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透射電鏡樣品的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種透射電鏡樣品的制備方法，包括提供待制樣器件，選定需分析的目標(biāo)區(qū)域；制備至少一個截面使其靠近目標(biāo)區(qū)域；在目標(biāo)區(qū)域的對應(yīng)位置沉積保護(hù)層；對沉積有保護(hù)層的兩個表面進(jìn)行離子束切割；沿兩個表面中任一表面相垂直的方向進(jìn)行離子束切割時，若發(fā)現(xiàn)目標(biāo)區(qū)域沿切割方向的上方具有孔洞，則停止該方向的切割，沿另一個表面相垂直的方向進(jìn)行離子束切割，露出目標(biāo)區(qū)域；完成對待制樣器件尺寸要求的切割，制得樣品。本發(fā)明可以有效避免因孔洞對目標(biāo)區(qū)域形貌產(chǎn)生curtain效應(yīng)的影響，防止缺陷的產(chǎn)生，提高樣品分析的可靠性。
【專利說明】透射電鏡樣品的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及半導(dǎo)體器件分析【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種透射電鏡樣品的制備方法?！颈尘凹夹g(shù)】
[0002]透射電子顯微鏡(Transmission electron microscope,縮寫TEM,簡稱透射電鏡)由于具有超高的分辨率和極強(qiáng)的分析功能，目前已經(jīng)成為先進(jìn)工藝半導(dǎo)體晶圓廠進(jìn)行結(jié)構(gòu)和材料分析的最主要的工具。
[0003]目前，主要的透射電鏡制樣設(shè)備是集成了 FIB (Focused ion beam，聚焦離子束)和SEM (Scanning electron microscope,掃描電子顯微鏡)的雙束離子束系統(tǒng)(DB-FIB),在離子束進(jìn)行切割的同時，還可以用電子束同步觀察，以保證制樣位置的準(zhǔn)確。
[0004]在半導(dǎo)體晶圓生產(chǎn)完成后，由于結(jié)構(gòu)或工藝等各種原因會在晶圓內(nèi)部形成一些小的孔洞(比如多晶硅側(cè)墻之間的孔洞)。透射電鏡的離子束在切割具有孔洞的位置時，切割速度的差異會造成孔洞下面的材料比其它位置切得更快，形成“curtain (窗簾)”效應(yīng)。當(dāng)晶圓需要分析的觀測目標(biāo)位于孔洞下方時，透射電鏡的觀測質(zhì)量會受到curtain效應(yīng)的影響而降低，甚至無法觀測。
[0005]圖1中樣品內(nèi)分析目標(biāo)位置11的上方具有孔洞12，當(dāng)離子束從上往下對樣品進(jìn)行切割時，由于孔洞12的存在，會對其下方產(chǎn)生影響區(qū)域13，導(dǎo)致分析目標(biāo)位置11受損，如圖2的樣品透射電鏡照片。
[0006]可見，如何在制備透射電鏡樣品的過程中，避免晶圓內(nèi)部孔洞對分析目標(biāo)區(qū)域產(chǎn)生的影響，是本領(lǐng)域技術(shù)人員亟待解決的技術(shù)問題之一。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明提供了一種透射電鏡樣品的制備方法，通過改變切割方向，來改善切割過程中孔洞對分析目標(biāo)區(qū)域的影響。
[0008]本發(fā)明提供的透射電鏡樣品的制備方法包括以下步驟:
[0009]步驟S01，提供待制樣器件，選定需分析的目標(biāo)區(qū)域；
[0010]步驟S02，制備該待制樣器件的至少一個截面使其靠近目標(biāo)區(qū)域；
[0011]步驟S03，對靠近該目標(biāo)區(qū)域的截面及與該截面相鄰的器件表面，在目標(biāo)區(qū)域的對應(yīng)位置沉積保護(hù)層；
[0012]步驟S04，對沉積有保護(hù)層的兩個表面進(jìn)行離子束切割；
[0013]步驟S05，沿兩個表面中任一表面相垂直的方向進(jìn)行離子束切割時，若發(fā)現(xiàn)目標(biāo)區(qū)域沿切割方向的上方具有孔洞，則停止該方向的切割，沿另一個表面相垂直的方向進(jìn)行離子束切割，露出目標(biāo)區(qū)域；
