夹持治具及其制备方法

技术领域

本申请实施例涉及半导体技术领域，尤其涉及一种夹持治具及其制备方法。

背景技术

半导体失效分析是借用各种测试分析工具和分析方法来确认半导体结构内部的失效现象、分析其失效模式和失效机理、确定其最终的失效原因。

为了对半导体结构进行失效分析，需要制作失效分析样品，相关技术中，通常是将半导体结构封装在封装外壳内，然后将具有封装外壳的半导体结构放置到研磨机的研磨台上，以将部分封装外壳去除，暴露出内部的半导体结构，直至出现所需的目标层，以得到失效分析样品。

但是，上述的方式难以控制半导体结构在封装外壳内的位置，使得半导体结构容易倾斜，进而增加研磨过程的难度。

发明内容

鉴于上述问题，本申请实施例提供一种夹持治具及其制备方法，用于防止半导体结构发生倾斜，降低研磨过程的难度。

为了实现上述目的，本申请实施例提供如下技术方案：

本申请实施例的第一方面提供一种夹持治具，其包括：包括夹持块，所述夹持块的预设端面设置有容置槽，所述容置槽用于容纳和固定半导体结构。

在一些实施例中，以垂直于所述预设端面的截面为纵截面，所述容置槽的纵截面形状为矩形，所述容置槽的槽底与所述半导体结构贴合，所述容置槽的槽壁通过固定件与所述半导体结构固定连接。

在一些实施例中，所述固定件包括至少一个固定板，所述固定板设置在所述容置槽的槽壁与所述半导体结构的侧壁之间，且所述固定板靠近所述半导体结构的侧面与所述半导体结构的侧壁相互平行，以抵紧所述半导体结构。

在一些实施例中，多个所述固定板相互连接以形成一体的环形结构。

在一些实施例中，所述预设端面与所述容置槽的槽底之间的垂直距离，大于所述半导体结构沿垂直于所述预设端面的厚度；

所述固定件还包括与所述固定板一体成型的固定块，所述固定块设置在所述半导体结构靠近所述预设端面的侧壁与所述容置槽的槽壁围合的区域内，且所述固定块背离所述预设端面的侧面与所述半导体结构抵紧。

在一些实施例中，所述固定件还包括与所述固定块一体成型的板状体，所述板状体覆盖在所述预设端面上。

在一些实施例中，所述夹持块与所述固定件为一体件。

在一些实施例中，所述夹持块和所述固定件的材质均包括树脂。

本申请实施例的第二方面提供一种夹持治具的制备方法，其包括如下步骤：

提供模具，所述模具包括第一壳体以及设置在所述第一壳体的底壁上的块体；

在所述第一壳体的内壁与所述块体之间填充液态的成型材料，并固化所述成型材料，以形成夹持块；

分离所述夹持块和所述第一壳体，所述夹持块的预设端面设置有容置槽，所述容置槽用于容纳和固定半导体结构。

在一些实施例中，提供模具的步骤中，包括：所述块体的个数为多个，多个所述块体间隔设置在所述第一壳体的底壁上，且多个所述块体的中心位于同一直线上。

在一些实施例中，分离所述夹持块和所述第一壳体的步骤之后，所述制备方法还包括：将所述半导体结构放置在所述容置槽内，并在所述容置槽内形成固定件，所述固定件用于固定所述半导体结构。

