CN105241718A - 一种tem样品制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及半导体制造技术领域，尤其涉及一种TEM样品制备方法，利用聚焦离子束切割形成一具有预定尺寸的单晶硅方块，并通过热熔胶将该单晶硅方块贴附于待处理样品的表面以在利用聚焦离子束切割待处理样品时，定位待切区域并保护位于该待切区域的待处理样品，从而可以最大限度的降低了电子束照射对样品变形的影响。同时减少了机台铂金资源的用量，降低了成本。

Description

一种TEM样品制备方法

技术领域

本发明涉及半导体制造技术领域，尤其涉及一种TEM样品制备方法。

背景技术

随着半导体技术的发展，半导体器件的关键尺寸不断减小，利用具有高分辨率的仪器对缺陷及特定微小尺寸进行观察与分析，进而优化工艺变得越来越重要。

透射电镜(transmissionelectronmicroscope，TEM)作为电子显微学的重要工具，通常用以观测材料的微观结构，包括晶体形貌、微孔尺寸、多相结晶和晶格缺陷等，其点分辨率可达到0.1nm。所述透射电镜的工作原理如下：将需检测的透射电镜样品(TEM样品)放入TEM观测室，以高压加速的电子束照射所述TEM样品，将TEM样品的形貌放大投影到屏幕上，照相，然后进行分析。

TEM样品的制备是使用透射电镜观察与分析技术中非常重要的一环，TEM样品通常要减薄到0.2um以下，许多情况下需要使用聚焦离子束(focusionbeam，FIB)进行切割得到薄片，此薄片即为TEM样品薄片，对于定点透射电镜样品(TEM)的制备，一般在聚焦离子束(FIB)机台里制备。在FIB机台里进行TEM样品制备时，因为电子束的扫描照射，会造成样品的变形，这样对其形貌的观察的尺寸量测产生不良影响，这是本领域技术人员所不愿看到的。

发明内容

针对上述存在的问题，本发明公开一种TEM样品制备方法，包括如下步骤：

提供一设置有待切区域的待处理样品；

提供一单晶硅方块；

将所述单晶硅方块贴附于所述待处理样品的表面；

利用聚焦离子束切割所述待处理样品以形成所述TEM样品；

其中，所述单晶硅方块覆盖位于所述待切区域的所述待处理样品的表面，以在利用聚焦离子束切割所述待处理样品时，定位所述待切区域并保护位于所述待切区域的所述待处理样品。

上述的TEM样品制备方法，其中，根据所述待切区域的尺寸确定所述单晶硅方块的尺寸。

上述的TEM样品制备方法，其中，利用聚焦离子束切割形成所述单晶硅方块。

上述的TEM样品制备方法，其中，通过热熔胶将所述单晶硅方块贴附于所述待处理样品的表面。

上述的TEM样品制备方法，其中，通过所述热熔胶将所述单晶硅方块贴附于所述待处理样品的表面的步骤具体为：

于所述待处理样品表面形成所述热熔胶；

将所述单晶硅方块放置到位于所述待切区域的所述待处理样品的表面；

将放置有所述单晶硅方块的所述待处理样品放置到电热板(hotplant)上进行加热以使得所述单晶硅方块通过所述热熔胶贴附于所述样品表面。

上述的TEM样品制备方法，其中，所述电热板的加热温度为70～100℃。

上述的TEM样品制备方法，其中，将放置有所述单晶硅方块的所述待处理样品放置到电热板上加热2～5s。

上述的TEM样品制备方法，其中，采用拾取(Pick-Up)系统将所述单晶硅方块放置到位于所述待切区域的所述待处理样品的表面。

上述的TEM样品制备方法，其中，所述待切区域位于所述待处理样品的中间位置。

上述的TEM样品制备方法，其中，所述单晶硅方块的形状为六面体。

上述发明具有如下优点或者有益效果：

本发明公开了一种TEM样品制备方法，利用聚焦离子束切割形成一具有预定尺寸的单晶硅方块，并通过热熔胶将该单晶硅方块贴附于待处理样品的表面以在利用聚焦离子束切割待处理样品时，定位待切区域并保护位于该待切区域的待处理样品，从而可以最大限度的降低了电子束照射对样品变形的影响。同时减少了机台铂金资源(Ptsource)的用量，降低了成本(cost)。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明及其特征、外形和优点将会变得更加明显。在全部附图中相同的标记指示相同的部分。并未可以按照比例绘制附图，重点在于示出本发明的主旨。

图1是本发明实施例中TEM样品制备方法的流程图；

图2-5是本发明实施例中TEM样品制备方法的流程结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体的实施例对本发明作进一步的说明，但是不作为本发明的限定。

TEM样品的制备在进行切割前，需先沉积保护层(通常为铂金)以对样品表面进行定位和保护，然后再实施切割，直到样品符合透射样品要求。但对于一些低介电常数材料，比如低致密度的氧化硅材料或者是一些有机物材料，在FIB机台里进行TEM样品制备时，因为电子束的扫描照射，尤其在电子束诱导沉积铂(Pt)保护层时，由于长时间的电子束对样品表面的扫描，会造成低致密度材料的变形，进而对其形貌的观察的尺寸量测产生不良影响。

