CN103645074A

CN103645074A - 平面tem样品的制作方法

Info

Publication number: CN103645074A
Application number: CN201310625289.1A
Authority: CN
Inventors: 陈强; 史燕萍
Original assignee: Shanghai Huali Microelectronics Corp
Current assignee: Shanghai Huali Microelectronics Corp
Priority date: 2013-11-28
Filing date: 2013-11-28
Publication date: 2014-03-19

Abstract

本发明提供一种平面TEM样品的制作方法，包括：提供TEM样品，所述TEM样品上具有目标区域；对所述TEM样品进行平面研磨至金属互连层；对所述TEM样品进行截面研磨至TEM样品的边缘距离目标区域2-10微米；采用第一溶液去除金属互连层中的金属线，在所述金属互连层从中形成孔洞；采用第二溶液去除所述孔洞下方的源漏掺杂区域；使用FIB方法对所述TEM样品进行制作，形成平面TEM样品，所述平面TEM样品露出孔洞下方的源漏掺杂区域用于失效分析。本发明能够解决平面TEM上无法观察源漏掺杂区域的难题。

Description

平面TEM样品的制作方法

技术领域

本发明涉及半导体制造技术领域，特别涉及一种平面TEM样品的制作方法。

背景技术

透射电子显微镜（TEM）是电子显微学的重要工具，TEM通常用于检测组成半导体器件的薄膜的形貌、尺寸和特征等。将TEM样品放入TEM观察室后，TEM的主要工作原理为：高能电子束穿透TEM样品时发生散射、吸收、干涉及衍射等现象，使得在成像平面形成衬度，从而形成TEM样品的图像，后续在对图像进行观察、测量以及分析。

在对于半导体器件的源漏掺杂进行TEM失效分析过程时，采用的TEM样品通常为一个约100纳米厚度的薄片。对于沟道宽度大于100纳米的半导体器件来说，由于无法事先知道源漏掺杂缺陷的具体位置，也就无法保证制备的TEM样品可以把源漏掺杂缺陷的位置包括进去从而观测到。这时，只能使用平面制样（plan view）的方式把整个沟道宽度包括进去，这样，在沟道任何位置的缺陷都能被发现。

但是，由于源漏掺杂缺陷只能在化学腐蚀以后才能显现出来，因此，并无任何现有技术可以用于制备观察整个沟道宽度上的源漏掺杂缺陷的样品。例如对于某NMOS器件，需要在整个沟道宽度上观察是否存在源漏掺杂缺陷，该源漏掺杂缺陷可能会导致局部短接。如果在化学腐蚀后直接切截面观测TEM样品，只能看到该样品中某一个位置的掺杂情况。

因此，需要提供一种平面TEM样品的制作方法，能够解决平面TEM上无法观察源漏掺杂区域的难题。

发明内容

本发明实施例解决的问题是提供一种平面TEM样品的制作方法，能够解决平面TEM上无法观察源漏掺杂区域的难题。

为了解决上述问题，本发明提供一种平面TEM样品的制作方法，包括：

提供TEM样品，所述TEM样品上具有目标区域；

对所述TEM样品进行平面研磨至金属互连层；

对所述TEM样品进行截面研磨至TEM样品的边缘距离目标区域2-10微米；

采用第一溶液去除金属互连层中的金属线，在所述金属互连层从中形成孔洞；

采用第二溶液去除所述孔洞下方的源漏掺杂区域；

使用FIB方法对所述TEM样品进行制作，形成平面TEM样品，所述平面TEM样品露出孔洞下方的源漏掺杂区域用于失效分析。

可选地，所述金属线的材质为W、Ti、TiN中的一种或者其中的组合，所述第一溶液为氨水和双氧水的混合溶液。

可选地，所述第二溶液为硝酸、醋酸和氢氟酸的混合溶液。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

利用本发明的方法制作的TEM样品，能够在平面TEM样品上无法观察源漏掺杂区域，为源漏掺杂失效分析提供了有效的手段，并且本发明的方法不仅仅适用于源漏掺杂失效分析样品的制作，还可适用于其他区域的失效分析样品的制作。

附图说明

图1是本发明一个实施例的平面TEM样品的制作方法流程示意图；

图2-图5是本发明一个实施例的平面TEM样品的制作方法剖面结构示意图；

图6是图2所示的平面TEM样品的俯视结构示意图。

具体实施方式

根据背景技术，源漏掺杂缺陷只能在化学腐蚀以后才能显现出来，而现有技术无法制作符合观察整个沟槽宽度上的源漏掺杂缺陷的平面TEM样品，只能观察平面TEM样品中某一个位置的掺杂情况。

