CN103364594A - 应用于原子力纳米探针测试的样品及其制作方法 - Google Patents

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黄维
李剑
唐涌耀
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Abstract

本发明提供了一种应用于原子力纳米探针测试的样品及其制作方法，包括：研磨介质层至露出铝层，去掉所述铝层间部分厚度的介质层，将所述铝层浸入金属活性弱于铝的金属可溶盐溶液中反应，在铝层上形成一层保护膜，最后去除所述保护膜表面的杂质。通过在铝层上置换一层硬度大且导电性好的金属保护膜，从而使样品在原子力纳米探测中不容易被探针刮伤，避免造成人为短路或断路，减少样品测试引入的干扰，提高纳米探针测试的可靠性以及重复性，同时因为省去了掩膜的工艺步骤，降低了测试成本，提高了测试效率。

Description

应用于原子力纳米探针测试的样品及其制作方法
技术领域
本发明涉及半导体集成电路及其制造领域，特别涉及应用于原子力纳米探针测试的样品及其制作方法。 
背景技术
原子力显微镜（Atomic Force Microscope，AFM），一种可用来研究包括绝缘体在内的固体材料表面结构的分析仪器。它通过检测待测样品表面和一个微型力敏感元件之间的极微弱的原子间相互作用力来研究物质的表面结构及性质。将一对微弱力极端敏感的微悬臂一端固定，另一端的微小针尖接近样品，这时它将与其相互作用，作用力将使得微悬臂发生形变或运动状态发生变化。扫描样品时，利用传感器检测这些变化，就可获得作用力分布信息，从而以纳米级分辨率获得表面结构信息。 
原子力纳米探针（AFP）是基于原子力显微镜的一种升级测试技术，测试时，纳米探针需要先在样品表面扫描以得到相应的物理形貌图，之后探针再扎在需要测试的位置量测电性数据。现有的原子力纳米探针测试金属层的制备方法是用反应离子定向刻蚀（RIE）让样品的金属层高出介质层10～20nm，然后再进行测试。然而这种方法制备的样品，无法测试出准确的结果，原因如下： 
由于原子力纳米探针对样品进行分析时需要接触成像，且测试时探针需要与样品接触，但是铝制材的金属线相对于钨的探针针尖十分软，故在接触成像时探针针尖会刮花金属层，探测时探针针尖会陷进金属层。而刮花金属层会导致金属线之间短接，探针针尖陷进金属层会使测量数据没有重复性，测试结果不可靠。 
发明内容
本发明的目的在于提供一种应用于原子力纳米探针测试的样品及其制作方 法，有效的解决了原子力纳米探针测试时铝材质金属层测试样品易被探针刮伤造成人为短路或短路的问题，提高纳米探针测试的可靠性、重复性。 
本发明的技术方案是一种应用于原子力纳米探针测试的样品制作方法，包括以下步骤： 
提供一半导体结构，所述半导体结构包括介质层及位于所述介质层中的多个铝层； 
研磨所述介质层至露出待测铝层； 
去掉所述铝层之间部分厚度的介质层； 
将所述铝层浸入金属活性弱于铝的金属可溶盐溶液中反应，在铝层上形成一层保护膜； 
去除所述保护膜表面的杂质。 
进一步的，该方法采用去层次的方法将样品研磨到露出铝层。 
进一步的，该方法采用反向离子定向刻蚀的方法去除所述铝层之间部分厚度的介质层。 
进一步的，所述铝层间被去除的介质层的厚度为100
Figure BDA00003409564900022
～200
Figure BDA00003409564900021
。 
进一步的，所述金属活性弱于铝的金属为铁或者锌。 
进一步的，所述铝层在铁或者锌的可溶盐溶液中的反应时间为3s～5s。 
进一步的，去除杂质采用的方法是用去离子水和超声清洗机清洗所述样品。 
相应的，本发明还提供一种使用以上应用于原子力纳米探针测试的样品制作方法制作的样品，包括： 
介质层及位于介质层表面的多个铝层； 
保护膜，所述保护膜位于所述铝层上。 
与现有技术相比，本发明具有以下优点： 
1、本发明通过在铝层上形成一层硬度大且导电性好的金属保护膜，从而使样品在原子力纳米探测中不容易被探针刮伤，避免造成人为短路或断路，减少样品测试引入的干扰，提高纳米探针测试的可靠性、重复性； 
2、本发明采用的将铝层浸入金属活性弱于铝的金属可溶盐溶液中反应的方法，只在铝层上置换得到一层金属，对样品的它地方无影响，有自对准的效果，从而省去了掩膜的工艺步骤，提高测试效率，并且操作简单，减少了聚焦离子 束机台的使用时间，降低测试成本。 
附图说明
图1为本发明较佳实施例的应用于原子力纳米探针测试的样品的制作方法流程图。 
图2～4为本发明较佳实施例的应用于原子力纳米探针测试的样品制作方法的结构示意图。 
具体实施方式
为使本发明的内容更加清楚易懂，以下结合说明书附图，对本发明的内容做进一步说明。当然本发明并不局限于该具体实施例，本领域的技术人员所熟知的一般替换也涵盖在本发明的保护范围内。 
其次，本发明利用示意图进行了详细的表述，在详述本发明实例时，为了便于说明，示意图不依照一般比例局部放大，不应对此作为本发明的限定。 
请参考图1，图1所示为本发明较佳实施例的应用于原子力纳米探针测试的样品的制作方法流程图。本发明提出的一种应用于原子力纳米探针测试的样品的制作方法，包括以下步骤： 
步骤S01：提供一半导体结构，所述半导体结构包括介质层及位于所述介质层中的多个铝层； 
步骤S02：将所述介质层研磨至露出铝层； 
步骤S03：去掉所述铝层之间部分厚度的介质层； 
步骤S04：将所述铝层浸入金属活性弱于铝的金属可溶盐溶液中反应，在铝层上形成一层保护膜； 
步骤S05：去除所述保护膜表面的杂质。 
图2～4所示为本发明较佳实施例的应用于原子力纳米探针测试的样品制作方法的结构示意图，该样品适用于55nm技术节点的测试，请参考图1所示，并结合图2～图4，详细说明本发明提出的应用于原子力纳米探针测试的样品的制作方法： 
在步骤S01中，提供一需要使用原子力纳米探针测试的半导体结构，包含 有介质层及位于介质层中的多个铝层。 
在步骤S02中，研磨介质层至露出铝层，如图2所示，采用去层次的方法研磨介质层100露出介质层上的铝层101。 
在步骤S03中，去掉所述铝层101间部分厚度的介质层100，形成如图3所示的结构。本实施例中，采用反向离子定向刻蚀的方法来去除介质层，去除掉的介质层100的厚度为
Figure BDA00003409564900047
，例如
Figure BDA00003409564900048
较佳的厚度为
Figure BDA00003409564900049
从而得到理性的样品表面高度。 
在步骤S04中，将所述铝层101浸入金属活性弱于铝的金属可溶盐溶液中反应，在铝层表面形成一层保护膜102。所述金属盐溶液中的金属硬度大且导电性好，通过与铝的置换反应形成在铝层表面，在测试时保护铝层使铝层不用与纳米探针直接接触。在本实施例中，所述金属为铁、锌或者其它硬度大且导电性能好的材料并且此金属有可溶的盐溶液。所选金属的硬度比较大，不会因为探针的接触造成划伤，并且具有导电性，不会影响到探针的测试结果。所述金属可溶盐溶液为氯化铁或氯化锌。将铝层浸入金属可溶盐溶液中反应的时间为3s～5s，例如3s，4s，5s，较佳的反应时间为4s。反应完成后，在铝层表面会形成一层很薄的保护膜102，为相应金属层，如图4所示。 
铝与金属可溶盐溶液发生置换反应，金属可溶盐溶液中的金属被置换到铝层101的上方，该反应不会对介质层100造成影响，具有自对准的效果，节省了掩膜的工艺步骤。 
在步骤S05中，去除所述保护膜102表面的杂质。用去离子水和超声清洗机将保护膜102表面的杂质处理干净，最终得到的样品结构如图4所示。 
综上所述，本发明通过在铝层上形成一层硬度大且导电性好的金属保护膜，从而使样品在原子力纳米探测中不容易被探针刮伤，避免造成人为短路或断路，减少样品测试引入的干扰，提高纳米探针测试的可靠性、重复性；本发明采用的将铝层浸入金属活性弱于铝的金属可溶盐溶液中反应的方法，铝层上置换得到一层金属，对样品的它地方无影响，有自对准的效果，从而省去了掩膜的工艺步骤，提高测试效率，并且操作简单，减少了聚焦离子束机台的使用时间，降低测试成本。 
上述描述仅是对本发明较佳实施例的描述，并非对本发明范围的任何限 定，本发明领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于权利要求书的保护范围。 

