一种芯片去层方法与流程

本发明涉及半导体检测，特别是涉及一种芯片去层方法。

背景技术：

1、在集成电路(ic)行业，随着国产替代化的不断发展，对衬底的观察已成为设计阶段的重要环节。设计人员在进行ic设计及验证时，需要仔细观察衬底尤其是衬底上feol层上晶体管的特性，衬底的观察提供了关键的信息，可用于验证设计的可行性，同时也有助于发现新的设计方案或解决方案，从而推动技术创新的进程。在量产产品的生产过程中，失效观察也是至关重要的。通过对元器件损伤的观察，可以及时发现生产中可能存在的问题，例如制造缺陷或材料损伤，从而及时采取措施进行修复或调整。这有助于提高产品质量和可靠性，减少因元器件失效而导致的成本和延迟。因此，对衬底的观察不仅在ic设计阶段具有重要意义，还在量产产品的生产过程中扮演着关键角色，为技术创新和产品质量提升提供了有力支持。

2、对于衬底上feol层的观察，需要将芯片上层的布线结构进行去除，现有的去除上层布线结构的方法，无法得到平整的形貌，难以在显微镜下获得有效图像信息。

技术实现思路

1、鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明提供一种芯片去层方法，包括如下步骤：

2、提供芯片，所述芯片包括依次堆叠的衬底、前段工艺层、中段工艺层及后段工艺层；

3、对芯片进行预处理，将芯片后段工艺层远离中段工艺层的若干层布线结构进行去除；

4、将预处理后的芯片放置于耐酸碱的烧杯中，使用化学溶液进行化学反应去除中段工艺层和后段工艺层，显露出前段工艺层；

5、进行平整度处理，涂布有机薄膜，将前段工艺层表面的高低起伏进行补偿，获得平整的表面。

6、可选地，将芯片后段工艺层远离中段工艺层的若干层布线结构进行去除，使得后段工艺层保留的布线结构的层数不超过5层。

7、可选地，涂布有机薄膜的厚度控制在300～100nm。

8、可选地，对芯片进行预处理的方法包括物理法、化学法以及机台刻蚀法。

9、可选地，物理法包括机械研磨，先将芯片固定在工作台上，然后通过研磨盘对芯片进行研磨去层。

10、可选地，化学法包括将芯片浸泡在反应溶液，反应溶液能够与后段工艺层的材料发生反应，从而实现去层。

11、可选地，机台刻蚀法包括干法刻蚀，通过等离子体进行刻蚀去层。

12、可选地，将预处理后的芯片放置于耐酸碱的烧杯中进行化学反应的时间为3～20分钟。

13、可选地，将预处理后的芯片放置于耐酸碱的烧杯中进行化学反应的化学溶液包括酸性溶液、碱性溶液中的一种，碱性溶液包括氨水、氢氧化钠等溶液中的一种，酸性溶液包括氢氟酸、硝酸、醋酸等溶液中的一种。

14、可选地，将预处理后的芯片放置于耐酸碱的烧杯中进行化学反应的过程包括：

15、首先将预处理后的芯片放置于第一化学溶液，通过第一化学溶液对位于最表层的布线结构中的金属层进行去除，然后放置于第二化学溶液，通过第二化学溶液对位于最表层的布线结构中的介质层进行去除，循环交替将整个中段工艺层和后段工艺层进行去除干净。

16、如上所述，本发明提供一种芯片去层方法，该方法先通过预处理对芯片减薄，对顶部的若干层布线结构进行去除；然后再将芯片放入烧杯中通过化学反应将中段工艺层和后段工艺层完全去除，以显露出前段工艺层。相较于将芯片放入化学溶液浸泡一次性去除后段工艺层及中段工艺层，通过本发明的预处理过程有利于提高芯片表面的平整度。因为反应过程会以边缘快中间慢的形式进行，芯片会出现不规则的边缘磨损，边缘磨损的快，中间磨损得慢，较长的反应时间会导致边缘与中间较大的高度差。因此，先经过较短时间的预处理，去除上层的部分布线结构层，保证芯片中间区域保留的布线结构层数与芯片边缘区域保留的布线结构层数相差不超过2层，然后再通过后续的化学反应最终去除干净。此外，本发明还对显露的前段工艺层表面涂布有机薄膜，从而将前段工艺层表面的高低起伏进行补偿，获得平整的表面，借此减少光学显微镜的散射情况，进而提升影像清晰度。

技术特征：

1.一种芯片去层方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的芯片去层方法，其特征在于：将芯片后段工艺层远离中段工艺层的若干层布线结构进行去除，使得后段工艺层保留的布线结构的层数不超过5层，且芯片中间区域保留的布线结构层数与芯片边缘区域保留的布线结构层数相差不超过2层。

3.根据权利要求1所述的芯片去层方法，其特征在于：涂布有机薄膜的厚度控制在300～100nm。

4.根据权利要求1所述的芯片去层方法，其特征在于：对芯片进行预处理的方法包括物理法、化学法以及机台刻蚀法。

5.根据权利要求4所述的芯片去层方法，其特征在于：物理法包括机械研磨，先将芯片固定在工作台上，然后通过研磨盘对芯片进行研磨去层。

6.根据权利要求4所述的芯片去层方法，其特征在于：化学法包括将芯片浸泡在反应溶液，反应溶液能够与后段工艺层的材料发生反应，从而实现去层。

7.根据权利要求4所述的芯片去层方法，其特征在于：机台刻蚀法包括干法刻蚀，通过等离子体进行刻蚀去层。

8.根据权利要求1所述的芯片去层方法，其特征在于：将预处理后的芯片放置于耐酸碱的烧杯中进行化学反应的时间为3～20分钟。

9.根据权利要求1所述的芯片去层方法，其特征在于：将预处理后的芯片放置于耐酸碱的烧杯中进行化学反应的化学溶液包括酸性溶液、碱性溶液中的一种，碱性溶液包括氨水、氢氧化钠中的一种，酸性溶液包括氢氟酸、硝酸、醋酸中的一种。

10.根据权利要求1所述的芯片去层方法，其特征在于：将预处理后的芯片放置于耐酸碱的烧杯中进行化学反应的过程包括：

技术总结
本发明提供一种芯片去层方法，该方法先通过预处理对芯片减薄，对顶部的若干层布线结构进行去除；然后再将芯片放入烧杯中通过化学反应将中段工艺层和后段工艺层完全去除，以显露出前段工艺层。相较于将芯片放入化学溶液浸泡一次性去除后段工艺层及中段工艺层，通过本发明的预处理过程有利于提高芯片表面的平整度。先经过较短时间的预处理，去除上层的部分布线结构层，保证芯片中间区域保留的布线结构层数与芯片边缘区域保留的布线结构层数相差不超过2层，然后再通过后续的化学反应最终去除干净。此外，本发明还对显露的前段工艺层表面涂布有机薄膜，从而将前段工艺层表面的高低起伏进行补偿，获得平整的表面，进而提升显微镜下的影像清晰度。

技术研发人员：黄志国,吴彧宁
受保护的技术使用者：苏试宜特（上海）检测技术股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/11/7