含有多个晶片样品的抛光样品及制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及半导体器件的制造领域，尤其涉及制备含有多个晶片样品的抛光样品的方法及通过该方法获得的结构。
【背景技术】
[0002]在半导体技术领域中，利用半导体工艺制造半导体器件时，由于半导体制造过程中的工艺缺陷，例如工艺中引入的金属微粒，会导致一些半导体器件存在缺陷，因此需要对半导体器件进行测试分析，以确定制造的半导体器件是否为合格产品。
[0003]目前微小样品的分析越来越多，而常规的样品制备方式通常无法满足样品分析要求。例如，目前通常利用专用全自动化的电镜样品减薄系统(SELA)来制备透射电子显微镜(TEM)或扫描电子显微镜(SEM)样品，从而观测其横截面或平面。然而，该系统的输入样品的最小尺寸通常约为10毫米。因此微小样品不符合该系统的样品规格，无法利用该系统制备微小样品。
[0004]FIB (聚焦离子束，Focused 1n beam),从纳米或微米尺度的试样中直接切取可供透射电镜或高分辨电镜研究的薄膜。该技术可以制备用于研究界面结构的透射电子扫描显微镜试样。然而，FIB的分析区域一般小于10微米。而对于带有凸点的微小样品，通常需要分析多个凸点的形貌，一个凸点的直径一般为100微米?200微米。因此，利用FIB方法的分析成本非常昂贵且非常费时。
[0005]利用抛光方法制备的样品的分析区域通常大于1毫米，这个优势是无法用其他方法取代的。
[0006]在通过抛光方法分析类似1mm Xlmm、2mm X2mm、3mm X3mm等微小样品截面时，往往在制备分析样品阶段花费大量的时间，一个样品制备大约3小时，而其中1小时多花费在研磨之前的样品准备过程。
[0007]同时，每次分析需要研磨的样品数量往往超过2个。
[0008]图1示出了一种常规的抛光方法。
[0009]首先，在步骤101，对待分析晶片进行切割，以获得若干微小样品。然后，在步骤102，对切割后的各个样品进行清洗。例如，可利用丙酮进行冲洗。在步骤103，利用粘合剂将样品粘合在盖玻片上并进行烘焙以使粘合剂固化。
[0010]在步骤104，对样品和盖玻片层叠的切面进行粗抛，例如可利用型号为粗30至细1的钻石砂纸按先粗后细的顺序对样品和盖玻片层叠的侧面进行粗抛。然后，在步骤105，利用兰色研磨液对样品和盖玻片层叠的侧面进行细抛。然后，在步骤107，进行去离子水抛光。
[0011]最后，在步骤108，对抛光后的侧面进行扫描电子显微镜分析。
[0012]在上述的现有抛光方法中，由于样品非常小且易碎，在样品的拾取、转移和抛光过程中极易损坏样品，因此样品抛光成功率仅为50%。
[0013]另外，微小样品的平整粘合非常困难，并且一次只能制备一个样品。因此，对于选取多个样品的分析过程而言，需要多次重复上述过程，导致大量不必要的重复劳动。
[0014]为了提高抛光的效率和成功率，并减少材料的损耗，需要引入新的抛光样品制备方法。
【发明内容】
[0015]本发明的目的是提供一种对多个待分析的微小样品进行抛光的结构和该结构的制备方法，从而提高微小样品抛光的成功率，提高制样效率，降低分析成本。
[0016]根据本发明的一个实施例，提供一种含有多个晶片样品的抛光样品，包括:承载结构；在承载结构上的梳子型水平框架、多个晶片样品、水平辅助结构，所述梳子型水平框架包括由相邻梳齿定义的多个晶片样品格；在梳子型水平框架、多个晶片样品和水平辅助结构之间的填充物；以及在梳子型水平框架、多个晶片样品和水平辅助结构之上的表面保护附加结构，其中多个晶片样品夹在梳子型水平框架和水平辅助结构之间，且多个晶片样品中的每一个紧靠多个晶片样品格中对应一个的角落，梳子型水平框架和水平辅助结构的高度小于或等于多个晶片样品的高度。
[0017]在一个实施例中，表面保护附加结构覆盖全部样品。梳子型水平框架的梳齿间距大于或等于所述晶片样品的边长。填充物可以是粘合剂。晶片样品的边长<3毫米。
