[發(fā)明專利]TEM樣品的制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310082083.9
• 申請日: 2013-03-14
• 公開（公告）號: CN103196718A
• 公開（公告）日: 2013-07-10
• 發(fā)明（設計）人: 王炯翀
• 申請（專利權）人: 上海華力微電子有限公司
• 主分類號: G01N1/28
• 分類號: G01N1/28
• 代理公司: 上海申新律師事務所 31272
• 代理人: 竺路玲

技術領域

本發(fā)明涉及半導體制作領域，更確切的說，涉及一種TEM樣品的制備方法。

背景技術

隨著半導體工藝的不斷進步，樣品的尺寸變得越來越小，在某些工藝中需要進行銅籽晶結構的材料分析，因此對這類結構和材料的研究也越來越需要具有精密加工能力的聚焦離子束系統(tǒng)進行TEM樣品的制備工作。

目前傳統(tǒng)的使用FIB（Focused?Ion?beam，聚焦離子束）進行TEM（Transmission?electron?microscope，透射電子顯微鏡）樣品制備的方法是先在銅籽晶的結構上直接沉積一層涂層，然后用FIB制備約10um寬的目標截面用作TEM分析觀測用。但是該制備方法僅適用于半導體工藝尺寸比較大的目標表面，對于現(xiàn)在尺寸比較小的銅籽晶結構，如40nm，55nm等較小尺寸半導體工藝需要TEM樣品的厚度是40nm-60nm，這樣才能分辨出銅(copper)和擴散阻擋層(barrier)的界面。但是用傳統(tǒng)的方法制備TEM樣品厚度的極限是80nm-100nm，在TEM樣品分析過程中無法分辨出銅(copper)和擴散阻擋層(barrier)的界面，同時如果TEM樣品厚度低于80nm，制備出來的樣品就會產(chǎn)生彎曲或變形，無法進行TEM樣品分析，進而影響后續(xù)工藝。

中國專利（公開號：CN102401758A）公開了一種TEM樣品制造方法，所述方法包括：通過聚焦離子束切割晶圓得到TEM樣品薄片，加熱所述TEM樣品薄片制成適合觀測的TEM樣品。本發(fā)明通過加熱聚焦離子束切割得到的TEM樣品薄片，從而將TEM樣品薄片兩側的非晶態(tài)部分重新結晶為晶態(tài)，使得通過透射電鏡觀測制得的透射電鏡樣品能夠看到有序的、可反映樣品材料晶相的圖像。

該發(fā)明通過加熱聚焦離子束切割得到的TEM樣品薄片，從而將TEM樣品薄片兩側的非晶態(tài)部分重新結晶為晶態(tài)，使得通過透射電鏡觀測制得的透射電鏡樣品能夠看到有序的、可反映樣品材料晶相的圖像，但是該發(fā)明僅適用于尺寸較大的半導體器件，如果應用在較小尺寸的半導體器件制備出來的樣品可能會產(chǎn)生彎曲或變形，無法進行TEM樣品分析。

中國專利（公開號：CN102466579A）提供了一種TEM樣品的制備方法，包括步驟：提供檢測樣片，所述檢測樣片上具有至少兩個待檢測區(qū)域，即第一待檢測區(qū)域和第二待檢測區(qū)域；在檢測樣片的第一待檢測區(qū)域形成標記；從所述第一待檢測區(qū)域切割出第一樣片，所述第一樣片包括所述標記，從所述第二待檢測區(qū)域切割出第二樣片，所述第二樣片的形狀和第一樣片的形狀相同；將所述第一樣片和第二樣片的具有待檢測區(qū)域的一面貼合粘接，形成雙樣片；沿所述雙樣片的被切割的兩個相對側面減薄所述雙樣片，直到暴露所述標記，從而使得可以對檢測樣片的任何區(qū)域進行TEM分析。

但是該發(fā)明只是將檢測樣片的兩個待檢測區(qū)域分別切割出兩個樣片粘連在一起，如果需要制備的TEM厚度較薄，制備出的TEM樣品容易產(chǎn)生彎曲和變形，影響后續(xù)的工藝，可見，該發(fā)明在一些尺寸較小的半導體工藝中也并不適用。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明根據(jù)現(xiàn)有技術的不足提供了一種具有銅籽晶結構的TEM樣品的制備方法，通過增加油性材料沉積涂層的次數(shù)和改進TEM樣品制備的方法，在銅籽晶結構中填充足夠的涂層材料，可避免空洞的形成，使制備出TEM樣品的厚度突破傳統(tǒng)方法制備的TEM樣品厚度的極限以達到最佳厚度(40-60nm)，在TEM樣品分析中能夠清楚的辨別擴散阻擋層和銅的分界面，同時在制備過程中TEM樣品也不容易產(chǎn)生彎曲或變形，提高了TEM樣品的質(zhì)量，可在較小尺寸的半導體器件制備TEM樣品，提高了生產(chǎn)工藝和我分析效果。

本發(fā)明采用的技術方案為：

一種TEM樣品的制備方法，應用于具有銅籽晶結構的襯底上，所述銅籽晶結構包括多個溝槽，其中，包括以下步驟：

步驟S1、于所述襯底的上表面沉積第一涂層，且該第一涂層充滿所述溝槽；

步驟S2、切割所述第一涂層至所述襯底的下表面，形成具有第一橫截面的第一樣品結構；

步驟S3、制備第二涂層覆蓋所述第一橫截面的表面；

步驟S4、切割所述第一樣品結構上剩余的第一涂層至剩余的襯底的下表面，形成具有目標橫截面的第二樣品結構，且該第二樣品結構包括覆蓋有第二涂層的第一橫截面；

步驟S5、切割所述第二涂層至位于所述第一橫截面表面的第二涂層的下表面，形成具有第二橫截面和所述目標橫截面的TEM樣品結構；

步驟S6、繼續(xù)對所述TEM樣品的目標橫截面進行分析；

其中，所述目標橫截面與所述第一橫截面之間的距離為40-60nm；