CN103376217A

CN103376217A - Tem样品的精确定位的制作方法

Info

Publication number: CN103376217A
Application number: CN2012101211636A
Authority: CN
Inventors: 张顺勇; 张佐兵; 高慧敏; 陈学川; 林岱庆; 陈宏领
Original assignee: Semiconductor Manufacturing International Shanghai Corp; Wuhan Xinxin Semiconductor Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Semiconductor Manufacturing International Shanghai Corp; Wuhan Xinxin Semiconductor Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2012-04-23
Filing date: 2012-04-23
Publication date: 2013-10-30
Anticipated expiration: 2032-04-23
Also published as: CN103376217B

Abstract

本发明提供一种TEM样品的精确定位的制作方法，首先设定所述底层金属层中每一金属线的排列次序，并确定与目标地址相邻的两金属线的排列次序，其后在所述目标地址区域上覆盖镀层，记录镀层最边缘覆盖的金属线的排列次序，将目标地址区域从待检样品上减薄并进行剥离，获得TEM样品，在观察所述TEM样品步骤中，通过目标地址相邻的两金属线的排列次序与镀层最边缘覆盖的金属线的排列次序精确确定所述目标地址，从而避免了检测TEM样品的过程中错误定位目标地址的问题。

Description

TEM样品的精确定位的制作方法

技术领域

本发明涉及半导体制造领域，尤其涉及一种TEM样品目标地址的精确定位的制造方法。

背景技术

在半导体制造业中，有多种检测设备，例如透射电子显微镜(TEM)、扫描电子显微镜(SEM)等，其中TEM是适用于检测组成器件的薄膜的形貌、尺寸及特性的一种重要工具，其工作原理是把需要检测的样品以切割、研磨、离子减薄等方式减薄到0.1μm左右，然后放入TEM样品室，以高压电子束照射样品，观察样品形貌，获得TEM影像，再进行后期的TEM数据分析。TEM的一个突出优点是具有较高的分辨率，可观测极薄的薄膜的形貌和尺寸。目前，TEM越来越多地用于通过观察半导体器件形貌对半导体器件进行失效分析。一般来说，0.35μm工艺以下的半导体器件的栅极氧化层极薄，所以，TEM是目前唯一能够对这一厚度进行精确测量的设备。由于TEM的原理是电子衍射穿透样品成像，因此对TEM样品制备的要求很高，通常要求样品的厚度不超过0.1μm，因此样品制备是TEM分析技术非常重要的一环，实际工艺中，只有垂直检测面方向上的样品的厚度越薄，最后TEM成像才越清晰、越能反应样品的结构。

在现有技术中，一种TEM样品的制作方法包括：首先在待检样品上选定目标地址的区域；然后对待检样品进行切割分离，获得目标地址的区域，并且在U型切割的同时对目标地址做一个标记；对目标地址的区域进行减薄工艺后，获得TEM样品；之后，根据TEM样品中显示的标记对应位置的目标地址进行TEM样品检测。另一种方法是根据待检样品中浅沟槽隔离(STI)结构的排列关系确定目标地址的位置。

然而，随着半导体器件结构的发展变化，一些器件结构(如闪存结构)没有用到STI结构，且存在重复排列的单元结构，因而不能通过STI结构的排列关系确定目标地址的位置，并且随着半导体器件尺寸不断缩小，由于误差、偏移等工艺限制，标记对目标地址难以精准指定，进而难以在制作TEM样品的过程中精确定位目标地址，影响检测效率和准确性。

发明内容

本发明的目的是提供一种能够精确定位目标地址、提高检测准确率和准确性的TEM样品的制备方法。

为解决上述问题，本发明一种TEM样品的精确定位的制作方法，包括：

提供待检样品，并研磨所述待检样品直至暴露具有若干金属线的底层金属层，并设定所述底层金属层中每一金属线的排列次序；

选定目标地址的区域，确定与目标地址相邻的两金属线的排列次序；

在所述底层金属层上沉积镀层，所述镀层的中心与所述目标地址对准，所述镀层覆盖多条金属线，并记录所述镀层的最边缘覆盖的金属线的排列次序；

将所述镀层覆盖的区域从待检样品切割分离，并对所述切割分离出的结构进行减薄，获得TEM样品；

观察所述TEM样品，根据与目标地址相邻的两金属线的排列次序以及最边缘覆盖的金属线的排列次序，找到TEM样品中所述目标地址的精确位置，获得TEM样品中目标地址的图像。

进一步的，所述待检样品中包含多个重复排列的结构单元。

进一步的，所述镀层的材质为铂。

进一步的，所述镀层覆盖金属线的个数为6～20个。

进一步的，所述镀层的长度为6μm～10μm，所述镀层的宽度为1μm～3μm，所述镀层的厚度为0.1μm～0.3μm。

进一步的，所述镀层的长度为8μm，宽度为2μm，厚度为0.2μm。

进一步的，在选定目标地址的区域的过程中，还包括：利用聚焦离子束剥离部分所述金属线，暴露其下方的位线；确定与目标地址相邻的两金属线的排列次序的同时，确定所述目标地址对应的位线。

