CN104614216A - 快速获得阻挡层形貌的样品制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提出了一种快速获得阻挡层形貌的样品制备方法,在对初级样品进行减薄处理之后,将初级样品浸泡在化学药物中,从而去除金属导线,暴露出阻挡层的表面,有利于后续对样品进行透射,容易获得阻挡层表面的形貌,而无需采用EDS或EELS进行扫描,节省了测试的时间。

Description

快速获得阻挡层形貌的样品制备方法
技术领域
本发明涉及半导体制造领域,尤其涉及一种快速获得阻挡层形貌的样品制备方法。
背景技术
在半导体可靠性测试中,金属导线电子迁移(EM)测试是用来检测金属质量可靠性好坏的方法之一。金属导线通常制备在介质层的通孔之中,为了防止金属导线的扩散,通常会在通孔之中形成阻挡层。通常情况下金属导线的材质为铜,阻挡层的材质为钽。阻挡层一方面阻挡金属导线的扩散,另一方面还具有导电功能。
在进行金属导线测试时,阻挡层的厚度和形貌是影响该测试结果的重要因素之一,对失效分析来说检测阻挡层的形貌和厚度就是一个至关重要的手段。现有技术中,进行测试时是利用制备好用于透射的样品,进行样品透射观测分析,然而因为铜与钽均为金属,在透射电镜照片里二者衬度相似无法很好区分二者的界线,因而需要用EDS(Energy Dispersion Spectrum,能量散射分析光谱)或者EELS(ElectronEnergy Loss Spectrum,电子能量损失谱)做钽面扫描,以得到钽的形貌。
然而,用EDS或者EELS做阻挡层表面的扫描时,不但占用机台大量的时间,而且在等待的时间内样品可能会发生一定的漂移,因而无法真实反映阻挡层形貌,不利于进行可靠性的分析。
发明内容
本发明的目的在于提供一种快速获得阻挡层形貌的样品制备方法,能够无需额外对阻挡层表面进行扫描,减少对样品测试获得阻挡层形貌的时间。
为了实现上述目的,本发明提出了一种快速获得阻挡层形貌的样品制备方法,包括步骤:
提供初级样品,所述初级样品设有待透射的两侧边和非透射的两侧边,所述初级样品包括介质层、金属导线和阻挡层,所述阻挡层形成在所述介质层上,所述金属导线形成在所述阻挡层上,所述金属导线和所述介质层之间由所述阻挡层隔离,所述介质层包围所述金属导线和阻挡层;
在所述初级样品表面形成支撑层,所述支撑层位于所述金属导线和阻挡层上方;
对所述初级样品进行减薄处理,使所述待透射的两侧边暴露出部分所述金属导线的侧壁;
对所述初级样品进行化学药物浸泡,去除所述金属导线,暴露出所述阻挡层。
进一步的,在所述的快速获得阻挡层形貌的样品制备方法中,所述支撑层的材质为铂或氧化硅。
进一步的,在所述的快速获得阻挡层形貌的样品制备方法中,所述支撑层的厚度范围是1.5微米~2.5微米。
进一步的,在所述的快速获得阻挡层形貌的样品制备方法中,所述减薄处理包括步骤:
挖除所述初级样品待透射的两侧边的部分介质层;
对所述初级样品第一待透射边的部分介质层和支撑层进行挖除,直至暴露出部分金属导线的侧壁;
将所述初级样品旋转180度,对所述初级样品第二待透射边的部分介质层和支撑层进行挖除,直至暴露出部分金属导线的侧壁,并确保所述支撑层未被挖断。
进一步的,在所述的快速获得阻挡层形貌的样品制备方法中,所述金属导线材质为铜。
进一步的,在所述的快速获得阻挡层形貌的样品制备方法中,所述阻挡层材质为钽。
进一步的,在所述的快速获得阻挡层形貌的样品制备方法中,所述化学药物是体积比浓度为70%的硝酸。
进一步的,在所述的快速获得阻挡层形貌的样品制备方法中,浸泡时间范围是5s~10s。
进一步的,在所述的快速获得阻挡层形貌的样品制备方法中,对所述初级样品进行化学药物浸泡后,用清水对所述初级样品进行漂清处理。
进一步的,在所述的快速获得阻挡层形貌的样品制备方法中,在对所述初级样品进行化学药物浸泡后,采用FIB对所述初级样品的非透射的两侧边进行切断,保留暴露出阻挡层的部分,获得最终的样品。
