CN103900868A

CN103900868A - 一种平面透射电镜样品的制备方法

Info

Publication number: CN103900868A
Application number: CN201410059923.4A
Authority: CN
Inventors: 陈强
Original assignee: Shanghai Huali Microelectronics Corp
Current assignee: Shanghai Huali Microelectronics Corp
Priority date: 2014-02-21
Filing date: 2014-02-21
Publication date: 2014-07-02

Abstract

本发明提供了一种平面透射电镜样品的制备方法，包括：制备SELA加工所需的第一样品，所述第一样品上设有目标区域；使用SELA对所述第一样品进行裂片，形成包括所述目标区域的第二样品；将所述第二样品切割和减薄形成TEM样品。本发明的技术方案成本较低，简便易行，大大提高了制备平面TEM样品的速度和准确性，对失效分析工作有极大的帮助。

Description

一种平面透射电镜样品的制备方法

技术领域

本发明涉及半导体制造领域，尤其涉及一种平面透射电镜样品的制备方法。

背景技术

目前，透射电子显微镜（Transmission electron microscope，简称：TEM）样品的制备方法一般包括平面TEM分析技术和截面TEM分析技术。

平面TEM分析技术是目前半导体材料和结构分析中一种非常重要的技术，该技术在实现TEM超高分辨能力的同时，同时具备平面观测方法所具备的在样品平面方向具有极大观测面积的优点，这一优点是截面TEM分析所不具有的。

常规的平面TEM样品制备方法是比较复杂的，首先需要进行样品的截面研磨将样品截面磨到距目标区域1～5um的地方，再放入FIB进行后续制样。但是由于这个研磨的过程不但非常依赖于操作人员的技术，而且经常会不可避免地出现像划痕、碎片等各种问题，因此造成平面TEM制样的成功率比较低。

自动微裂片系统（SELA）是一种晶圆厂进行失效分析的常用设备。该设备是利用非常尖的金刚石刀头在精密马达的控制下对硅片样品进行精确的切割和裂片，从而获得所需位置的截面，其精确度最高可达到0.5um。该设备主要用于扫描电子显微镜样品的制备，用于观察一些特殊的结构如test key或尺寸比较大的缺陷。

专利CN103403520A公开了一种制备超薄TEM样品的改进的方法，该方法将背面打薄与附加清洁步骤组合起来以清除朝向FIB的基底表面上的表面缺陷。此附加步骤导致产生清洁、均匀的硬掩模，该硬掩模控制样品打薄的最终结果，并且允许可靠并且稳健地制备具有小至10nm范围厚度的样品。但该专利存在人工操作成功率比较低的问题。

专利CN102401758A公开了一种TEM样品制造方法，所述方法包括：通过聚焦离子束切割晶圆得到TEM样品薄片，加热所述TEM样品薄片制成适合观测的TEM样品。本发明通过加热聚焦离子束切割得到的TEM样品薄片，从而将TEM样品薄片两侧的非晶态部分重新结晶为晶态，使得通过透射电镜观测制得的透射电镜样品能够看到有序的、可反映样品材料晶相的图像。但该专利任存在人工操作成功率比较低的问题。

发明内容

鉴于上述问题，本发明提供一种平面透射电镜样品的制备方法。

本发明解决技术问题所采用的技术方案为：

一种平面透射电镜样品的制备方法，其中，所述方法包括：

步骤1，制备SELA加工所需的第一样品，所述第一样品上设有目标区域；

步骤2，使用SELA对所述第一样品进行裂片，形成包括所述目标区域的第二样品；

步骤3，将所述第二样品切割和减薄形成TEM样品。

所述的平面透射电镜样品的制备方法，其中，还包括步骤4，提取所述TEM样品放入TEM分析。

所述的平面透射电镜样品的制备方法，其中，所述步骤1中的第一样品的尺寸为20mm×10mm。

所述的平面透射电镜样品的制备方法，其中，所述步骤1中的目标区域位于所述第一样品的正中心区域。

所述的平面透射电镜样品的制备方法，其中，所述步骤2中SELA裂片形成的第二样品的断面距离所述目标区域0.5～5um。

所述的平面透射电镜样品的制备方法，其中，所述步骤3中通过将第二样品竖直放入FIB（聚焦离子束，Focused Ion beam)，完成第二样品正面及背面的切割和减薄。