在一些实施例中，将所述半导体结构放置在所述容置槽内的步骤，包括：

将半导体结构放置在所述容置槽内，使得所述半导体结构与所述容置槽的底壁贴合，所述半导体结构与所述容置槽的槽壁之间具有间隙；

向所述间隙内填充满液态的成型材料，并固化所述成型材料，以形成固定件，所述固定件将所述半导体结构固定在所述容置槽内。

在一些实施例中，将半导体结构放置在所述容置槽内的步骤之后，向所述间隙内填充液态的成型材料的步骤之前，所述制备方法包括：

将容纳有半导体结构的夹持块放置在第二壳体内，所述夹持块的预设端面与所述第二壳体相对的内壁之间具有流通通道，所述流通通道与所述容置槽连通。

在一些实施例中，向所述间隙内填充满液态的成型材料的步骤中，包括：向所述流通通道加入液态的成型材料，所述液态的成型材料填充满所述流通通道和所述间隙。

在一些实施例中，当所述预设端面与所述容置槽的槽底之间的垂直距离，大于所述半导体结构沿垂直于所述预设端面的厚度时，向所述流通通道加入液态的成型材料的步骤中还包括：

所述液态的成型材料填充满所述流通通道、间隙以及所述半导体结构靠近所述预设端面的端面与所述容置槽的槽壁围合的区域，以形成固定件，所述固定件包括一体成型的固定板、固定块以及板状体，所述固定板设置在所述间隙内，所述固定块设置在所述半导体结构靠近所述预设端面的端面与所述容置槽的槽壁围合的区域内，所述板状体覆盖在所述预设端面上。

在一些实施例中，向所述流通通道加入液态的成型材料的步骤之后，所述制备方法还包括：分离所述夹持块和所述第二壳体。

在一些实施例中，所述块体的表面和所述第一壳体的内壁上设置有脱模层。

本申请实施例所提供的夹持治具及其制备方法中，通过在夹持块内设置容置槽，并将半导体结构固定在容置槽内，这样可以控制半导体结构在夹持块内的位置，防止半导体结构发生倾斜，使得半导体结构的待研磨面与预设端面相互平行或者相互垂直，在研磨过程中，可以保证待研磨面上的受力均匀，防止半导体结构发生碎裂，同时，也可以降低研磨难度。

除了上面所描述的本申请实施例解决的技术问题、构成技术方案的技术特征以及由这些技术方案的技术特征所带来的有益效果外，本申请实施例提供的夹持治具及其制备方法所能解决的其他技术问题、技术方案中包含的其他技术特征以及这些技术特征带来的有益效果，将在具体实施方式中作出进一步详细的说明。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为相关技术中封装半导体结构的过程图；

图2为相关技术中半导体结构封装后结构示意图；

图3为本申请实施例提供的夹持块的立体图；

图4为图3中A-A方向的剖视图；

图5为图3中B-B方向的剖视图；

图6为本申请实施例提供的夹持治具的结构示意图一；

图7为本申请实施例提供的夹持治具的结构示意图二；

图8为本申请实施例提供的夹持治具的结构示意图三；

图9为本申请实施例提供的夹持治具的结构示意图四；

图10为本申请实施例提供的夹持治具的制备方法的工艺流程图；

图11为本申请实施例提供的第一壳体的结构示意图一；

图12为本申请实施例提供的第一壳体的结构示意图二；

图13为本申请实施例提供的夹持治具的制备方法中形成固定件的示意图

图14为本申请实施例提供的第二壳体的结构示意图。

附图标记：

10：容纳盒；20：成型材料；

30：半导体结构；40：夹持块；

41：预设端面；42：容置槽；

43：间隙；50：固定件；

51：固定板；52：固定块；

53：板状体；60：第一壳体；

70：块体；80：第二壳体；

81：流通通道。

具体实施方式

在相关技术中，在封装半导体结构时，如图1所示，通常是将液态的成型材料20放置在容纳盒10内，然后再将半导体结构30放置到容纳盒10内，最后固化液态的成型材料，使得成型材料与半导体结构固定在一起，制作成失效分析样品。在上述过程中，由于液态的成型材料20内具有气泡，该气泡会给半导体结构30施加一个垂直向上的作用力，该作用力会使得半导体结构发生倾斜，以形成图2的结构，这样会致使失效分析样品的研磨面所在的平面与水平面呈一定夹角，在研磨过程中，一方面由于研磨面上的各个区域所受的应力不均匀，使得半导体结构容易发生碎裂，另一方面，增加了研磨难度。

针对上述的技术问题，在本申请实施例中，通过在夹持块内设置容置槽，并将半导体结构固定在容置槽内，这样可以控制半导体结构在夹持块内的位置，防止半导体结构发生倾斜，使得半导体结构的待研磨面与预设端面相互平行或者相互垂直，在研磨过程中，可以保证待研磨面上的受力均匀，防止半导体结构发生碎裂，同时，也可以降低研磨难度。