与现有技术相比,本发明的有益效果主要体现在:在对初级样品进行减薄处理之后,将初级样品浸泡在化学药物中,从而去除金属导线,暴露出阻挡层的表面,有利于后续对样品进行透射,容易获得阻挡层表面的形貌,而无需采用EDS或EELS进行扫描,节省了测试的时间。
附图说明
图1为本发明实施例中快速获得阻挡层形貌的样品制备方法的流程图;
图2至图7为本发明实施例中样品制备过程中的俯视图;
图8至图10为本发明实施例中样品制备过程中剖面示意图。
具体实施方式
下面将结合示意图对本发明的快速获得阻挡层形貌的样品制备方法进行更详细的描述,其中表示了本发明的优选实施例,应该理解本领域技术人员可以修改在此描述的本发明,而仍然实现本发明的有利效果。因此,下列描述应当被理解为对于本领域技术人员的广泛知道,而并不作为对本发明的限制。
为了清楚,不描述实际实施例的全部特征。在下列描述中,不详细描述公知的功能和结构,因为它们会使本发明由于不必要的细节而混乱。应当认为在任何实际实施例的开发中,必须做出大量实施细节以实现开发者的特定目标,例如按照有关系统或有关商业的限制,由一个实施例改变为另一个实施例。另外,应当认为这种开发工作可能是复杂和耗费时间的,但是对于本领域技术人员来说仅仅是常规工作。
在下列段落中参照附图以举例方式更具体地描述本发明。根据下面说明和权利要求书,本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是,附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例,仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。
请参考图1,在本实施例中,提出了一种快速获得阻挡层形貌的样品制备方法,包括步骤:
S100:提供初级样品,所述初级样品设有待透射的两侧边和非透射的两侧边,所述初级样品包括介质层、金属导线和阻挡层,所述阻挡层形成在所述介质层上,所述金属导线形成在所述阻挡层上,所述金属导线和所述介质层之间由所述阻挡层隔离,所述介质层包围所述金属导线和阻挡层;
S200:在所述初级样品表面形成支撑层,所述支撑层位于所述金属导线和阻挡层上方;
S300:对所述初级样品进行减薄处理,使所述待透射的两侧边暴露出部分所述金属导线的侧壁;
S400:对所述初级样品进行化学药物浸泡,去除所述金属导线,暴露出所述阻挡层。
具体的,请参考图2,提供初级样品10,所述初级样品10设有待透射的两侧边,初级样品10包括介质层11、金属导线(金属导线包括第M层金属导线12和第M+1层金属导线12’)和阻挡层(图未示出),所述阻挡层形成在所述介质层11上,所述金属导线形成在所述阻挡层上,所述金属导线和所述介质层11之间由所述阻挡层隔离,所述介质层11包围所述金属导线和阻挡层,由于阻挡层厚度较薄,并且位于金属导线和介质层11之间,为了简化附图,附图中并未示出,但本领域技术人员理应知晓阻挡层的具体位置。
请参考图3,将准备好的初级样品10放入FIB(聚焦离子束,Focus Ion Beam)设备机台中,确定好位置后,在所述初级样品10镀上支撑层13,所述支撑层13可以为铂或氧化硅,用于支撑初级样品进行切割时不被切断。所述支撑层13具有一定大小,其尺寸由初级样品10的大小来决定,支撑层13的厚度通常可以为1.5微米到2.5微米之间,在本实施例中,支撑层13为铂,厚度为2微米;并且,支撑层13形成在介质层11上,并位于金属导线和阻挡层的上方,如图8所示。
请参考图4至图6,在步骤S300中,所述减薄处理包括步骤:
挖除所述初级样品10待透射的两侧边的部分介质层11,如图4所示;
对所述初级样品10第一待透射边14的部分介质层11和支撑层13进行挖除,直至暴露出部分金属导线的侧壁,如图5所示;
将所述初级样品10旋转180度,对所述初级样品10第二待透射边14’的部分介质层11和支撑层13进行挖除,直至暴露出部分金属导线的侧壁,并确保所述支撑层13未被挖断,如图6和图9所示。