[0014]步驟S06，完成對待制樣器件尺寸要求的切割，制得樣品。
[0015]進(jìn)一步地，步驟S03中在目標(biāo)區(qū)域?qū)?yīng)位置的器件表面沉積兩條相垂直的保護(hù)層，步驟S04和S05中切割方向是從垂直于器件表面向器件內(nèi)部的方向。[0016]進(jìn)一步地，步驟S05中，切割過程中一旦發(fā)現(xiàn)露出目標(biāo)區(qū)域正上方的孔洞，則立即停止該方向的切割，以避免孔洞對目標(biāo)區(qū)域的影響。
[0017]進(jìn)一步地，步驟S05還包括，若切割過程中未發(fā)現(xiàn)目標(biāo)區(qū)域正上方有孔洞，則繼續(xù)執(zhí)行該切割動作。
[0018]進(jìn)一步地，步驟S02中制備截面使其與目標(biāo)區(qū)域的距離為1-10微米。
[0019]進(jìn)一步地，步驟S02中制備截面的工藝包括裂片、切割或研磨。
[0020]進(jìn)一步地，步驟S03至S06是通過FIB設(shè)備完成。
[0021]本發(fā)明提出了一種透射電鏡樣品的制備方法，通過在切割過程中發(fā)現(xiàn)目標(biāo)區(qū)域沿切割方向的上方具有孔洞，立即停止該方向的切割，執(zhí)行另一方向的切割，可以有效避免因孔洞對目標(biāo)區(qū)域形貌產(chǎn)生curtain效應(yīng)的影響，防止缺陷的產(chǎn)生，提高樣品分析的可靠性。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0022]為能更清楚理解本發(fā)明的目的、特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)，以下將結(jié)合附圖對本發(fā)明的較佳實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)描述，其中:
[0023]圖1是現(xiàn)有技術(shù)制得透射電鏡樣品的剖面示意圖；
[0024]圖2是現(xiàn)有技術(shù)制得透射電鏡樣品的TEM照片；
[0025]圖3是本發(fā)明制備透射電鏡樣品的流程示意圖；
[0026]圖4a_4f是本發(fā)明制備方法流程各步驟所對應(yīng)的器件結(jié)構(gòu)示意圖；
[0027]圖5是本發(fā)明方法制得透射電鏡樣品與現(xiàn)有技術(shù)的TEM照片對比圖。
【具體實(shí)施方式】
[0028]第一實(shí)施例
[0029]請同時參閱圖3、圖4a_4f，本實(shí)施例中，透射電鏡樣品的制備方法包括以下步驟:
[0030]步驟S01，提供待制樣器件，選定需分析的目標(biāo)區(qū)域；
[0031]步驟S02，制備該待制樣器件的一個截面使其靠近目標(biāo)區(qū)域，如圖4a所示；
[0032]步驟S03，對靠近該目標(biāo)區(qū)域的截面及與該截面相鄰的器件表面，在目標(biāo)區(qū)域的對應(yīng)位置沉積保護(hù)層；其中，該步驟包括步驟S031，將器件水平放入FIB設(shè)備中，在目標(biāo)區(qū)域位置的器件上表面沉積一條寬度為120nm的保護(hù)層，如圖4b所示；步驟S032，將器件垂直放入FIB設(shè)備中，在目標(biāo)區(qū)域位置的器件上表面沉積一條寬度為120nm的保護(hù)層，形成互相垂直的L型保護(hù)層，如圖4c所示；
[0033]步驟S04，對沉積有保護(hù)層的兩個表面進(jìn)行離子束切割，切割方向是從垂直于器件表面向器件內(nèi)部的方向，如圖4d所示的兩個箭頭方向；
[0034]步驟S05，逐漸切割減薄保護(hù)層兩側(cè)的器件，當(dāng)切割到保護(hù)層所覆蓋的區(qū)域，沿圖4e中A箭頭方向進(jìn)行離子束切割時，發(fā)現(xiàn)目標(biāo)區(qū)域沿切割方向的正上方具有孔洞(發(fā)現(xiàn)剛露出孔洞)，則立即停止該方向的切割，轉(zhuǎn)而沿B箭頭方向進(jìn)行離子束切割，直到露出待分析的目標(biāo)區(qū)域；
