[發明專利]TEM樣品的制備方法

有效

• 申請號: 201210435237.3
• 申請日: 2012-11-02
• 公開（公告）號: CN103792114A
• 公開（公告）日: 2014-05-14
• 發明（設計）人: 段淑卿;陳柳;齊瑞娟;李明
• 申請（專利權）人: 中芯國際集成電路制造（上海）有限公司
• 主分類號: G01N1/28
• 分類號: G01N1/28;G01N23/22
• 代理公司: 上海思微知識產權代理事務所(普通合伙) 31237
• 代理人: 屈蘅;李時云

技術領域

本發明涉及半導體制造領域，尤其涉及一種TEM樣品的制備方法。

背景技術

目前，透射電子顯微鏡(TEM)是電子顯微學的重要工具，TEM通常用于檢測組成半導體器件的薄膜的形貌、尺寸和特征等。將TEM樣品放入TEM觀測室后，TEM的主要工作原理為：高能電子束穿透TEM樣品時發生散射、吸收、干涉及衍射等現象，使得在成像平面形成襯度，從而形成TEM樣品的圖像，后續再對所述TEM樣品的圖像進行觀察、測量以及分析。

現有技術中，聚焦離子束(FIB)機臺可以在整片晶片（wafer）的局部區域完成TEM樣品的制備，其過程是將wafer作為樣品水平放置在FIB機臺的樣品臺上，從FIB機臺的液態金屬離子源(一般為鎵Ga)中抽取的離子束經過加速、質量分析、整形等處理之后形成具有一定束流和離子束斑直徑的聚焦離子束(Ibeam)，聚焦在樣品表面轟擊wafer的局部區域，從而對wafer進行切割和微細加工，以制備TEM樣品。

如圖1所示，現有技術中，在FIB機臺上制備TEM樣品的方法，用于同時制備邏輯IC電路的NMOS和PMOS的TEM樣品，包括：

步驟S101，提供一晶片，在晶片上表面形成保護層;

在現有技術中，TEM樣品的形成主要是利用聚焦離子束(FIB)的切割作用，為了防止后續的FIB對TEM樣品的上表面造成損傷，參考圖2A，需要通過I?beam（聚焦離子束）和E?beam（聚焦電子束）預先在提供的晶片10的上表面鍍一層金屬鉑(Pt)作為保護層11，且保護層11位于預設的TEM樣品的上方，沉積的保護層11的分布區域通常為1*5μm。

步驟S102，在所述保護層兩側形成兩個洞；

參考圖2B，采用FIB晶片10進行初步切割，在FIB的切割過程中，高壓加速的離子束對晶片10和保護層11進行轟擊，在保護層11兩側形成兩個洞（或凹槽）12、13，大小為5*15μm，兩個洞12、13之間的部分為包含保護層11的樣品。

步驟S103，在兩個洞的底部分別形成U型開口；

參考圖2C，首先定義遠離洞底部的樣品面為樣品表面、在靠近洞底部的樣品上先切出一條與樣品表面平行的橫向開口，該橫向開口的長度與凹槽長度相當，隔開了保護層11與晶片10；再分別以橫向開口的兩端作為起點切出兩條垂直于橫向開口方向的縱向開口。其中，縱向開口的長度要求低于樣品的高度，使得切出縱向開口之后，樣品仍然連接在晶片10上未脫離。如圖2c所示，橫向開口和兩條縱向開口組合形成U型開口14。

步驟S104，從保護層兩側細拋每個洞中靠近樣品的側壁;

請參考圖2D,用I?beam分別細切每個洞12、13中靠近樣品的側壁，用E?beam觀察樣品圖像，即從樣品兩側削薄樣品厚度，直到包含保護層11的樣品的厚度達到0.1微米以下，以滿足作為TEM樣品的厚度要求。

步驟S105，切斷樣品與晶片的連接部分，取出樣品即為TEM樣品。

現有的邏輯集成電路中，NMOS和PMOS的TEM樣品是分析靜態存儲器（SRAM）等半導體器件性能的關鍵所在，但是按照上述現有的TEM樣品制備方法，只能分別制備NMOS和PMOS的TEM樣品，非常耗時耗力，影響測試進程。

發明內容

本發明的目的在于提供一種TEM樣品的制備方法，可以同時制備兩個TEM樣品，節約時間成本。

為解決上述問題，本發明提出一種TEM樣品的制備方法，包括以下步驟：

提供一晶片，在所述晶片上表面形成保護層；

在所述保護層兩側形成兩個洞；

在所述兩個洞的底部分別形成開口；

將所述保護層覆蓋的區域劃分為多個相互間隔的子區域，在所述兩個洞中分別對每個子區域的晶片側壁細拋；

切斷每個子區域與所述晶片的連接部分，形成多個TEM樣品。

進一步的，所述保護層的材質為鉑和/或鎢。

進一步的，所述保護層的形狀為長條狀。

進一步的，所述晶片上表面形成的保護層的長度為5~15μm。

進一步的，所述晶片上表面形成的保護層的寬度為0.5~5μm。

進一步的，所述洞的長度至少大于所述晶片上表面形成的保護層的長度。

進一步的，所述洞的寬度3～10μm。

進一步的，所述TEM樣品的厚度小于0.1μm。

進一步的，相鄰兩個子區域的間隔為0.5～2μm。

進一步的，細拋后的相鄰兩個字區域的同側側壁不在同一條直線上。