[0018]根据本发明的一个实施例，提供一种制备含有多个晶片样品的抛光样品的方法，包括:提供承载结构；将梳子型水平框架固定在所述承载结构的表面上，梳子型水平框架的闻度闻于多个晶片样品，梳子型水平框架包括由相邻梳齿定义的多个晶片样品格；将多个晶片样品中的每一个紧靠多个晶片样品格中对应一个的角落固定在承载结构的表面上；将水平辅助结构紧靠多个晶片样品的和梳子型水平框架相对的另一侧面固定在承载结构上，梳子型水平框架和水平辅助结构的高度小于或等于多个样品的高度；填充梳子型水平框架和水平辅助结构之间以及多个晶片样品之间的空隙；以及将表面附加结构覆盖在多个晶片样品上，得到抛光样品。
[0019]在一个实施例中，利用粘合剂填充梳子型水平框架和所述水平辅助结构之间以及多个晶片样品之间的空隙。对抛光样品结构进行加热，以使粘合剂固化。表面附加结构的厚度可为100至200微米。对承载结构、梳子型水平框架、多个样品、水平辅助结构和表面保护附加结构进行表面清洗。晶片样品的边长< 3毫米。
[0020]与现有技术相比，本发明的优点包括:
[0021]提高微小样品抛光的成功率。样品的制备完全手动，并且具有三维保护，因此抛光的成功率从50%可以提升至接近100%。
[0022]提高制样效率。与现有技术平制备一个样品相比，本发明的方法可利用基本相同的步骤一次制备多个(例如，2?5个)样品。S卩，从现有技术平均3小时制备一个样品提闻至3小时制备多个样品，效率大幅提闻。
[0023]且由于效率的提高，所以大幅度节约人力成本和耗材成本。
【附图说明】
[0024]为了进一步阐明本发明的各实施例的以上和其他优点和特征，将参考附图来呈现本发明的各实施例的更具体的描述。可以理解，这些附图只描绘本发明的典型实施例，因此将不被认为是对其范围的限制。在附图中，为了清楚明了，放大了层和区域的厚度。相同或相应的部件将用相同或类似的标记表示。
[0025]图1示出了根据现有技术的抛光方法的流程图。
[0026]图2示出根据本发明的一个实施例的含有多个微小样品的抛光结构的制备方法的流程图。
[0027]图3示出根据本发明的一个实施例的承载结构、梳子型水平框架、待分析的微小样品、水平辅助材料和表面保护附加结构的结构示意图。
[0028]图4-8示出根据图2所示方法形成用于抛光分析的多个微小样品的过程的俯视图和侧视图。
[0029]图9示出抛光后的层叠测试结构的侧视图。
【具体实施方式】
[0030]在以下的描述中，参考各实施例对本发明进行描述。然而，本领域的技术人员将认识到可在没有一个或多个特定细节的情况下或者与其它替换和/或附加方法、材料或组件一起实施各实施例。在其它情形中，未示出或未详细描述公知的结构、材料或操作以免使本发明的各实施例的诸方面晦涩。类似地，为了解释的目的，阐述了特定数量、材料和配置，以便提供对本发明的实施例的全面理解。然而，本发明可在没有特定细节的情况下实施。此夕卜，应理解附图中示出的各实施例是说明性表示且不一定按比例绘制。
[0031]图2示出根据本发明的一个实施例的多个微小样品的抛光方法的流程图。
[0032]首先，在步骤201，提供承载结构、梳子型水平框架、多个待分析的微小样品、水平辅助结构和表面保护附加结构。
[0033]图3示出根据本发明的一个实施例的承载结构301、梳子型水平框架302、待分析的微小样品303、水平辅助结构304和表面保护附加结构305的结构示意图。
[0034]承载结构301可由表面平整且提供机械支撑的任何适当材料形成，包括例如通常用于半导体器件制造的衬底晶片、载玻片等。
[0035]在一个实施例中，承载结构301的材料为硅晶片，其厚度约为0.8毫米、长度约为5晕米?25晕米，宽度约为5晕米?10晕米。承载结构301的具体尺寸可根据待分析样品的数量及大小来确定。
[0036]为了降低分析测试的成本，梳子型水平框架302通常可为塑料结构，事先加工成一长条，例如，lm左右。并且按实际样品的多少来截取一定长度。
[0037]梳子型水平框架302的主要参数:图中所示的宽度a为1?2毫米；图中所示的梳齿间距b为2.5?3.5毫米；图中所示的梳齿宽度c为0.5mm0梳子型水平框架结构