进一步的，对所述待检样品进行双面粗打磨；利用U型切割将所述镀层覆盖的区域底部从待检样品分离；对所述待检样品进行双面精打磨；对所述待检样品进行最终双面精打磨。

进一步的，在双面粗打磨步骤中，两次离子电流分别为6nA～7nA，2.5nA～3nA。

进一步的，在双面精打磨的步骤中，离子电流为0.8nA～1.5nA。

进一步的，在最终双面精打磨的步骤中，离子电流90pA～150pA。

进一步的，在双面精打磨的步骤后，所述待检区域的厚度为0.5μm～0.7μm。

进一步的，在双面精打磨的步骤后，所述待检区域的厚度为0.6μm。

综上所述，本发明TEM样品的精确定位的制作方法首先设定底层金属层中每一金属线的排列次序，并确定与目标地址相邻的两金属线的排列次序，其后在所述目标地址区域上覆盖镀层，记录镀层最边缘覆盖的金属线的排列次序，将目标地址的区域从待检样品上减薄并进行剥离，获得TEM样品，在观察所述TEM样品步骤中，通过目标地址相邻的两金属线的排列次序与镀层最边缘覆盖的金属线的排列次序精确确定所述目标地址，从而避免了检测TEM样品的过程中错误定位目标地址的问题。

附图说明

图1为本发明一实施例中本发明TEM样品的精确定位的制作方法的流程示意图。

图2～图5为本发明一实施例中TEM样品的精确定位的制作过程中的结构示意图。

图6为本发明一实施例中TEM样品的剖面示意图。

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，对本发明的内容作进一步说明。当然本发明并不局限于该具体实施例，本领域内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，不应以此作为对本发明的限定。

图1为本发明一实施例中本发明TEM样品的精确定位的制作方法的流程示意图，如图1所示，所述TEM样品的精确定位的制作方法，包括以下步骤：

步骤S01：提供待检样品，研磨所述待检样品直至暴露具有若干金属线的底层金属层，并设定所述底层金属层中每一金属线的排列次序；

步骤S02：选定目标地址的区域，确定与目标地址相邻的两金属线的排列次序；

步骤S03：在所述底层金属层上沉积镀层，所述镀层的中心与目标地址对准，所述镀层覆盖多个金属线，并记录所述镀层的最边缘覆盖的金属线的排列次序；

步骤S04：将所述镀层覆盖的区域从待检样品切割分离，并对所述切割分离出的结构进行减薄，获得TEM样品；

步骤S05：观察所述TEM样品，根据与目标地址相邻的两金属线的排列次序以及最边缘覆盖的金属线的排列次序，找到TEM样品中所述目标地址的精确位置，获得TEM样品中目标地址的图像。

图2～图5为本发明一实施例中TEM样品的精确定位的制作过程中的结构示意图，图6为本发明一实施例中TEM样品的剖面示意图。结合图1～图6，详细说明本实施例中所述TEM样品的精确定位的制作方法。

根据图2所示的待检样品结构示意图，在步骤S01中，提供待检样品，并研磨所述待检样品，直至暴露具有若干金属线10的底层金属层，并设定所述底层金属层中每一金属线10的排列次序；详细的，所述待检样品中包含多个重复排列的结构单元，每一结构单元可以为一比特地址(Bit Address)，所述底层金属层为位于有源器件上最邻近有源器件的一层金属层，所述底层金属层包括若干平行排列的金属线10，设定所述底层金属层中每一金属线10的排列次序，例如如图2从左起编排所述金属线10的排列次序1，2，3，4，5，6，......；采用抛光布机械研磨法对所述待检样品进行研磨。

继续参考图2，在步骤S02中，选定目标地址的区域，并确定与目标地址相邻的两金属线10的排列次序；具体的说，选定在待检样品中需要检测的目标地址，该目标地址可以为重复排列的结构单元中的一个，确定与目标地址相邻的两金属线10的排列次序，同时在选定目标地址的区域的过程中，还包括利用聚焦离子束剥离部分所述金属线，从而暴露其下方的位线12；在本实施例中，如图2所示，所述目标地址位于所述第4金属线和第5金属线之间，并且确定目标地址对应的位线12a的位置，通过位线和金属线的交叉定位，从而准确确定目标地址的位置。

