[發明專利]一種用于精確定位制備鰭式場效應晶體管針尖樣品的制備方法

有效

• 申請號: 202010058945.4
• 申請日: 2020-01-19
• 公開（公告）號: CN111208319B
• 公開（公告）日: 2022-03-22
• 發明（設計）人: 黃亞敏;董業民;陳曉杰
• 申請（專利權）人: 中國科學院上海微系統與信息技術研究所
• 主分類號: G01Q30/20
• 分類號: G01Q30/20
• 代理公司: 廣州三環專利商標代理有限公司 44202
• 代理人: 郝傳鑫;賈允

本發明公開了一種用于精確定位制備鰭式場效應晶體管針尖樣品的制備方法，本發明通過對小尺寸鰭式場效應晶體管芯片進行預處理，根據預處理后樣品芯片的兩個相鄰切割面的表面電路布局圖得到的減薄表面和兩個相鄰切割面上Fin溝道位置和與其對應的柵極位置，對其位置進行定位標記，沉積切割保護層并根據其他定位標記在保護層上重新進行定位標記，并根據此標記進行切割處理，從而形成鰭式場效應晶體管針尖樣品。相對于現有技術，本發明提出的制備方法能夠對所需分析的結構進行精準定位，制得的針尖為器件垂直于硅基體表面部分，制樣時間縮短且制備流程高效可靠。

技術領域

本發明涉及半導體材料技術領域，尤其涉及一種用于精確定位制備鰭式場效應晶體管針尖樣品的制備方法。

背景技術

隨著集成電路尖端技術(22nm技術及以下)的不斷發展，主流晶體管FinFET的工藝和材料結構都變得越來越復雜。如何制造性能更好更穩定的FinFET器件，需要掌握以下關鍵的工藝和材料技術；1)為滿足FinFET器件Fin溝道載流子高遷移率，以及對短溝道效應的控制和集成度等要求，需要實現Fin邊緣光滑、Fin尺寸又細又精準的工藝；2)FinFET的硅襯底采用的是非常低濃度的摻雜或未摻雜，需要有效選擇摻雜元素(Ge,B,P等)并控制摻雜成分分布及其均勻性，這對器件性能尤為重要；3)FinFET器件閾值電壓調節通過在柵極采用不同功函數的金屬材料(Al，Ti，Ta，Hf等)來實現，這要求更精準的選擇刻蝕工藝和更嚴格的金屬純度控制過程，實現復雜的功函數金屬薄膜工藝。因此，對于小尺寸FinFET器件的研究，需要高精度的表征技術對其進行三維的結構-成分分析、微量摻雜元素在特征結構中的分布分析、多層金屬表面及界面分析、以及工藝過程中引起的材料結構缺陷分析等。三維原子探針技術(APT)被認為是FinFET器件研究和分析的最有力手段。

三維原子探針技術(APT)主要原理是將所分析的器件結構制備成針尖形狀樣品，使得在電場蒸發條件下，從針尖頂端進行材料結構的逐層剝離(單個原子或原子團簇)，再通過所激發原子信息(原子種類，原子濃度，原子在物理結構的幾何位置等)重構出器件結構，最終實現原子級分辨率的結構-成分分析。因此，APT表征分析的首要因素是制備合適的針尖樣品,APT樣品的制備狀態是直接導致APT表征結果能否成功的關鍵因素和難點之一。然而，由于FinFET結構特征尺寸非常小、結構復雜、材料界面多，使得針尖制樣難度大、制樣過程繁瑣。尤其是針對有缺陷的FinFET結構，需要精準定位失效的晶體管并進行制樣，其關鍵分析結構區域如Fin溝道寬度、Fin溝道與柵極底部的界面、以及摻雜區域到柵極之間的過渡區域等都只有幾個nm寬度。因此，如何精準定位在失效晶體管上進行針尖制樣，并將所分析結構區域包含在最終制得的針尖體積內(針尖端高度150nm，直徑100nm)，需要開發一套有效的制樣方法。目前文獻報道多是對大尺寸(22nm)FinFET結構的隨機制樣，沒有針對芯片產品且小尺寸(22nm)FinFET器件的真實失效結構進行制樣。

有鑒于此，有必要提供一種用于精確定位制備鰭式場效應晶體管針尖樣品的制備方法，以解決上述技術問題。

發明內容

本發明的目的在于提供一種用于精確定位制備鰭式場效應晶體管針尖樣品的制備方法，用以克服上述背景技術中存在的技術問題。

本發明是通過以下技術方案實現的：

本發明提供一種用于精確定位制備鰭式場效應晶體管針尖樣品的制備方法，包括以下步驟：

提供一待檢測的小尺寸鰭式場效應晶體管芯片；

對所述小尺寸鰭式場效應晶體管芯片進行預處理，得到具有減薄表面和側邊設有兩個相鄰的切割面的減薄芯片樣品及所述兩個相鄰切割面的表面電路布局圖；

根據所述兩個相鄰切割面的表面電路布局圖，得到所述減薄表面和所述兩個相鄰切割面上Fin溝道位置和與其對應的柵極位置；