提高光发射显微镜背面定位效果的方法、样品及制作方法技术

本发明专利技术公开了一种提高光发射显微镜背面定位效果的方法、样品及其制作方法，通过在样品芯片的衬底背面加工形成具有一定弧度的弧形凸起结构，以此提高定位分析时的镜头数值孔径，从而使用EMMI的常规镜头，即可获得更好的芯片背面定位分析效果，并可根据不同的衬底厚度，加工形成具有对应弧度的弧形凸起结构，从而可以使用一个镜头对不同样品进行分析，大大缩减了分析成本。

Method for improving the back positioning effect of light emission microscope, sample and manufacturing method

The invention discloses a method for improving the light emission microscope sample back positioning effect and manufacturing method thereof, forming an arc convex structure with a certain radian through the back of the substrate in the sample processing chip, in order to improve the positioning analysis of the lens numerical aperture, so that the conventional lens EMMI, analysis of the effect of chip back positioning get better then, according to the different thickness of the substrate, formed an arc convex structure with corresponding radian, which can use a lens to analyze different samples, greatly reducing the cost of.

【技术实现步骤摘要】
提高光发射显微镜背面定位效果的方法、样品及制作方法
本专利技术涉及集成电路失效分析
，更具体地，涉及一种可提高光发射显微镜背面定位效果的方法、样品及制作方法。
技术介绍
EMMI(光发射显微镜)是一种广泛使用的失效分析定位工具，可用于针对芯片结漏电、ESD损伤、栅氧击穿、掺杂异常等各种缺陷的定位分析。目前，由于后段金属层次越来越多，甚至多达十层以上，采用从芯片正面进行失效定位的方式时，因金属层的遮挡越来越难以发现前段的缺陷问题。因此，从芯片背面进行定位的方法得到了广泛的应用。随着工艺节点的不断发展，待分析的器件尺寸正变得越来越小，这就造成在失效定位分析时，需要提高图像的分辨率才能获得足够清晰的分析结果。光学分辨率满足以下的公式：r＝0.61λ/NA式中，r是分辨率，λ是光的波长，NA是数值孔径。与光刻工艺中通过减小光的波长来提高分辨率的方法不同，在进行EMMI失效分析时，由于只有波长大于1微米的光才能透过硅衬底，所以只能通过增加数值孔径的办法，来提高EMMI分析的分辨率。现在商业上已有成熟的产品，比如FEI公司的SIL(SolidImmersionLens，固态浸入式镜头)镜头，可以有效提高数值孔径，从而提高EMMI分析的分辨率。请参阅图1-图2，图1-图2是采用常规镜头和SIL镜头进行样品分析时的对比示意图。如图1所示，在采用常规镜头时，部分光线将在样品的硅-空气界面被折射；而采用图2所示的SIL镜头，几乎可以将光线全部反射回镜头，因而可将数值孔径的值从常规镜头的约0.85大幅提升至约2.4，其性能提升接近3倍。同时，对于先进工艺节点的芯片的背面分析，使用SIL镜头可以获得相比常规镜头更加清楚的图形影像，而其对光子的接收效率也能从常规镜头的约1.5％提升至约10％。但是，使用SIL镜头的EMMI分析方法的最大缺点是价格非常昂贵，仅一个镜头的价格就高达几万美金；而根据不同的硅衬底厚度，需要配备不同型号的SIL镜头，这就造成了分析成本过高的困局。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术存在的上述缺陷，提供一种可提高光发射显微镜背面定位效果的方法、样品及其制作方法。为实现上述目的，本专利技术的技术方案如下：本专利技术提供了一种提高光发射显微镜背面定位效果的样品，所述样品至少包括形成有半导体前道器件的衬底，所述衬底的背面至少具有一个弧形凸起结构，所述弧形凸起结构与其下方的待分析区域位置对应。本专利技术还提供了一种基于上述的提高光发射显微镜背面定位效果的样品制作方法，包括以下步骤：步骤S01：提供一待分析芯片，所述芯片至少包括形成有半导体前道器件的衬底；步骤S02：至少将与待分析区域位置对应的所述衬底的背面露出，并进行减薄处理；步骤S03：根据待分析区域的大小，在所述衬底背面的露出位置加工形成具有一定弧度的弧形凸起结构，完成样品制作。本专利技术还提供了一种提高光发射显微镜背面定位效果的方法，包括提供基于上述的提高光发射显微镜背面定位效果的样品制作方法制作的样品，并使用光发射显微镜的常规镜头，对所述样品的弧形凸起结构对应的区域进行定位分析。从上述技术方案可以看出，本专利技术通过利用现有的离子束设备，在样品芯片的衬底背面加工形成具有一定弧度的弧形凸起结构，以此提高定位分析时的镜头数值孔径，从而使用EMMI的常规镜头，即可获得更好的芯片背面定位分析效果；并且可根据不同的衬底厚度，加工形成具有对应弧度的弧形凸起结构，从而可以使用一个镜头对不同样品进行分析，大大缩减了分析成本。