[發明專利]TEM樣品的制備方法及TEM樣品

在審

• 申請號: 201410398380.9
• 申請日: 2014-08-13
• 公開（公告）號: CN105334086A
• 公開（公告）日: 2016-02-17
• 發明（設計）人: 陳柳;段淑卿;蘇佳偉
• 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: 北京康信知識產權代理有限責任公司 11240
• 代理人: 吳貴明;張永明

技術領域

本申請涉及半導體集成電路的技術領域，具體而言，涉及一種TEM樣品的制備方法及TEM樣品。

背景技術

在半導體集成電路中，通常采用TEM(透射電子顯微鏡)獲取芯片中待測結構的TEM照片，并根據TEM照片獲取待測結構的形貌或尺寸等特性。同時，TEM具有放大倍數高、分辨率高等優點，使其廣泛應用于工藝控制或失效分析等領域。在采用TEM對待測結構的特性進行分析時，TEM樣品的制備是非常重要的一環。為了獲得具有足夠亮度和襯度的TEM照片，TEM樣品必須足夠薄(一般需要小于100nm)，以使得電子能夠透過TEM樣品。

現有TEM樣品的制備方法通常包括以下步驟：在芯片中與待測結構位置相對應的上表面上沉積鉑層，以起到保護芯片作用；在鉑層兩側的芯片中分別形成凹槽；切割位于凹槽之間的芯片的底部和兩側，以形成U型的薄片，并將薄片中靠近凹槽的側面作為第一面和第二面；分別沿第一面和第二面對薄片進行研磨，以得到具有目標厚度(通常為100nm左右)的薄片；將薄片從芯片中剝離，以獲得TEM樣品。

然而，對上述制備方法得到的TEM樣品進行拍照時，TEM樣品在三維上的圖案都會顯示在二維圖像中，因此會使得所拍TEM照片中產生重影，從而影響TEM分析的結果。以如圖1所示的TEM樣品為例，由于接觸孔結構(其材料為鎢)比周圍的介質層(其材料為SiO₂)難以研磨，使得在研磨薄片的過程中產生粗糙表面，并使得部分非待測接觸孔結構(如圖1中b′所示)保留下來，進而導致在對該TEM樣品中待測接觸孔結構(如圖1所示a′)進行拍照時會產生重影。

為了解決上述問題，一種解決方法是進一步研磨上述TEM樣品，以獲得更薄的TEM樣品，即通過研磨去除TEM樣品中造成重影的結構(例如如圖1中b′所示的非待測接觸孔結構)。然而，反復研磨過程會損傷或污染TEM樣品中待測結構，同時TEM樣品太薄會使得TEM樣品容易發生扭曲變形或破碎，進而難以獲取TEM樣品的TEM照片。因此，如何獲得更薄的TEM樣品，以減少對該TEM樣品進行拍照時所得TEM照片中的重影，成為本領域中亟待解決的技術問題。

發明內容

本申請旨在提供一種TEM樣品的制備方法及TEM樣品，以獲得更薄的TEM樣品，并減少對該TEM樣品進行拍照時所得TEM照片中的重影。

為了實現上述目的，本申請提供了一種TEM樣品的制備方法，該制備方法包括以下步驟：在芯片中獲得包含待測結構的薄片，薄片包括相對設置的第一面和第二面；沿第一面對薄片進行第一次研磨，以使第一面靠近待測結構；在第一次研磨后的第一面上沉積第一保護層，使第一保護層和待測結構具有相近的成像襯度；沿第二面對薄片進行第二次研磨，以使第二面靠近待測結構；將第二次研磨后的薄片從芯片中剝離，以獲得TEM樣品。

進一步地，第一面和第二面垂直于或平行于芯片的上表面。

進一步地，第一面和第二面垂直于芯片的上表面，在芯片中獲得薄片的步驟包括：在芯片中與待測結構位置相對應的上表面上沉積第二保護層；在第二保護層兩側的芯片中分別形成凹槽；切割位于凹槽之間的芯片的底部和兩側，以形成U型的薄片，并將薄片中靠近凹槽的側面作為第一面和第二面。

進一步地，第二保護層的材料為鉑或鎳。

進一步地，切割芯片的工藝為聚焦離子束工藝。

進一步地，在第二次研磨的步驟之后，減薄第一保護層。

進一步地，在沉積第一保護層的步驟中，在第一次研磨后的第一面上沉積厚度為50～100nm的第一保護層；在減薄第一保護層的步驟中，減薄形成厚度為20～40nm的第一保護層；在獲得TEM樣品的步驟中，獲得厚度為30～80nm的TEM樣品。

進一步地，第一次研磨和第二次研磨的工藝為聚焦離子束工藝。

進一步地，待測結構為缺陷結構、接觸孔結構或互連層，第一保護層為碳層。

本申請還提供了一種TEM樣品，該TEM樣品由本申請上述的制備方法制作而成。