Claims (8)

1.一种应用于原子力纳米探针测试的样品制作方法，其特征在于，包括以下步骤：
提供一半导体结构，所述半导体结构包括介质层及位于所述介质层中的多个铝层；
研磨所述介质层至露出铝层；
去掉所述铝层之间部分厚度的介质层；
将所述铝层浸入金属活性弱于铝的金属可溶盐溶液中反应，在铝层上形成一层保护膜；
去除所述保护膜表面的杂质。
2.如权利要求1所述的应用于原子力纳米探针测试的样品制作方法，其特征在于，该方法采用去层次的方法将介质层研磨至露出铝层。
3.如权利要求1所述的应用于原子力纳米探针测试的样品制作方法，其特征在于，该方法采用反向离子定向刻蚀的方法去除所述铝层之间部分厚度的介质层。
4.如权利要求1所述的应用于原子力纳米探针测试的样品制作方法，其特征在于，所述铝层间被去除的介质层的厚度为
Figure FDA00003409564800011
5.如权利要求1所述的应用于原子力纳米探针测试的样品制作方法，其特征在于，所述金属活性弱于铝的金属为铁或者锌。
6.如权利要求5所述的应用于原子力纳米探针测试的样品制作方法，其特征在于，所述铝层在铁或者锌的可溶盐溶液中的反应时间为3s～5s。
7.如权利要求1所述的应用于原子力纳米探针测试的样品制作方法，其特征在于，去除杂质采用的方法是用去离子水和超声清洗机清洗所述样品。
8.一种使用权利要求1～7的应用于原子力纳米探针测试的样品制作方法制作的样品，其特征在于，包括：
介质层及位于介质层表面的多个铝层；
保护膜，所述保护膜位于所述铝层上。
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