[發明專利]TEM樣品制備方法

有效

• 申請號: 201910003403.4
• 申請日: 2019-01-03
• 公開（公告）號: CN111398325B
• 公開（公告）日: 2022-05-06
• 發明（設計）人: 李曉麗;王金成;王佳龍
• 申請（專利權）人: 無錫華潤上華科技有限公司
• 主分類號: G01N23/2202
• 分類號: G01N23/2202
• 代理公司: 華進聯合專利商標代理有限公司 44224
• 代理人: 吳平

本申請涉及一種TEM樣品制備方法，包括：確定半導體襯底上存在缺陷的目標位置并從半導體襯底的背面對半導體襯底進行減薄，制成平面TEM樣品，目標位置位于平面TEM樣品內；用粘合膠將平面TEM樣品的背面粘貼于導電墊片上，粘合膠的厚度小于或等于50μm；及確定缺陷的平面形貌和位置并采用聚焦離子束在缺陷位置處垂直于平面TEM樣品進行切割，制成剖面TEM樣品，缺陷位于剖面TEM樣品的剖面上。上述制備方法制成剖面TEM樣品，可以獲取半導體襯底厚度方向的缺陷信息，如缺陷的深度信息，從而推導出導致缺陷的工序，以對工序進行改進，提高產品良率。

技術領域

本發明涉及半導體領域，尤其涉及一種TEM樣品制備方法。

背景技術

在半導體器件制備工藝中，通常包含對半導體襯底進行阱注入、離子推進、退火等工序，容易使半導體襯底內部晶格排列發生錯亂而產生缺陷。同時，隨著半導體器件尺寸的越來越小，半導體器件集成度越來越高，缺陷對器件的良率和可靠性的影響越來越大。因此在半導體器件失效分析中，找到半導體襯底缺陷的位置并獲取缺陷的相關信息，可以反推出導致該缺陷的工序，從而可以對相關工序進行改進，避免后續出現類型缺陷，提高產品良率和器件的可靠性。目前，有兩種方法可以獲知缺陷信息：一種是對半導體襯底進行化學腐蝕并利用SEM(scanning electron microscopy，掃描電子顯微鏡)進行觀察，可以確定半導體襯底上是否存在缺陷以及缺陷的大概位置，但是對于缺陷的具體位置和形貌無法獲知；另一種是制備平面TEM(Transmission Electron Microscope，透射電鏡)樣品并利用TEM進行觀察，可以獲取缺陷的平面位置及平面形貌，但是無法獲知半導體襯底厚度方向的缺陷信息，如缺陷的深度信息，由此使半導體器件的失效分析受到限制。

發明內容

基于此，有必要針對無法獲知半導體襯底厚度方向的缺陷信息，提出了一種TEM樣品制備方法。

一種TEM樣品制備方法，包括：

確定半導體襯底上存在缺陷的目標位置并從所述半導體襯底的背面對所述半導體襯底進行減薄，制成平面TEM樣品，所述目標位置位于所述平面TEM樣品內；

用粘合膠將所述平面TEM樣品的背面粘貼于導電墊片上，所述粘合膠的厚度小于或等于50μm；及

確定所述缺陷的形貌和平面位置并采用聚焦離子束在所述缺陷的所述平面位置處垂直于所述平面TEM樣品進行切割，制成剖面TEM樣品，所述缺陷位于所述剖面TEM樣品的剖面上。

上述TEM樣品制備方法，先制備平面TEM樣品，再利用FIB(Focused Ion Beam，聚焦離子束)從平面TEM樣品中切割出剖面TEM樣品，并使缺陷處于剖面TEM樣品的剖面上，且具有缺陷的剖面為垂直剖面。其中，先制備平面TEM樣品的主要目的是在利用FIB機臺進行切割前，FIB機臺可以對平面TEM樣品進行掃描，并通過接收二次電子和二次離子信號生成缺陷圖像，從而獲取平面TEM樣品中的缺陷的平面形貌和位置。在獲取到缺陷的平面形貌和位置信息后，FIB機臺在缺陷處垂直切割該平面TEM樣品，從而形成具有缺陷剖面的剖面TEM樣品。由于平面TEM樣品尺寸較小，不便于直接對該平面TEM進行切割，因此需將平面TEM樣品通過粘合膠固定于導電墊片上。在本申請中，控制粘合膠的厚度不超過50μm，因此即使導電墊片與平面TEM之間填充有粘合膠，由于粘合膠較薄，基本不會影響導電墊片的導電性，因此不會影響二次電子和二次離子的產生率，即不會影響圖像的質量，使FIB能準確得獲取缺陷的形貌和平面位置。通過上述方法制成的半導體襯底缺陷剖面TEM樣品，由于具有缺陷剖面，利用TEM對該半導體襯底缺陷剖面TEM樣品的剖面進行觀測，可以獲取缺陷在半導體襯底厚度方向的信息，如缺陷的剖面形貌和缺陷在半導體襯底的深度等，從而為半導體器件的失效分析提供分析依據。

在其中一個實施例中，在所述制成平面TEM樣品后的步驟后，以及在所述用粘合膠將所述平面TEM樣品的背面粘貼于導電墊片上的步驟之前，還包括：