[發明專利]一種制備TEM樣品的方法

有效

• 申請號: 201410408599.2
• 申請日: 2014-08-19
• 公開（公告）號: CN104198241B
• 公開（公告）日: 2017-04-05
• 發明（設計）人: 高慧敏;張順勇
• 申請（專利權）人: 武漢新芯集成電路制造有限公司
• 主分類號: G01N1/28
• 分類號: G01N1/28;G01N1/32
• 代理公司: 上海申新律師事務所31272
• 代理人: 吳俊

技術領域

本發明涉及半導體制造技術領域，尤其涉及一種制備TEM樣品的方法。

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可以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，后續再對該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的局部區域完成TEM樣品的制備，在使用FIB制備TEM樣品的過程中，如圖1和圖2所示，其中，1表示待制備樣品區域，通常都是在芯片的待制備樣品區域上方鍍上保護層2，然后在保護層2兩側垂直粗挖大坑，形成標識坑3，之后再沿著保護層2兩面逐步減薄，直到樣品達到一定的薄度。對于一般的只需要拍照單層失效結構的透射電鏡(TEM)樣品，全部制備流程只需40分鐘就可以做出一個完美的樣品，可以拍到較完美的TEM圖片。但是對于有需要拍照多層結構且厚度達到3微米以上結構的超大高度樣品制備，就需要從芯片表面粗挖較大深度的大坑形成標識坑，后面的減薄也不能少于2μm，由于切挖深度比制備一般的TEM樣品多了一倍，整個過程就會非常吃力且耗時。而且制備出的樣品往往由于離子束的均勻性不足而不夠完美，這是本領域技術人員所不愿見到的。

發明內容

針對上述存在的問題，本發明公開一種制備TEM樣品的方法。

一種制備TEM樣品的方法，其中，包括如下步驟：

提供一半導體器件結構的失效芯片和非失效芯片，所述失效芯片中設置有失效器件結構，且所述失效芯片和所述非失效芯片均具有一正面及相對該正面的若干側面；

沿垂直于所述正面的方向對所述失效芯片進行減薄，并停止在距離所述失效器件結構為第一距離的位置處，以獲取所述失效器件結構上的失效點在所述失效芯片上的位置；

根據所述失效點的位置設定所述非失效芯片上一失效分析參考點，繼續沿垂直于所述正面的方向對所述非失效芯片進行減薄，并停止在距離所述失效分析參考點所在的器件結構為所述第一距離的位置處；

根據所述失效點在所述失效芯片上的位置選定一側面，并沿垂直于該選定側面的方向對所述失效芯片進行拋光，并停止在距離所述失效點的位置為第二距離的位置處，以形成待測單元；

沿與所述失效芯片拋光方向相同的方向對所述非失效芯片進行拋光，以形成與所述待測單元具有相同圖形結構的參考單元；

將所述待測單元的減薄面粘合至所述參考單元的減薄面上，以形成一待測結構，并將所述待測結構的拋光面朝上放入FIB機臺，以進行TEM樣品的制備工藝；

其中，所述待測結構中所述失效點與所述失效分析參考點以所述失效芯片與所述非失效芯片的粘合面為參考呈鏡面對稱分布。

上述的制備TEM樣品的方法，其中，所述第一距離為50-150nm。

上述的制備TEM樣品的方法，其中，所述第二距離為1-2μm。

上述的制備TEM樣品的方法，其中，采用研磨機沿垂直于該選定側面的方向對所述失效芯片進行拋光，并沿與所述失效芯片拋光方向相同的方向對所述非失效芯片進行拋光。

上述的制備TEM樣品的方法，其中，所述失效芯片和所述非失效芯片的厚度均大于3μm。

上述的制備TEM樣品的方法，其中，采用粘膠將所述待測單元的減薄面粘合至所述參考單元的減薄面上。

上述的制備TEM樣品的方法，其中，所述TEM樣品的制備工藝包括：

在位于所述失效點和所述失效分析參考點上方的拋光面上形成保護層；

于所述保護層的兩側形成標識坑；

繼續沿所述保護層兩側逐漸減薄所述待測結構至預定厚度，形成所述TEM樣品。

上述的制備TEM樣品的方法，其中，所述預定厚度為50-100nm。

上述的制備TEM樣品的方法，其中，所述標識坑的深度為1-2μm。

上述的制備TEM樣品的方法，其中，所述保護層的材質為鉑金。

上述發明具有如下優點或者有益效果：