專利名稱：光發(fā)射顯微鏡背面樣品固定器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光發(fā)射顯微分析技術(shù)，尤其涉及光發(fā)射顯微鏡的樣品固定器設(shè)計(jì)方案。
背景技術(shù)：
光發(fā)射顯微鏡(EMMI)是九十年代發(fā)展起來的一種高靈敏度、高分辨率的新型缺陷定位分析技術(shù)。隨著半導(dǎo)體器件線寬的不斷下降，光發(fā)射顯微鏡已廣泛使用于集成電路和分立器件中漏電、擊穿、熱載流子等失效點(diǎn)的定位和失效機(jī)理的分析。
光發(fā)射顯微技術(shù)作為一種新型的高分辨率微觀缺陷定位技術(shù)，能夠在大范圍內(nèi)迅速準(zhǔn)確地進(jìn)行器件失效缺陷定位，因而在器件失效分析中得到廣泛使用。
在存在著漏電、擊穿、熱載流子效應(yīng)的半導(dǎo)體器件中，其失效點(diǎn)由于電致發(fā)光過程而產(chǎn)生發(fā)光現(xiàn)象。這些光子流通過收集和增強(qiáng)，再經(jīng)過CCD光電轉(zhuǎn)換和圖像處理，得到一張發(fā)光像，將發(fā)光像和器件表面的光學(xué)反射像疊加，就能對(duì)失效點(diǎn)和缺陷進(jìn)行定位。
如果使用紅外或者近紅外光作為反射像的光源，由于硅對(duì)紅外，近紅外波段的透明性，可以倒扣放置芯片，使光源從芯片背面入射，獲得反射像。而發(fā)光像從背面出射，避免芯片正面多層金屬布線結(jié)構(gòu)的吸收和反射，從而可以實(shí)現(xiàn)從芯片背面進(jìn)行失效點(diǎn)定位。
在發(fā)光像從背面出射的情況，使用光發(fā)射顯微技術(shù)對(duì)芯片作分析時(shí)，首先需要制備背面EMMI樣品，通常的方法是將芯片的背面拋光后用熱溶膠粘在透明的玻璃片上，使背面可以從玻璃面透光。但是處理過程中存在兩方面主要問題一是由于膠的原因很容易造成芯片背面和玻璃之間有氣泡，這對(duì)EMMI分析時(shí)背面抓圖造成很大的負(fù)面影響；二是EMMI分析完成后從玻璃片上取下的過程，很容易使芯片表面受到污染，因?yàn)樾酒∠聛頃r(shí)熱溶膠很難清洗干凈，粘在芯片表面，對(duì)后面的分析造成困難，通常EMMI分析之后的失效分析步驟需要進(jìn)行芯片去層(Deprocessing)，用于去除例如保護(hù)層、絕緣層、金屬層等芯片結(jié)構(gòu)，如果芯片表面被污染，將對(duì)芯片去層(Deprocessing)造成很大的負(fù)面影響。
受固有的樣品制備方式所限，上述的問題很難避免。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于，提供一種光發(fā)射顯微鏡背面樣品固定器，這種樣品固定器用于固定光發(fā)射顯微鏡分析的樣品。
如背景技術(shù)中所介紹，目前常規(guī)的光發(fā)射顯微鏡背面樣品制備過程使用熱溶膠固定樣品于玻璃片，這種方式因?yàn)闊崛苣z容易產(chǎn)生氣泡而影響樣品背面的抓圖。在本發(fā)明提供的技術(shù)方案中，樣品固定器不再使用熱溶膠固定樣品，而是將樣品放在背面透光的玻璃襯底上，上面用軟墊珀壓著以固定樣品。
根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案，所提供的光發(fā)射顯微鏡背面樣品固定器具有如下結(jié)構(gòu)樣品承載基板，樣品固定桿以及至少三個(gè)可動(dòng)螺紋墊片；樣品承載基板的正中鑲嵌透光的玻璃片，作為承載樣品的位置；樣品固定桿的兩端分別以可動(dòng)螺紋墊片連接于樣品承載基板的兩側(cè)；所述至少三個(gè)可動(dòng)螺紋墊片中，至少兩個(gè)可動(dòng)螺紋墊片穿設(shè)于樣品承載基板的兩側(cè)，并分別固定于所述樣品固定桿的兩端，至少一個(gè)可動(dòng)螺紋墊片穿設(shè)于樣品固定桿正中。
上述的樣品承載基板的具體結(jié)構(gòu)為中部鏤空并鑲嵌以透光玻璃片的印刷電路板(PCB)，分為正面和背面；樣品承載基板的正面為放置樣品一側(cè)，放置樣品的玻璃片凹陷于基板平面中，玻璃片周邊的區(qū)域設(shè)置有金屬接觸墊(Pad)以及通孔(Via)；樣品承載基板的背面為EMMI分析過程中發(fā)光像出射一側(cè)，玻璃片與基板面相平，玻璃片周邊的區(qū)域具有和正面的金屬接觸墊(Pad)以及通孔(Via)相對(duì)應(yīng)(連通)的金屬接觸墊(Pad)以及通孔(Via)；此外，樣品承載基板的背面四角上還對(duì)稱設(shè)置有至少四個(gè)支腳架。