为了使本申请实施例的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，均属于本申请保护的范围。

如图3、图4以及图5所示，本申请实施例提供的夹持治具，包括夹持块40，夹持块40的预设端面41设置有容置槽42，容置槽42用于容纳和固定半导体结构30。

夹持块40用于给半导体结构30提供承载的主体，其材质可以具有弹性的材料，比如，橡胶或者树脂，这样在固定半导体结构时，可以降低对半导体结构的磨损。

容置槽42设置在夹持块40的预设端面41上，并朝向夹持块40的中心延伸，在实施例中，预设端面41可以理解为夹持块的任意端面，当夹持块40的形状为方形，容置槽42可以设置在夹持块的上端面、下端面或者其他的侧面上，比如，如图3所示，容置槽42设置在夹持块40的上端面上。

容置槽42用于容纳半导体结构，并将半导体结构固定在容置槽内，这样可以控制半导体结构在夹持块40内的位置，防止半导体结构发生倾斜，使得半导体结构的待研磨面与预设端面相互平行或者相互垂直，在研磨过程中，可以保证待研磨面上的受力均匀，防止半导体结构发生碎裂，同时，也可以降低研磨难度。

需要说明的是，半导体结构可以与容置槽为过盈配合，以将半导体结构卡设在容置槽内，也可以通过其他的部件固定在容置槽内。

在一些实施例中，如图6所示，以垂直于预设端面41的截面为纵截面，容置槽42的纵截面形状为矩形，容置槽42的槽底与半导体结构贴合，容置槽42的槽壁通过固定件50与半导体结构固定连接。

在本实施例中，容置槽42的槽壁与半导体结构30之间通过固定件50固定连接，可以理解为容置槽42的任意槽壁通过固定件50与半导体结构30固定连接。

作为固定件的一种可行的实施方式，如图6和图7所示，固定件50可以包括至少一个固定板51，固定板51设置在容置槽42的槽壁与半导体结构30的侧壁之间，且固定板51靠近半导体结构30的侧面与半导体结构30的侧壁相互平行，以抵紧半导体结构30。

当固定板51的个数为一个时，该固定板51可以设置在半导体结构30的其中一个侧壁与槽壁之间，例如，如图6所示，当半导体结构30的左侧壁与槽壁之间具有间隙，半导体结构30的其余侧壁与槽壁之间紧密贴合时，此时，固定板51的个数为一个，该固定板51设置在半导体结构30的左侧壁与槽壁之间，且沿垂直于半导体结构30的左侧壁的方向，固定板51相对的两个侧壁分别与容置槽的槽壁和半导体结构的左侧壁固定连接，示例性地，固定板51的左侧壁与容置槽的左槽壁固定连接，固定板的右侧壁与半导体结构30的左侧壁固定连接。

当固定板51的个数为二个时，该固定板51可以设置在半导体结构30的其中两个侧壁与槽壁之间，例如，如图7所示，当半导体结构30的左侧壁和右侧壁均与槽壁之间具有间隙，半导体结构30的其余侧壁与槽壁之间紧密贴合时，此时，固定板51的个数为两个，其中一个固定板51设置在半导体结构30的左侧壁与槽壁之间，且沿垂直于半导体结构30的左侧壁的方向，固定板51相对的两个侧壁分别与容置槽的槽壁和半导体结构30的左侧壁固定连接，另一个固定板51设置在半导体结构30的右侧壁之间，且沿垂直于半导体结构30的右侧壁的方向，固定板51相对的两个侧壁分别与容置槽的槽壁和半导体结构30的右侧壁固定连接。

当固定板51的个数为三个时，该固定板51可以设置在半导体结构30的其中三个侧壁与槽壁之间，至于固定板51与半导体结构30的相对位置如何设置，可以与上述实施例中布局方式相类似，本实施例在此不再多加赘述了。

当固定板51的个数为四个时，四个固定板51可以相互连接，以形成一体的环形结构，其中，环形结构可以为矩形环，或者圆环，至于环形结构的形状可以根据容置槽和半导体结构的形状来改变。

在一些实施例中，如图8所示，当预设端面41与容置槽42的槽底之间的垂直距离，大于半导体结构30沿垂直于预设端面41的厚度时，固定件50还包括与固定板51一体成型的固定块52，固定块52设置在半导体结构30靠近预设端面41的侧壁与容置槽42的槽壁围合的区域内，且固定块52背离预设端面41的侧面与半导体结构30抵紧。