[0035]步驟S06，完成對待制樣器件尺寸要求的切割，制得樣品尺寸為厚度lOOnm，高度10 μ m，寬度5 μ m。對該樣品旋轉(zhuǎn)90 °后，拍攝常規(guī)觀測方向的透射電鏡照片，如圖4f所示。
[0036]從圖4e和4f可以看出，由于離子束切割方向的改變,孔洞產(chǎn)生的curtain效應(yīng)影響區(qū)域有效避開了目標(biāo)區(qū)域。
[0037]本實(shí)施例中，若切割過程中未發(fā)現(xiàn)目標(biāo)區(qū)域正上方有孔洞，則繼續(xù)執(zhí)行該方向的切割動作；步驟S02中制備截面使其與目標(biāo)區(qū)域的距離為8微米，以便于后續(xù)離子束切割，該工藝包括裂片、切割或研磨等常規(guī)手段；步驟S03至S06均是通過FIB設(shè)備完成。
[0038]請繼續(xù)參閱圖5，圖中a所示本發(fā)明方法制得樣品拍攝的TEM照片，b是現(xiàn)有技術(shù)制得樣品拍攝的TEM照片，可見，本發(fā)明方法制得樣品的目標(biāo)區(qū)域未受孔洞影響，未在目標(biāo)區(qū)域產(chǎn)生curtain效應(yīng)，可以提供很好的參考價值，提高了產(chǎn)品分析的可靠性。
【權(quán)利要求】
1.一種透射電鏡樣品的制備方法，其特征在于，其包括以下步驟: 步驟S01，提供待制樣器件，選定需分析的目標(biāo)區(qū)域； 步驟S02，制備該待制樣器件的至少一個截面使其靠近目標(biāo)區(qū)域； 步驟S03，對靠近該目標(biāo)區(qū)域的截面及與該截面相鄰的器件表面，在目標(biāo)區(qū)域的對應(yīng)位置沉積保護(hù)層； 步驟S04，對沉積有保護(hù)層的兩個表面進(jìn)行離子束切割； 步驟S05，沿兩個表面中任一表面相垂直的方向進(jìn)行離子束切割時，若發(fā)現(xiàn)目標(biāo)區(qū)域沿切割方向的上方具有孔洞，則停止該方向的切割，沿另一個表面相垂直的方向進(jìn)行離子束切割，露出目標(biāo)區(qū)域； 步驟S06，完成對待制樣器件尺寸要求的切割，制得樣品。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的透射電鏡樣品的制備方法，其特征在于:步驟S03中在目標(biāo)區(qū)域?qū)?yīng)位置的器件表面沉積兩條相垂直的保護(hù)層，步驟S04和S05中切割方向是從垂直于器件表面向器件內(nèi)部的方向。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的透射電鏡樣品的制備方法，其特征在于:步驟S05中，切割過程中一旦發(fā)現(xiàn)露出目標(biāo)區(qū)域正上方的孔洞，則立即停止該方向的切割，以避免孔洞對目標(biāo)區(qū)域的影響。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的透射電鏡樣品的制備方法，其特征在于:步驟S05還包括，若切割過程中未發(fā)現(xiàn)目標(biāo)區(qū)域正上方有孔洞，則繼續(xù)執(zhí)行該切割動作。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4任一項(xiàng)所述的透射電鏡樣品的制備方法，其特征在于:步驟S02中制備截面使其與目標(biāo)區(qū)域的距離為1-10微米。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的透射電鏡樣品的制備方法，其特征在于:步驟S02中制備截面的工藝包括裂片、切割或研磨。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至4任一項(xiàng)所述的透射電鏡樣品的制備方法，其特征在于:步驟S03至S06是通過FIB設(shè)備完成。
【文檔編號】G01N1/28GK103868777SQ201410126975
【公開日】2014年6月18日 申請日期:2014年3月31日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月31日
【發(fā)明者】陳強(qiáng), 孫蓓瑤 申請人:上海華力微電子有限公司