[發(fā)明專利]TEM樣品的制備方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110593171.X
• 申請(qǐng)日: 2021-05-28
• 公開（公告）號(hào): CN113189370A
• 公開（公告）日: 2021-07-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳柳;史燕萍;高金德
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海華力微電子有限公司
• 主分類號(hào): G01Q30/20
• 分類號(hào): G01Q30/20
• 代理公司: 上海思微知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 31237
• 代理人: 周耀君

在本發(fā)明提供的一種TEM樣品的制備方法，包括：提供一晶圓，所述晶圓上形成有低密度的層間電介質(zhì)層；截取所述晶圓獲得待測(cè)樣品；在所述待測(cè)樣品上形成保護(hù)膜，以對(duì)所述待測(cè)樣品產(chǎn)生初步的完整性保護(hù)；在所述待測(cè)樣品的目標(biāo)區(qū)域覆蓋膠類材料，并對(duì)其進(jìn)行固化工藝，以進(jìn)一步保護(hù)所述待測(cè)樣品的形貌；在聚焦離子束內(nèi)進(jìn)行待測(cè)樣品減薄；以形成TEM樣品。通過上述方法制備TEM樣品，替代用電子束輔助沉積方法在待測(cè)樣品表面做保護(hù)層的方式，避免電子束對(duì)待測(cè)樣品的直接輻照，有效改善電子束的大電流對(duì)待測(cè)樣品帶來的直接損傷，避免待測(cè)樣品的形變問題；此方法已經(jīng)通過實(shí)例驗(yàn)證，獲得的圖像清晰，界面明顯，量測(cè)精準(zhǔn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及半導(dǎo)體芯片制造的失效分析技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種TEM樣品的制備方法。

背景技術(shù)

在半導(dǎo)體集成電路制造領(lǐng)域中，隨著芯片的制程越來越小，SEM(ScanningElectron Microscope，掃描電子顯微鏡)越來越無法滿足分析所需要的精度，因而對(duì)利用TEM(Transmission Electron Microscope，透射電子顯微鏡)進(jìn)行精確量測(cè)的依賴越來越多，而FIB(Focused Ion beam，聚焦離子束)是制備TEM樣品最為高效的手段。用聚焦離子束制備TEM樣品后，借助碳支持膜承載TEM樣品進(jìn)行TEM觀測(cè)已經(jīng)成為半導(dǎo)體領(lǐng)域共同認(rèn)可的方法。

常規(guī)的制備TEM樣品的方法是用聚焦離子束直接制成厚度約為80納米的薄片，然后借助樣品提取針管的靜電吸附力將制備好的薄片從硅片表面提取起來置于連續(xù)分布的碳支持膜上，最后再將碳支持膜放入TEM中進(jìn)行觀測(cè)。該方法制樣速度快(大約45分鐘)，可以較快得到TEM結(jié)果，因此被廣泛應(yīng)用。

在半導(dǎo)體集成電路制造中，特別是到了14納米及以下，由于工藝需求的調(diào)整，為了更好的降低介電常數(shù)(K值)，大量采用low K材料(低密度的層間電介質(zhì))取代原來的常規(guī)材料，然而，這種low k材料由于其密度低、易收縮，采用常規(guī)聚焦離子束制樣方式進(jìn)行樣品制備時(shí)常常會(huì)遇到這樣的問題：1)電子束的輻照會(huì)在層間電介質(zhì)產(chǎn)生一些空洞；2)電子束輔助沉積樣品保護(hù)層時(shí)會(huì)對(duì)樣品表面形貌造成形變。

即使采用Mark筆涂敷的方式，但由于樣品尺寸小，且其中含有帶疏松特質(zhì)的低密度層間電介質(zhì)，且此類涂敷方式需要與樣品進(jìn)行物理接觸，使樣品倒塌的概率增大。

這些因素會(huì)導(dǎo)致量測(cè)誤差較大，形貌觀測(cè)不精準(zhǔn)，給日常分析工作帶來巨大的干擾。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種TEM樣品的制備方法，以解決量測(cè)誤差較大，形貌觀測(cè)不精準(zhǔn)，給日常分析工作帶來巨大的干擾的問題。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種TEM樣品的制備方法，包括：

提供一晶圓，所述晶圓上形成有低密度的層間電介質(zhì)層；

截取所述晶圓，獲得待測(cè)樣品；

在所述待測(cè)樣品上形成保護(hù)膜，以對(duì)所述待測(cè)樣品產(chǎn)生初步的完整性保護(hù)；

在所述待測(cè)樣品的目標(biāo)區(qū)域覆蓋膠類材料，并對(duì)其進(jìn)行固化工藝，以進(jìn)一步保護(hù)所述待測(cè)樣品的形貌；

在聚焦離子束內(nèi)進(jìn)行待測(cè)樣品減薄；以形成TEM樣品。

可選的，所述固化工藝的溫度為：50℃-80℃。

可選的，所述保護(hù)膜包括金屬膜和氧化膜。可選的，所述形成保護(hù)膜的工藝為原子層沉積工藝。

可選的，所述原子層沉積工藝的溫度為50℃-150℃。

可選的，所述金屬膜為氧化鉿。

可選的，所述保護(hù)膜為的厚度為1-10nm。

可選的，所述膠類材料為有機(jī)膠。