本实施例通过固定板和固定块的设置，将半导体结构固定在容置槽的内部，进而可以将半导体结构包裹在半导体结构的中间位置，半导体结构的各个侧壁均有固定部件，使得半导体结构的侧壁上各个部位受力比较均匀，防止后续在研磨过程中半导体结构上形成裂纹。

如图9所示，当预设端面41与容置槽42的槽底之间的垂直距离，大于半导体结构30沿垂直于预设端面41的厚度，固定件还包括与固定块一体成型的板状体53，该板状体53可以覆盖在预设端面上，也就是说，板状体53靠近预设端面的表面与预设端面和固定块贴合。

本实施例中，通过固定件的设置，可以使得半导体结构位于夹持治具的中心位置，均匀化半导体结构的侧壁上各个部位受力，防止后续在研磨过程中半导体结构上形成裂纹。

在一些实施例中，夹持块40和固定件50为一体件，且夹持块40和固定件50的材质包括树脂，比如，夹持块40和固定件50可以使用树脂固化后的形成一体的结构，具有制作方式较为简单，制作成本较为低廉的优势。

其次，由于树脂材料本身具有良好的强度和韧性，固化后的树脂不易进入半导体结构30的间隙内，有利于防止半导体结构30受到污染，从而进一步提高半导体材料的检测和分析的准确性。

本申请实施例提供的夹持治具的制备方法，该制备方法能够制作出上述的夹持治具，示例性地，如图10所示，夹持治具的制备方法，包括如下步骤：

步骤S100：提供模具，模具包括第一壳体以及设置在第一壳体的底壁上的块体。

示例性地，第一壳体60用于给后续的成型材料提供容纳空间，其中，第一壳体60的形状为规则形状，或者不规则形状，比如，如图11所示，第一壳体60可以为具有开口的方形壳体，示例的，第一壳体60可以包括底壁以及设置在底壁上的侧壁，底壁与侧壁之间围合成容纳空间，底壁和侧壁可以为一体成型，也可以是，底壁和侧壁之间为分体结构，比如，侧壁可以通过粘结或者焊接方式固定连接在底壁上，其中，侧壁可以为一体成型，也可以包括多个顺次首尾连接的子侧壁。

块体70设置在第一壳体60的底壁上，比如，块体70可以设置在第一壳体60的底壁的中心位置，也可以设置在第一壳体的底壁的其余位置，即，第一壳体的相对的侧壁与块体之间的距离不相等。

当块体70设置在第一壳体60的中心位置时，可以使得后续形成容置槽的位置位于夹持块的中心位置，进而使得半导体结构位于夹持治具的中心位置，以达到均匀化半导体结构的侧壁上各个部位受力，防止后续在研磨过程中半导体结构上形成裂纹。

其中，块体70可以与第一壳体60为一体成型，也可以是与第一壳体60为分体成型，比如，块体70可以通过焊接或者粘结的方式固定连接在第一壳体60的底壁上。

需要说明的是，块体70的形状可以与半导体结构30的形状相匹配，比如，当半导体结构30的形状为长方形，块体70的形状也可以为长方形。

在本实施例中，块体70的个数可以为多个，多个块体70间隔设置在第一壳体60的底壁上，且多个块体70的中心位于同一直线上，这样可以通过一次制备工艺制作出多个夹持块，提高制作效率。

或者，如图12所示，可以制作多个模具，直接一次性制备出多个夹持块，不需要将多个夹持块进行分隔，提高了制作效率。

步骤S200：在第一壳体的内壁与块体之间填充液态的成型材料，并固化成型材料，以形成夹持块。

示例性地，可以通过浇注的方式，向第一壳体60内填充液态的成型材料，使得液态的成型材料填充满第一壳体60的内壁与块体70之间的区域，之后，固化成型材料，以形成夹持块。

