[發明專利]一種聚焦離子束切割制樣方法

有效

• 申請號: 202010058948.8
• 申請日: 2020-01-19
• 公開（公告）號: CN111220819B
• 公開（公告）日: 2022-03-25
• 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

本發明涉及材料樣品制備技術領域，特別涉及一種聚焦離子束切割制樣方法。該方法包括：在經過預處理的樣品薄片的表面沉積保護層，得到第一試樣；確定所述第一試樣的切割中心的位置；其中，所述切割中心為目標結構的定位中心；對所述第一試樣進行切割。本申請實施例所述的聚焦離子束切割制樣方法，在樣品薄片的表面沉積保護層，有利于在制樣過程中保護目標結構的完整性，通過確定目標結構的定位中心為切割中心，確保最終得到的樣品中包含目標結構，提高制樣成功率。

技術領域

本發明涉及材料樣品制備技術領域，特別涉及一種聚焦離子束切割制樣方法。

背景技術

隨著集成電路尖端技術的不斷發展，主流晶體管鰭式場效應晶體管(Fin Field-Effect Transistor，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，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(Atom Probe Technique，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，再通過所激發原子信息重構出器件結構，最終實現原子級分辨率的結構-成分分析。

因此，三維原子探針技術表征分析的首要因素是制備合適的針尖樣品。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。為保障制樣過程中精準定位，需要結合聚焦離子束(Focused Ion beam，FIB)精細切割方法。精細切割可以有效避免針尖樣品在不斷減薄過程中切過樣品結構，并最大程度降低離子束對樣品的損傷。因此，需要開發一套高效的精細切割流程與方法。

發明內容

本發明要解決的技術問題是現有的三維原子探針制樣難度大、不易獲得完整目標結構的問題。

為解決上述技術問題，本申請實施例公開了一種聚焦離子束切割制樣方法，包括：

在經過預處理的樣品薄片的表面沉積保護層，得到第一試樣；

確定所述第一試樣的切割中心的位置；其中，所述切割中心為目標結構的定位中心；

對所述第一試樣進行切割。

進一步的，所述在經過預處理的樣品薄片的表面沉積保護層，得到第一試樣，包括：

在集成器件結構中確定目標結構；

確定所述目標結構的定位中心；

根據所述定位中心對所述集成器件結構進行切割，得到樣品；其中，所述樣品包括所述目標結構；

對所述樣品粗減薄得到所述樣品薄片。

進一步的，所述樣品薄片長度為0.1μm-5μm；

所述樣品薄片寬度為0.1μm-3μm；

所述樣品薄片高度為0.1μm-1μm。

進一步的，所述對所述第一試樣進行切割，包括：

對所述第一試樣進行方環切割，得到第二試樣；

對所述第二試樣進行圓環切割，得到第三試樣。

進一步的，所述對所述第一試樣進行方環切割，得到第二試樣，包括：

確定內方環的邊長；

確定外方環的邊長；