[發(fā)明專利]FIB倒切制備TEM樣品的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010139073.4
• 申請(qǐng)日: 2020-03-03
• 公開（公告）號(hào): CN111366428B
• 公開（公告）日: 2023-06-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 林利昕
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海華力集成電路制造有限公司
• 主分類號(hào): G01N1/28
• 分類號(hào): G01N1/28;G01Q30/20
• 代理公司: 上海浦一知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31211
• 代理人: 郭四華

1.一種FIB倒切制備TEM樣品的方法，其特征在于，包括如下步驟：

步驟一、將薄膜樣品粘接在具有FIB和電子束的雙束系統(tǒng)的樣品臺(tái)上，所述薄膜樣品包括半導(dǎo)體襯底、形成于半導(dǎo)體襯底正面的具有圖形結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體器件層和保護(hù)層，所述薄膜樣品具有長(zhǎng)方體結(jié)構(gòu)，所述薄膜樣品的底部表面為所述半導(dǎo)體襯底的底部表面，所述薄膜樣品的頂部表面為所述保護(hù)層的頂部表面，所述薄膜樣品包括由長(zhǎng)和高組成的兩個(gè)相對(duì)的第一側(cè)面和第二側(cè)面以及由寬和高組成的兩個(gè)相對(duì)的第三側(cè)面和第四側(cè)面；所述第三側(cè)面靠近所述樣品臺(tái)的一側(cè)，所述第四側(cè)面遠(yuǎn)離所述樣品臺(tái)一側(cè)；所述樣品臺(tái)具有傾斜和轉(zhuǎn)動(dòng)的功能；

步驟二、采用FIB對(duì)所述第四側(cè)面進(jìn)行第一次刻蝕直至在所述第四側(cè)面露出能判斷所需的TEM樣品的厚度的所述半導(dǎo)體器件層的圖形結(jié)構(gòu)；

步驟三、根據(jù)所述半導(dǎo)體器件層的圖形結(jié)構(gòu)并采用FIB在所述第四側(cè)面上進(jìn)行劃線并刻蝕形成兩條凹槽線標(biāo)記，兩條所述凹槽線標(biāo)記都沿所述薄膜樣品的高的方向且平行，兩條所述凹槽線標(biāo)記之間的距離為所需的所述薄膜樣品的厚度，所述凹槽線標(biāo)記從所述半導(dǎo)體器件層延伸到所述半導(dǎo)體襯底中；

步驟四、采用電子束電壓輔助沉積工藝在所述凹槽線標(biāo)記中填充金屬層形成金屬線標(biāo)記；

步驟五、采用FIB對(duì)所述第一側(cè)面進(jìn)行第二次刻蝕，所述第二次刻蝕從第一次側(cè)面向內(nèi)對(duì)所述薄膜樣品進(jìn)行減薄，所述第二次刻蝕為從所述薄膜樣品的底部表面向頂表面的方向進(jìn)行刻蝕以消除窗簾效應(yīng)，所述第二次刻蝕的終點(diǎn)位置由靠近所述第一側(cè)面的一根所述金屬線標(biāo)記確定；

步驟六、采用FIB對(duì)所述第二側(cè)面進(jìn)行第三次刻蝕，所述第三次刻蝕從第二次側(cè)面向內(nèi)對(duì)所述薄膜樣品進(jìn)行減薄，所述第三次刻蝕為從所述薄膜樣品的底部表面向頂表面的方向進(jìn)行刻蝕以消除窗簾效應(yīng)，所述第三次刻蝕的終點(diǎn)位置由靠近所述第二側(cè)面的另一根所述金屬線標(biāo)記確定；由所述第二次刻蝕和所述第三次刻蝕都完成后的所述薄膜樣品組成TEM樣品。

2.如權(quán)利要求1所述的FIB倒切制備TEM樣品的方法，其特征在于：步驟一中所述薄膜樣品的寬度作為厚度，所述薄膜樣品的厚度為500nm以上。

3.如權(quán)利要求2所述的FIB倒切制備TEM樣品的方法，其特征在于：所述薄膜樣品通過對(duì)所述半導(dǎo)體襯底組成的晶圓進(jìn)行切割和減薄工藝得到。

4.如權(quán)利要求3所述的FIB倒切制備TEM樣品的方法，其特征在于：所述晶圓的直徑為6英寸、8英寸和12英寸以上的尺寸中的一種。

5.如權(quán)利要求2所述的FIB倒切制備TEM樣品的方法，其特征在于：所述TEM樣品的厚度為100nm以下。

6.如權(quán)利要求5所述的FIB倒切制備TEM樣品的方法，其特征在于：所述TEM樣品的厚度為30nm以下。

7.如權(quán)利要求1所述的FIB倒切制備TEM樣品的方法，其特征在于：步驟一中使用在線樣品提取裝置將所述薄膜樣品挑起并粘接在所述樣品臺(tái)上。

8.如權(quán)利要求7所述的FIB倒切制備TEM樣品的方法，其特征在于：所述在線樣品提取裝置包括探針。

9.如權(quán)利要求7所述的FIB倒切制備TEM樣品的方法，其特征在于：所述樣品臺(tái)包括格柵，所述格柵上包括立柱，所述薄膜樣品粘接在所述立柱上。

10.如權(quán)利要求1所述的FIB倒切制備TEM樣品的方法，其特征在于：步驟二中的所述第一次刻蝕采用30keV的離子束進(jìn)行刻蝕，在所述第一次刻蝕的30keV的離子束刻蝕之前還包括進(jìn)行離子束清洗的步驟，離子束清洗的電壓為5keV或2keV。

11.如權(quán)利要求1所述的FIB倒切制備TEM樣品的方法，其特征在于：步驟三中采用30keV電壓以及1pA電流的離子束進(jìn)行劃線形成所述凹槽線標(biāo)記。