结合图1、图2和图3，在步骤S03中，在所述底层金属层上沉积镀层14，所述镀层14的中心与目标地址对准，所述镀层14覆盖多个金属线10，记录所述镀层14的最边缘覆盖的金属线10的排列次序；本实施例中，所述镀层14采用聚焦离子束诱导沉积形成，能够精确控制镀层14的位置、表面面积和厚度，形成的镀层14的材质为珀，所述镀层14的长度为6μm～10μm，所述镀层14的宽度为1μm～3μm，所述镀层14的厚度为0.1μm～0.3μm，其中，所述镀层14较佳的长度为8μm，所述镀层14较佳的宽度为2μm，所述镀层14较佳的厚度0.2μm，所述镀层14覆盖的底层金属层的金属线10的个数可以在6～16条，其中较佳的为6、8或10条，如图3所示，在本实施例中，所述镀层14覆盖6个金属线，且所述镀层14最左侧边缘覆盖的排列次序为2的金属线。

如图4至图5所示，在步骤S04中，将所述镀层14覆盖的区域从待检样品切割分离，并对所述切割分离出的结构进行减薄，获得TEM样品。在获得TEM样品的步骤中，具体包括：利用聚焦离子束对所述待检样品进行双面粗打磨；利用U型图案将所述镀层覆盖的区域底部从待检样品切割分离；利用聚焦离子束对所述待检样品进行双面精打磨；利用聚焦离子束对所述待检样品进行最终双面精切。本实施例中，在双面粗打磨步骤中，两次离子束电流分别为6nA～7nA，2.5nA～3nA；在双面精打磨的步骤中，离子束电流为0.8nA～1.5nA，在双面精打磨的步骤后，所述待检区域的厚度为0.5μm～0.7μm，较佳的，在双面精打磨的步骤后，所述待检区域的厚度为0.6μm；在最终双面精打磨的步骤中，离子电流90pA～150pA，最终获得如图6所示的TEM样品的剖面图。

如图6所示，在步骤S05中，观察所述TEM样品，根据与目标地址相邻的两金属线的排列次序以及最边缘覆盖的金属线的排列次序，找到TEM样品中目标地址的精确位置，通过金属线次序定位可以准确确定目标地址的精确位置。

综上所述，本发明TEM样品的精确定位的制作方法首先设定所述底层金属层中每一金属线的排列次序，并确定与目标地址相邻的两金属线的排列次序，其后在所述目标地址区域上覆盖镀层，记录镀层最边缘覆盖的金属线的排列次序，将目标地址的区域从待检样品上减薄并进行剥离，获得TEM样品，在观察所述TEM样品步骤中，通过目标地址相邻的两金属线的排列次序与镀层最边缘覆盖的金属线的排列次序精确确定所述目标地址，从而避免了检测TEM样品的过程中错误定位目标地址的问题。

虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视权利要求书所界定者为准。

Claims

1.一种TEM样品的精确定位的制作方法，包括：

2.如权利要求1所述的TEM样品的精确定位的制作方法，其特征在于，所述待检样品中包含多个重复排列的结构单元。

3.如权利要求1所述的TEM样品的精确定位的制作方法，其特征在于，所述镀层的材质为铂。

4.如权利要求1所述的TEM样品的精确定位的制作方法，其特征在于，所述镀层覆盖金属线的个数为6～20个。

5.如权利要求1所述的TEM样品的精确定位的制作方法，其特征在于，所述镀层的长度为6μm～10μm，所述镀层的宽度为1μm～3μm，所述镀层的厚度为0.1μm～0.3μm。

6.如权利要求5所述的TEM样品的精确定位的制作方法，其特征在于，所述镀层的长度为8μm，宽度为2μm，厚度为0.2μm。

7.如权利要求1所述的TEM样品的精确定位的制作方法，其特征在于，在选定目标地址的区域的过程中，还包括：

利用聚焦离子束剥离部分所述金属线，暴露其下方的位线；

确定与目标地址相邻的两金属线的排列次序的同时，确定所述目标地址对应的位线。

8.如权利要求1所述的TEM样品的精确定位的制作方法，其特征在于，在获得TEM样品的步骤中，包括：

对所述待检样品进行双面粗打磨；

利用U型切割将所述镀层覆盖的区域底部从待检样品分离；

对所述待检样品进行双面精打磨；

对所述待检样品进行最终双面精打磨。

9.如权利要求8所述的TEM样品的精确定位的制作方法，其特征在于，在双面粗打磨步骤中，两次离子电流分别为6nA～7nA，2.5nA～3nA。

10.如权利要求8所述的TEM样品的精确定位的制作方法，其特征在于，在双面精打磨的步骤中，离子电流为0.8nA～1.5nA。

11.如权利要求8所述的TEM样品的精确定位的制作方法，其特征在于，在最终双面精打磨的步骤中，离子电流90pA～150pA。

12.如权利要求8所述的TEM样品的精确定位的制作方法，其特征在于，在双面精打磨的步骤后，所述待检区域的厚度为0.5μm～0.7μm。

13.如权利要求12所述的TEM样品的精确定位的制作方法，其特征在于，在双面精打磨的步骤后，所述待检区域的厚度为0.6μm。