为了解决上述问题，本发明提供一种平面TEM样品的制作方法，请参考图1所示的本发明一个实施例的平面TEM样品的制作方法流程示意图，所述方法包括：

步骤S1，提供TEM样品，所述TEM样品上具有目标区域；

步骤S2，对所述TEM样品进行平面研磨至金属互连层；

步骤S3，对所述TEM样品进行截面研磨至TEM样品的边缘距离目标区域2-10微米；

步骤S4，采用第一溶液去除金属互连层中的金属线，在所述金属互连层从中形成孔洞；

步骤S5，采用第二溶液去除所述孔洞下方的源漏掺杂区域；

步骤S6，使用FIB方法对所述TEM样品进行制作，形成平面TEM样品，所述平面TEM样品露出孔洞下方的源漏掺杂区域用于失效分析。

下面结合具体的实施例对本发明的技术方案进行详细的说明。为了更好地说明本发明的技术方案，请参考图2-图5是本发明一个实施例的平面TEM样品的制作方法剖面结构示意图。

首先，请参考图2并结合图6，图6为图2所示的平面TEM样品的俯视结构示意图，执行步骤S1，提供TEM样品10，所述TEM样品10上具有目标区域11，所述TEM样品10上具有金属互连层20，所述金属互连层20包括金属线50，以及位于金属线50之间的介质层（图中未标示）。所述金属线50在后续工艺步骤中将会被去除。所述TEM样品10上还形成有：栅极结构40，栅极结构40通常包括：栅极以及位于栅极两侧的侧墙，在图中并且标出；源极区域30和漏极区域31，分别位于栅极结构41两侧的样品中。

然后，请继续参考图2，执行步骤S2，对所述TEM样品10进行平面研磨至金属互连层20，露出金属线50的顶部。

接着，请继续参考图2并结合图6，执行步骤S3，对所述TEM样品10进行截面研磨，截面研磨后TEM样品10的边缘与目标区域11的距离D的范围为2-10微米。

然后，请参考图3，执行步骤S4，采用第一溶液去除金属互连层20中的金属线50（结合图2），在所述金属互连层20从中形成孔洞51。作为本发明的一个实施例，所述金属线50（请参考图2）的材质为W、Ti、TiN中的一种或者其中的组合，相应的，本实施例中，所述第一溶液为氨水和双氧水的混合溶液。当然，根据要去除的金属线的材质的不同，所述第一溶液还可以为其他溶液。

然后，请参考图4，执行步骤S5，采用第二溶液去除所述孔洞51下方的源极区域30和漏极区域31，分别形成源极孔洞32和漏极孔洞33，所述源极孔洞32和漏极孔洞33作为源漏掺杂区域的观察区域。作为可选的实施例，所述第二溶液为硝酸、醋酸和氢氟酸的混合溶液。当然，根据要去除的源极区域和漏极区域的材质的不同，所述第二溶液还可以为其他溶液。

最后，请参考图5，执行步骤S6，使用FIB方法对所述TEM样品10进行制作，形成平面TEM样品，所述平面TEM样品露出孔洞下方的区域（即源极孔洞32和漏极孔洞33）用于失效分析。该专利方法完成TEM样品的制备后，则可以在小倍率和大倍率的情况下清楚地观察平面TEM样品中的源漏掺杂区域。

综上，本发明是一种综合使用截面研磨、平面研磨、化学腐蚀、FIB、TEM等手法和工具观测分析集成电路上较大面积的器件的源漏极掺杂区域的方法，利用本发明的方法制作的TEM样品，能够在平面TEM样品上无法观察源漏掺杂区域，为源漏掺杂失效分析提供了有效的手段，并且本发明的方法不仅仅适用于源漏掺杂失效分析，还适用于其他区域的失效分析样品的制作。

虽然本发明己以较佳实施例披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。

Claims

1.一种平面TEM样品的制作方法，其特征在于，包括：

提供TEM样品，所述TEM样品上具有目标区域；

对所述TEM样品进行平面研磨至金属互连层；

采用第二溶液去除所述孔洞下方的源漏掺杂区域；

2.如权利要求1所述的平面TEM样品的制作方法，其特征在于，所述金属线的材质为W、Ti、TiN中的一种或者其中的组合，所述第一溶液为氨水和双氧水的混合溶液。

3.如权利要求1所述的平面TEM样品的制作方法，其特征在于，所述第二溶液为硝酸、醋酸和氢氟酸的混合溶液。