附图说明图1-图2是采用常规镜头和SIL镜头进行样品分析时的对比示意图；图3是本专利技术一较佳实施例的一种提高光发射显微镜背面定位效果的样品结构示意图；图4-图5是本专利技术一较佳实施例中制作提高光发射显微镜背面定位效果的样品的工艺步骤示意图；图6是本专利技术一较佳实施例中对图4-图5中制作的样品进行定位分析时的状态示意图。具体实施方式下面结合附图，对本专利技术的具体实施方式作进一步的详细说明。需要说明的是，在下述的具体实施方式中，在详述本专利技术的实施方式时，为了清楚地表示本专利技术的结构以便于说明，特对附图中的结构不依照一般比例绘图，并进行了局部放大、变形及简化处理，因此，应避免以此作为对本专利技术的限定来加以理解。在以下本专利技术的具体实施方式中，请参阅图3，图3是本专利技术一较佳实施例的一种提高光发射显微镜背面定位效果的样品结构示意图。如图3所示，本专利技术提供了一种提高光发射显微镜背面定位效果的光发射显微镜样品，所述样品包括一个半导体衬底11，例如可以是半导体硅衬底11，或者是其他适用衬底。在所述衬底11上至少制作形成有半导体前道器件，例如具有常规的栅极13结构等，以及形成于衬底之上的多层金属层10等(图示为衬底正面向下的放置方向)。请参阅图3。所述衬底11的背面(图示为衬底的上方表面)至少具有一个弧形凸起结构12，所述弧形凸起结构12与其下方的待分析区域、例如栅极13的位置对应。如果样品具有多个待分析区域，则可以在所述衬底的背面设有对应(适当)数量的弧形凸起结构。弧形凸起结构以外区域的衬底表面可以低于、高于弧形凸起结构的顶点，或者可如图示的与弧形凸起结构的顶点相平齐。弧形凸起结构12的大小及弧度应与分析时采用的EMMI(光发射显微镜)镜头对应，且应覆盖其下方的待分析区域。并且，所述弧形凸起结构12可具有光滑的表面，以提高光线的透过及反射率，增强定位效果。较佳地，所述弧形凸起结构12可具有球形的表面。为了增强光透过的效果，可对所述衬底11的背面进行减薄以及平坦化处理，以形成具有适当厚度及表面光洁平整度的样品。样品衬底背面设置的具有一定弧度的弧形凸起结构，可以在进行光发射显微镜背面定位时，等效提高常规镜头的数值孔径，从而使用EMMI的常规镜头，即可获得更好的芯片背面定位分析效果。本专利技术以下还公开了一种基于上述的提高光发射显微镜背面定位效果的样品制作方法。请参阅图4-图5，图4-图5是本专利技术一较佳实施例中制作提高光发射显微镜背面定位效果的样品的工艺步骤示意图。如图4-图5所示，本专利技术基于上述的提高光发射显微镜背面定位效果的样品制作方法，包括以下步骤：步骤S01：提供一待分析芯片，所述芯片至少包括形成有半导体前道器件的衬底。请参阅图4。所述芯片包括一个半导体衬底11，例如可以是半导体硅衬底11，或者是其他适用衬底。在所述衬底11上至少制作形成有半导体前道器件，例如可以采用常规半导体工艺制作具有常规的栅极13结构等，以及制作形成于衬底11之上的多层金属层10等(图示为衬底正面向下的放置方向)。步骤S02：至少将与待分析区域位置对应的所述衬底的背面露出，并进行减薄处理。请继续参阅图4。例如待分析区域为图示的栅极13时，应至少将与栅极13位置对应的所述衬底11的背面露出；当衬底背面的该区域存在其他遮挡结构时，应通过处理加以去除。可采用研磨(例如CMP)等方式，对衬底背面进行减薄及平坦化处理，以得到具有适当厚度及表面(背面)光洁平整度的样品衬底11。步骤S03：根据待分析区域的大小，在所述衬底背面的露出位置加工形成具有一定弧度的弧形凸起结构，完成样品制作。请参阅图5。可利用现有的离子束设备，采用聚焦离子束在所述衬底背面的露出位置加工形成弧形凸起结构12。如果样品具有多个待分析区域，则可以在所述本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种提高光发射显微镜背面定位效果的样品，其特征在于，所述样品至少包括形成有半导体前道器件的衬底，所述衬底的背面至少具有一个弧形凸起结构，所述弧形凸起结构与其下方的待分析区域位置对应。

【技术特征摘要】
1.一种提高光发射显微镜背面定位效果的样品，其特征在于，所述样品至少包括形成有半导体前道器件的衬底，所述衬底的背面至少具有一个弧形凸起结构，所述弧形凸起结构与其下方的待分析区域位置对应。2.根据权利要求1所述的提高光发射显微镜背面定位效果的样品，其特征在于，所述衬底为硅材料，其背面经平坦化处理。3.根据权利要求1所述的提高光发射显微镜背面定位效果的样品，其特征在于，所述弧形凸起结构具有光滑的表面。4.根据权利要求1-3任意一项所述的提高光发射显微镜背面定位效果的样品，其特征在于，所述弧形凸起结构具有球形的表面，并覆盖其下方的待分析区域。5.一种基于权利要求1-4任意一项所述的提高光发射显微镜背面定位效果的样品制作方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤S01：提供一待分析芯片，所述芯片至少包括形成有半导体前道器件的衬底；步骤S02：至少将与待分析区域位置对应的所述衬底的背面露出，并进行减薄处理；步骤S03：根据待分析区域的大小，在所...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈强，高金德，
申请(专利权)人：上海华力微电子有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31