在本实施例中,所述金属导线材质为铜,所述阻挡层材质为钽,在步骤S400中,对所述初级样品10进行化学药物浸泡,去除所述金属导线,暴露出所述阻挡层;所述化学药物是体积比浓度为70%的硝酸,由于70%的硝酸对铜和钽的刻蚀选择比较大,因此,刻蚀去除铜对钽的伤害较小,不会影响钽原本的形貌;通常情况下,浸泡时间视铜的厚度而定,在本实施例中,浸泡时间可以为5s~10s,例如是8s;在对所述初级样品10进行化学药物浸泡去除所述金属导线后,用清水对所述初级样品10进行漂清处理,去除浸泡产生的杂质或残留物,获得如图10的结构,去除了位于阻挡层表面的金属导线,从而能够将阻挡层的表面形貌完全暴露出,有利于后续进行透射分析阻挡层的形貌。
请参考图7,在本实施例中,在对所述初级样品10进行化学药物浸泡后去除金属导线后,采用FIB对所述初级样品10的非透射的两侧边进行切断,保留暴露出阻挡层的部分,获得最终的样品20,从而方便对最终的样品20夹持,进行透射分析。
综上,在本发明实施例提供的快速获得阻挡层形貌的样品制备方法中,在对初级样品进行减薄处理之后,将初级样品浸泡在化学药物中,从而去除金属导线,暴露出阻挡层的表面,有利于后续对样品进行透射,容易获得阻挡层表面的形貌,而无需采用EDS或EELS进行扫描,节省了测试的时间。
上述仅为本发明的优选实施例而已,并不对本发明起到任何限制作用。任何所属技术领域的技术人员,在不脱离本发明的技术方案的范围内,对本发明揭露的技术方案和技术内容做任何形式的等同替换或修改等变动,均属未脱离本发明的技术方案的内容,仍属于本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种快速获得阻挡层形貌的样品制备方法,其特征在于,包括步骤:
提供初级样品,所述初级样品设有待透射的两侧边和非透射的两侧边,所述初级样品包括介质层、金属导线和阻挡层,所述阻挡层形成在所述介质层上,所述金属导线形成在所述阻挡层上,所述金属导线和所述介质层之间由所述阻挡层隔离,所述介质层包围所述金属导线和阻挡层;
在所述初级样品表面形成支撑层,所述支撑层位于所述金属导线和阻挡层上方;
对所述初级样品进行减薄处理,使所述待透射的两侧边暴露出部分所述金属导线的侧壁;
对所述初级样品进行化学药物浸泡,去除所述金属导线,暴露出所述阻挡层。
2.如权利要求1所述的快速获得阻挡层形貌的样品制备方法,其特征在于,所述支撑层的材质为铂或氧化硅。
3.如权利要求1所述的快速获得阻挡层形貌的样品制备方法,其特征在于,所述支撑层的厚度范围是1.5微米~2.5微米。
4.如权利要求1所述的快速获得阻挡层形貌的样品制备方法,其特征在于,所述减薄处理包括步骤:
挖除所述初级样品待透射的两侧边的部分介质层;
对所述初级样品第一待透射边的部分介质层和支撑层进行挖除,直至暴露出部分金属导线的侧壁;
将所述初级样品旋转180度,对所述初级样品第二待透射边的部分介质层和支撑层进行挖除,直至暴露出部分金属导线的侧壁,并确保所述支撑层未被挖断。
5.如权利要求1所述的快速获得阻挡层形貌的样品制备方法,其特征在于,所述金属导线材质为铜。
6.如权利要求5所述的快速获得阻挡层形貌的样品制备方法,其特征在于,所述阻挡层材质为钽。
7.如权利要求6所述的快速获得阻挡层形貌的样品制备方法,其特征在于,所述化学药物是体积比浓度为70%的硝酸。
8.如权利要求7所述的快速获得阻挡层形貌的样品制备方法,其特征在于,浸泡时间范围是5s~10s。
9.如权利要求1所述的快速获得阻挡层形貌的样品制备方法,其特征在于,对所述初级样品进行化学药物浸泡后,用清水对所述初级样品进行漂清处理。
10.如权利要求1所述的快速获得阻挡层形貌的样品制备方法,其特征在于,在对所述初级样品进行化学药物浸泡后,采用FIB对所述初级样品的非透射的两侧边进行切断,保留暴露出阻挡层的部分,获得最终的样品。
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