上述的可動(dòng)螺紋墊片由螺絲和有機(jī)塑料材質(zhì)的墊片組成，螺絲穿設(shè)于樣品承載基板或者樣品固定桿時(shí)，穿透的兩端均以所述墊片加以緩沖。
在使用本發(fā)明所提供的光發(fā)射顯微鏡背面樣品固定器時(shí)，首先將樣品芯片的背面拋光，然后將芯片從樣品固定器的正面放置于其中的透明玻璃片之上，芯片的背面與玻璃片貼合；分別轉(zhuǎn)動(dòng)樣品固定桿上的可動(dòng)螺紋墊片，兩側(cè)的可動(dòng)螺紋墊片將樣品固定桿的兩側(cè)固定于樣品承載基板兩側(cè)，樣品固定桿中間的可動(dòng)螺紋墊片緊壓樣品于玻璃片上，使其背面與玻璃片保持緊密貼合。
根據(jù)檢測(cè)需要，用焊接機(jī)將芯片上的接觸墊片(pad)與玻璃片周圍的印刷電路板上的墊片相連接。然后即可以對(duì)固定后的樣品進(jìn)行EMMI分析。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于1.本發(fā)明所提供的樣品固定器在固定樣品時(shí)不采用熱溶膠，可以避免熱溶膠對(duì)樣品產(chǎn)生污染；2.這種樣品固定器可以應(yīng)用在各種尺寸的樣品上，使用簡便，易于操作；3.這種樣品固定器可以反復(fù)使用，避免了使用熱溶膠固定樣品每次使用一個(gè)載玻片的浪費(fèi)；4.在一些情況需要再次進(jìn)行EMMI分析時(shí)，使用本發(fā)明提供的固定器只要將樣品重新固定和焊連，非常方便，不必重新粘熱溶膠做復(fù)雜的樣品處理。
為了更容易理解本發(fā)明的目的、特征以及其優(yōu)點(diǎn)，下面將配合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明加以詳細(xì)說明。


本申請(qǐng)中包括的附圖是說明書的一個(gè)構(gòu)成部分，附圖與說明書和權(quán)利要求書一起用于說明本發(fā)明的實(shí)質(zhì)內(nèi)容，用于更好地理解本發(fā)明。
圖1所示為本發(fā)明的光發(fā)射顯微鏡背面樣品固定器固定有樣品時(shí)的剖面示意圖；圖2是本發(fā)明的光發(fā)射顯微鏡背面樣品固定器正面俯視圖；圖3是本發(fā)明的光發(fā)射顯微鏡背面樣品固定器背面俯視圖；圖4是本發(fā)明的光發(fā)射顯微鏡背面樣品固定器中的螺紋墊片示意圖。
附圖標(biāo)記說明

具體實(shí)施方式
為了更好地理解本發(fā)明的工藝，下面結(jié)合本發(fā)明的具體實(shí)施例作進(jìn)一步說明，但其不限制本發(fā)明。
實(shí)施例1圖1所示為本發(fā)明的光發(fā)射顯微鏡背面樣品固定器剖面圖，具有如下結(jié)構(gòu)樣品承載基板1，樣品固定桿2以及至少三個(gè)可動(dòng)螺紋墊片3；樣品承載基板的正中鑲嵌透光的玻璃片11，作為承載樣品芯片4的位置；樣品固定桿2的兩端分別以可動(dòng)螺紋墊片3連接于樣品承載基板1的兩側(cè)；所述至少三個(gè)可動(dòng)螺紋墊片3中，至少兩個(gè)可動(dòng)螺紋墊片3穿設(shè)于樣品承載基板1的兩側(cè)，并分別固定于所述樣品固定桿2的兩端，至少一個(gè)可動(dòng)螺紋墊片3穿設(shè)于樣品固定桿2的正中。
上述的樣品承載基板1的具體結(jié)構(gòu)為中部鏤空并鑲嵌以透光玻璃片11的印刷電路板(PCB)，分為正面和背面；如圖2所示的樣品固定器正面俯視圖，樣品承載基板1的正面為放置樣品一側(cè)，放置樣品4的玻璃片凹陷于樣品承載基板1的平面中，玻璃片11周邊的區(qū)域設(shè)置有金屬接觸墊(Pad)12以及通孔(Via)13；如圖3所示的樣品固定器背面俯視圖，樣品承載基板1的背面為EMMI分析過程中發(fā)光像出射一側(cè)，玻璃片11與基板表面相平，玻璃片11周邊的區(qū)域具有和正面的金屬接觸墊(Pad)12以及通孔(Via)13相對(duì)應(yīng)(連通)的金屬接觸墊(Pad)12’以及通孔(Via)13’；此外，樣品承載基板的背面四角上還對(duì)稱設(shè)置有至少四個(gè)支腳架14。