所述的平面透射电镜样品的制备方法，其中，所述步骤1中通过手动裂片制备出SELA加工所需的第一样品。

所述的平面透射电镜样品的制备方法，其中，所述步骤2中SELA裂片所形成的第二样品的断面直接穿过目标区域。

所述的平面透射电镜样品的制备方法，其中，所述步骤3中TEM样品的厚度为0.1～0.2um。

上述技术方案具有如下优点或有益效果：

本发明的成本较低，简便易行，大大提高了制备平面TEM样品的速度和准确性，对失效分析工作有极大的帮助。

附图说明

参考所附附图，以更加充分的描述本发明的实施例。然而，所附附图仅用于说明和阐述，并不构成对本发明范围的限制。

图1是本发明方法实施例中第一样品的结构示意图；

图2是本发明方法实施例中第二样品的结构示意图；

图3是本发明方法实施例中切割减薄示意图；

图4是本发明实施例中TEM样品结的构示意图。

具体实施方式

本发明提供的一种平面透射电镜样品的制备方法，结合SELA和FIB两种设备，快速准确地制备平面TEM样品，不但大大缩短了制样时间，同时也极大地提高了制样的成功率。

下面结合附图对本发明方法进行详细说明。

本发明的一种平面透射电镜样品的制备方法，包括：

步骤1，制备成SELA加工所需的第一样品1，尺寸约为20mm×10mm，目标区域2位于该样品的正中心区域；

步骤2，使用SELA进行裂片形成第二样品3，其断面距离目标区域2约0.5～5um；

步骤3，将第二样品3竖直放入FIB，完成其正面及背面的切割和减薄，形成TEM样品4；

步骤4，提取TEM样品4放入TEM分析。

在本发明的实施例中，优选步骤2中对于较大的分析区域，SELA裂片所形成的第二样品的断面直接穿过目标区域。步骤3中TEM样品的厚度为0.1～0.2um。

在本发明的实施例中，对某一需要分析芯片SRAM区域Poly和AA的各尺寸的样品，采用本专利描述的方法快速准确地制备平面TEM样品。首先通过手动裂片的方式制备出SELA裂片所需的20mm×10mm的样品，SRAM区域位于该样品中心，然后使用SELA完成精确裂片，断面通过目标SRAM区域，然后将样品竖直放入FIB完成平面TEM制样，后续将样品放入TEM内进行观测和分析。

本发明实施例的成本较低，简便易行，大大提高了制备平面TEM样品的速度和准确性，对失效分析工作有极大的帮助。

对于本领域的技术人员而言，阅读上述说明后，各种变化和修正无疑将显而易见。因此，所附的权利要求书应看作是涵盖本发明的真实意图和范围的全部变化和修正。在权利要求书范围内任何和所有等价的范围与内容，都应认为仍属本发明的意图和范围内。

Claims

1.一种平面透射电镜样品的制备方法，其特征在于，所述方法包括：

步骤3，将所述第二样品切割和减薄形成TEM样品。

2.如权利要求1所述的平面透射电镜样品的制备方法，其特征在于，还包括步骤4，提取所述TEM样品放入TEM分析。

3.如权利要求2所述的平面透射电镜样品的制备方法，其特征在于，所述步骤1中的第一样品的尺寸为20mm×10mm。

4.如权利要求3所述的平面透射电镜样品的制备方法，其特征在于，所述步骤1中的目标区域位于所述第一样品的正中心区域。

5.如权利要求4所述的平面透射电镜样品的制备方法，其特征在于，所述步骤2中SELA裂片形成的第二样品的断面距离所述目标区域0.5～5um。

6.如权利要求5所述的平面透射电镜样品的制备方法，其特征在于，所述步骤3中通过将第二样品竖直放入FIB，完成第二样品正面及背面的切割和减薄。

7.如权利要求1所述的平面透射电镜样品的制备方法，其特征在于，所述步骤1中通过手动裂片制备出SELA加工所需的第一样品。

8.如权利要求1所述的平面透射电镜样品的制备方法，其特征在于，所述步骤2中SELA裂片所形成的第二样品的断面直接穿过目标区域。

9.如权利要求1所述的平面透射电镜样品的制备方法，其特征在于，所述步骤3中TEM样品的厚度为0.1～0.2um。