。可以理解地，如对重复元胞构成的分立器件芯片而言，定位的目标是要能确认出失效的单个元胞，这在芯片正面是容易实现的，但在芯片背面，由于没有与各元胞对应的图案，因此往往只能根据标记大致确定失效元胞，难以实现高精度分析。

技术实现思路

1、有鉴于此，本申请实施例为解决背景技术中存在的至少一个问题而提供一种芯片失效分析方法。

2、具体地，所述方法包括：

3、对芯片的背面进行开封；

4、在所述芯片的背面做失效定位并在定位到的失效位置处形成背面标记；

5、对所述芯片的正面进行开封；

6、利用光透过开封后的所述芯片，使所述背面标记在所述芯片的正面显现，并在所述芯片的正面形成与所述背面标记位置重合的正面标记；

7、利用所述正面标记对芯片的正面进行物理失效分析。

8、在一可选实施方式中，所述使所述背面标记在所述芯片的正面显现，包括：

9、利用位于所述芯片的正面一侧的光学显微镜观测所述芯片，调节所述光学显微镜的焦距以使所述光学显微镜聚焦在所述芯片的背面，移动所述光学显微镜的观测区域，查找所述背面标记；

10、在能够观察到所述背面标记的位置处，调节所述光学显微镜的焦距以使所述光学显微镜聚焦在所述芯片的正面。

11、在一可选实施方式中，所述在所述芯片的正面形成与背面标记位置重合的正面标记，包括：

12、利用激光照射以形成所述正面标记。

13、在一可选实施方式中，在所述对芯片的背面进行开封后，且在所述利用光透过开封后的所述芯片前，所述方法还包括：

14、去除所述芯片的背面金属层。

15、在一可选实施方式中，在所述对所述芯片的正面进行开封后，且在所述利用光透过开封后的所述芯片前，所述方法还包括：

16、去除所述芯片的正面金属层。

17、在一可选实施方式中，所述对所述芯片的正面进行开封，包括：

18、将所述芯片浸泡到开封所需的腐蚀液中。

19、在一可选实施方式中，所述利用光透过开封后的所述芯片，包括：

20、对应于所述芯片的衬底材料为碳化硅，利用可见光照射开封后的所述芯片。

21、在一可选实施方式中，所述利用光透过开封后的所述芯片，包括：

22、对应于所述芯片的衬底材料为硅，利用红外光照射开封后的所述芯片。

23、在一可选实施方式中，在形成所述正面标记后，所述方法还包括：在所述正面对所述芯片进行物理失效分析。

24、本申请实施例所提供的芯片失效分析方法，包括：对芯片的背面进行开封；在芯片的背面做失效定位并在定位到的失效位置处形成背面标记；对芯片的正面进行开封；利用光透过开封后的芯片，使背面标记在芯片的正面显现，并在芯片的正面形成与背面标记位置重合的正面标记；利用正面标记对芯片的正面进行物理失效分析。由于失效定位是在芯片的背面完成的，在失效定位前，芯片正面的塑封体和内部功能结构层得到完整保留，因而芯片的故障模式未被改变，失效定位结果准确；通过利用光透过开封后的芯片，在正面查找能够观察到背面标记的位置，进而形成正面标记，从而可以实现高精度分析。

25、本申请附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本申请的实践了解到。

技术特征：

1.一种芯片失效分析方法，其特征在于，所述方法包括：

2.根据权利要求1所述的芯片失效分析方法，其特征在于，所述使所述背面标记在所述芯片的正面显现，包括：

3.根据权利要求1或2所述的芯片失效分析方法，其特征在于，所述在所述芯片的正面形成与背面标记位置重合的正面标记，包括：

4.根据权利要求1所述的芯片失效分析方法，其特征在于，在所述对芯片的背面进行开封后，且在所述利用光透过开封后的所述芯片前，所述方法还包括：

5.根据权利要求1所述的芯片失效分析方法，其特征在于，在所述对所述芯片的正面进行开封后，且在所述利用光透过开封后的所述芯片前，所述方法还包括：

6.根据权利要求1所述的芯片失效分析方法，其特征在于，所述对所述芯片的正面进行开封，包括：

7.根据权利要求1所述的芯片失效分析方法，其特征在于，所述利用光透过开封后的所述芯片，包括：

8.根据权利要求1所述的芯片失效分析方法，其特征在于，所述利用光透过开封后的所述芯片，包括：

技术总结
本申请实施例涉及一种芯片失效分析方法，包括：对芯片的背面进行开封；在芯片的背面做失效定位并在定位到的失效位置处形成背面标记；对芯片的正面进行开封；利用光透过开封后的芯片，使背面标记在芯片的正面显现，并在芯片的正面形成与背面标记位置重合的正面标记；利用正面标记对芯片的正面进行物理失效分析。本申请实施例提供的芯片失效分析方法，失效定位结果准确，可以实现高精度分析。

技术研发人员：王志明,朱军号,刘金辉,俞添俊,罗昌平,许清秀
受保护的技术使用者：中芯越州集成电路制造（绍兴）有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12