步骤S300：分离夹持块和第一壳体，夹持块的预设端面设置有容置槽，容置槽用于容纳和固定半导体结构。

示例性地，可以利用夹持工具固定住第一壳体60，以便于夹持块40从第一壳体60中脱离出来，以形成夹持治具。

为了便于夹持块40与第一壳体60的分离，在向第一壳体60内填充液态的成型材料之前，可以在第一壳体60的内壁和块体70的表面形成脱模层，比如，可以分别在第一壳体60的内壁和块体70的表面上涂覆一定厚度的脱模剂，固化之后的脱模剂即可形成脱模层。

在本实施例中，通过脱模层的设置，一方面可以促使第一壳体与夹持块快速分离，另一方面可以保证夹持块和容置槽的成型质量。

在一些实施例中，分离夹持块和第一壳体的步骤之后，夹持治具的制备方法还包括：

将半导体结构30放置在容置槽42内，并在容置槽42内形成固定件50，固定件50用于固定半导体结构30。

示例性地，如图13所示，将半导体结构30放置在容置槽42内，使得半导体结构30与容置槽42的底壁贴合，半导体结构30与容置槽42的槽壁之间具有间隙43。

需要说明的是，在本实施例中，半导体结构30与容置槽42的槽壁之间具有间隙43，可以理解为，半导体结构30仅与容置槽42的一个槽壁之间具有间隙43，或者是，半导体结构30与容置槽42的两个槽壁之间具有间隙43，又或者是，半导体结构30与容置槽42的三个槽壁之间具有间隙43，再或者是，半导体结构30与容置槽42的四个槽壁之间均具有间隙43。

待将半导体结构放置到容置槽内时，向间隙43内填充满液态的成型材料，并固化成型材料，以形成固定件50，固定件50将半导体结构30固定在容置槽42内。

在此过程中，可以直接通过容置槽42的开口向间隙43内填充液态的成型材料，这样可以加快夹持治具的制备速度，提高效率。

也可以通过其他的辅助工具向间隙内填充液态的成型材料，示例性地，本申请实施例的夹持治具还包括：

如图14所示，将容纳有半导体结构30的夹持块40放置在第二壳体80内，夹持块40的预设端面与第二壳体80相对的内壁之间具有流通通道81，流通通道81与容置槽42连通。

通过向流通通道81加入液态的成型材料，液态的成型材料填充满流通通道81和间隙43。

在此过程中，使得液态的成型材料的液面与夹持块的顶面平齐，这样使得第二次填充的成型材料与第一次填充的成型材料进行无缝衔接，以保证形成夹持治具的表面比较平整。

本实施例通过第二壳体的设置，可以方便向间隙内填充液态的成型材料，提供填充效率。

需要说明的是，在本实施例中，预设端面与容置槽的槽底之间的垂直距离，可以等于半导体结构沿垂直于预设端面的厚度，这样成型材料只需要填充半导体结构与容置槽之间形成的间隙即可。

当预设端面与容置槽的槽底之间的垂直距离，大于半导体结构沿垂直于预设端面的厚度时，向流通通道加入液态的成型材料的步骤中还包括：

液态的成型材料会填充满流通通道81、间隙43以及半导体结构30靠近预设端面41的端面与容置槽42的槽壁围合的区域，以形成固定件50，固定件50包括一体成型的固定板51、固定块52以及板状体53，其中，固定板51设置在间隙43内，固定块52设置在半导体结构30靠近预设端面41的端面与容置槽42的槽壁围合的区域内，板状体53覆盖在预设端面41上。

在一些实施例中，向流通通道加入液态的成型材料的步骤之后，夹持治具的制备方法还包括：分离夹持块40和第二壳体80，以形成夹持治具。

通过本实施例中的制备方法得到的夹持治具，可以完全将半导体结构包裹在夹持块中，与相关技术中，固定半导体结构的方法相比，本申请实施例在固定半导体结构时，半导体结构的位置不会发生偏移，可以使得半导体结构位于夹持治具的中心位置，以达到均匀化半导体结构的侧壁上各个部位受力，防止后续在研磨过程中半导体结构上形成裂纹的目的。

本说明书中各实施例或实施方式采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分相互参见即可。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施方式”、“一些实施方式”、“示意性实施方式”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合实施方式或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施方式或示例中。

在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施方式或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施方式或示例中以合适的方式结合。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的范围。