如圖4所示的螺紋墊片示意圖，上述的可動(dòng)螺紋墊片3由螺絲31和有機(jī)塑料材質(zhì)的墊片32組成，螺絲31穿設(shè)于樣品承載基板或者樣品固定桿時(shí)，穿透的兩端均以所述墊片32加以緩沖。
有機(jī)塑料材質(zhì)的墊片32可以緩沖固定螺絲31對(duì)芯片的壓力，一般焊接金線力度在20克力左右，折算成單位面積受力2000N/CM2，而本發(fā)明中所用的墊片面積約0.004，所以芯片受力要求在80N(8kg的力)以下。對(duì)于低介電常數(shù)材料90nm工藝的焊接金線，其力度在20～50克力左右，所以芯片受力要求在80N(8kg的力)以下都能滿足。
對(duì)低介電常數(shù)材料進(jìn)行應(yīng)力實(shí)驗(yàn)分析得出其能夠承受的應(yīng)力結(jié)果顯示通常低介電常數(shù)材料受到的壓應(yīng)力不超過20Kg力，芯片本身不會(huì)受到傷害，是安全的；數(shù)據(jù)說明墊片壓住芯片的方式不會(huì)傷害到芯片本身。
所以光發(fā)射顯微鏡背面樣品固定器的墊片32對(duì)芯片表面的應(yīng)力只要滿足20Kg力以下30×10-3×10N/75×75×10-8cm2≈5000N/cm25000N/cm2×0.04cm2＝200N≈20Kg力一般固定器對(duì)芯片的應(yīng)力遠(yuǎn)小于這個(gè)規(guī)格。
如圖1所示，在使用本發(fā)明所提供的光發(fā)射顯微鏡背面樣品固定器時(shí)，首先將樣品芯片4的背面拋光，然后將芯片4從樣品固定器的正面放置于其中的透明玻璃片11之上，芯片4的背面與玻璃片11貼合；分別轉(zhuǎn)動(dòng)樣品固定桿2上的可動(dòng)螺紋墊片3，兩側(cè)的可動(dòng)螺紋墊片3將樣品固定桿2的兩側(cè)固定于樣品承載基板1的兩側(cè)，樣品固定桿2中間的可動(dòng)螺紋墊片3緊壓樣品4于玻璃片11上，使其背面與玻璃片11保持緊密貼合。
根據(jù)檢測(cè)需要，用焊接機(jī)將芯片4上的接觸墊片(pad)與玻璃片周圍的印刷電路板上的墊片12相連接。然后即可以對(duì)固定后的樣品進(jìn)行EMMI分析。
權(quán)利要求
1.一種光發(fā)射顯微鏡背面樣品固定器，其特征在于具有如下結(jié)構(gòu)樣品承載基板，樣品固定桿以及至少三個(gè)可動(dòng)螺紋墊片；樣品承載基板的中部鑲嵌透光的玻璃片，作為承載樣品的位置；樣品固定桿的兩端分別以可動(dòng)螺紋墊片連接于樣品承載基板的兩側(cè)；所述至少三個(gè)可動(dòng)螺紋墊片中，至少兩個(gè)可動(dòng)螺紋墊片穿設(shè)于樣品承載基板的兩側(cè)，并分別固定于所述樣品固定桿的兩端，至少一個(gè)可動(dòng)螺紋墊片穿設(shè)于樣品固定桿正中。
2.如權(quán)利要求1所述的樣品固定器，其中樣品承載基板的具體結(jié)構(gòu)為中部鏤空并鑲嵌以透光玻璃片的印刷電路板，分為正面和背面；樣品承載基板的正面為放置樣品一側(cè)，放置樣品的玻璃片凹陷于基板平面中，玻璃片周邊的區(qū)域設(shè)置有金屬接觸墊以及通孔；樣品承載基板的背面為EMMI分析過程中發(fā)光像出射一側(cè)，玻璃片與基板面相平，玻璃片周邊的區(qū)域具有和正面的金屬接觸墊以及通孔相對(duì)應(yīng)的金屬接觸墊以及通孔。
3.如權(quán)利要求1或2所述的樣品固定器，其特征在于樣品承載基板的背面四角上對(duì)稱設(shè)置有至少四個(gè)支腳架。
4.如權(quán)利要求1所述的樣品固定器，其特征在于，所述的可動(dòng)螺紋墊片由螺絲和有機(jī)塑料材質(zhì)的墊片組成。
全文摘要
本發(fā)明提供一種光發(fā)射顯微鏡背面樣品固定器，主要包括樣品承載基板，樣品固定桿以及至少三個(gè)可動(dòng)螺紋墊片，樣品承載基板的中部鑲嵌透光的玻璃片，作為承載樣品的位置。此種樣品固定器在固定樣品時(shí)不需要使用熱溶膠，不會(huì)對(duì)樣品造成污染，另一方面也可以達(dá)到節(jié)省材料以及使用簡便的效果。
文檔編號(hào)G01N21/88GK101086553SQ200610027448
公開日2007年12月12日 申請(qǐng)日期2006年6月8日 優(yōu)先權(quán)日2006年6月8日
發(fā)明者梁山安, 秦天, 顏金國, 簡維廷 申請(qǐng)人:中芯國際集成電路制造(上海)有限公司