基于上述问题，本发明公开了一种TEM样品制备方法，包括如下步骤：

提供一设置有待切区域的待处理样品；

提供一单晶硅方块；

将单晶硅方块贴附于待处理样品的表面；

利用聚焦离子束切割待处理样品以形成TEM样品；

其中，单晶硅方块覆盖位于待切区域的待处理样品的表面，以在利用聚焦离子束切割待处理样品时，定位待切区域并保护位于待切区域的待处理样品。

在本发明一个优选的实施例中，根据待切区域的尺寸确定单晶硅方块的尺寸。

在本发明一个优选的实施例中，利用聚焦离子束切割形成单晶硅方块。

在本发明一个优选的实施例中，通过热熔胶将单晶硅方块贴附于待处理样品的表面。

在此基础上，进一步的，通过热熔胶将单晶硅方块贴附于待处理样品的表面的步骤具体为：

于待处理样品表面形成热熔胶；

将单晶硅方块放置到位于待切区域的待处理样品的表面；

将放置有单晶硅方块的待处理样品放置到电热板上进行加热以使得单晶硅方块通过热熔胶贴附于样品表面。

在本发明一个优选的实施例中，上述电热板的加热温度为70～100℃。

在本发明一个优选的实施例中，将放置有单晶硅方块的待处理样品放置到电热板上加热2～5s。

在本发明一个优选的实施例中，采用拾取(Pick-Up)系统将单晶硅方块放置到位于待切区域的待处理样品的表面。

在本发明一个优选的实施例中，上述待切区域位于待处理样品的中间位置。

在本发明一个优选的实施例中，上述单晶硅方块的形状为六面体。

下面结合附图对本发明TEM样品制备方法作进一步的阐述：

如图1所示，本实施例涉及一种TEM样品制备方法，该方法具体包括如下步骤：

步骤S1，提供一设置有待切区域(该待切区域未于图中示出)的待处理样品1，该待处理样品1为需要进行透射电镜观察的半导体结构，且尽量使得该待切区域位于待处理样品1的中间，如图2a(待处理样品1的剖面示意图，具体的结构并未于图中示出)和2b所示的结构(待处理样品1的立体示意图，具体的结构并未于图中示出)。

步骤S2，提供一单晶硅方块3；具体的，可通过聚焦离子束切割得到一预定尺寸的单晶硅方块3，该单晶硅方块3的尺寸可根据待切区域的尺寸确定，该单晶硅方块3的形状为可以六面体，在本发明的一个实施例中，该单晶硅方块3的长度为15μm，宽度为3μm，厚度为5μm；如图3a(单晶硅方块3的剖面示意图)和3b所示的结构(单晶硅方块3的立体示意图)。

步骤S3，在上述待处理样品1的表面形成一层热熔胶2；具体的，将待处理样品1正面朝下放在熔化的热熔胶2上，然后轻轻拖动至下一面硅片表面无明显的热熔胶2印迹为止，使待处理样品1表面粘上薄薄的一层热熔胶2；形成如图4a(剖面示意图)和4b所示的结构(立体示意图)。

步骤S4，将单晶硅方块3贴附于待处理样品1的表面；具体的，首先，将单晶硅方块3采用拾取系统放置于形成有热熔胶2的位于待切区域的待处理样品1的表面，让该单晶硅方块3与待处理样品1表面相接触，且使得单晶硅方块3与待切区域图案(pattern)平行。其次，将放置有单晶硅方块3的待处理样品1放到电热板上进行加热；在本发明的一个优选实施例中，上述电热板的加热放置有单晶硅方块3的待处理样品1所采用的温度为70～100℃(例如70℃、80℃、85℃或者100℃等)且将放置有单晶硅方块3的待处理样品1放置到电热板上加热2～5s(2s、3s、4s或者5s等)后，将该待处理样品1提起冷却，使得单晶硅方块3固定在待处理样品1的表面；形成如图5a(剖面示意图)和5b所示的结构(立体示意图)。

步骤S5，利用聚焦离子束切割待处理样品1以形成TEM样品；具体的，将贴附有单晶硅方块3的待处理样品1放入聚焦离子束机台，由于单晶硅方块3覆盖位于待切区域的待处理样品1的表面，该单晶硅方块3可以在利用聚焦离子束切割待处理样品1时，定位待切区域并保护位于待切区域的待处理样品1，从而无须在聚焦离子束机台中沉积任何保护层，按照正常的TEM样品的制备流程进行切割，因为有单晶硅方块3的定位和保护，且单晶硅材料的致密度高于通常沉积作为保护层的铂金，从而完全可以避免因表面电子束和离子束的扫描对低致密度材料造成的影响，且在样品的厚度在几十纳米的时候，可以有效降低样品的弯曲变形。

综上，本发明公开了一种TEM样品制备方法，利用聚焦离子束切割形成一具有预定尺寸的单晶硅方块，并通过热熔胶将该单晶硅方块贴附于待处理样品1的表面以在利用聚焦离子束切割待处理样品1时，定位待切区域并保护位于该待切区域的待处理样品1，从而可以最大限度的降低了电子束照射对样品变形的影响。同时减少了机台铂金资源的用量，降低了成本。

本领域技术人员应该理解，本领域技术人员在结合现有技术以及上述实施例可以实现变化例，在此不做赘述。这样的变化例并不影响本发明的实质内容，在此不予赘述。

以上对本发明的较佳实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，其中未尽详细描述的设备和结构应该理解为用本领域中的普通方式予以实施；任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案作出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例，这并不影响本发明的实质内容。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。

Claims (10)

1.一种TEM样品制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

提供一设置有待切区域的待处理样品；

提供一单晶硅方块；

将所述单晶硅方块贴附于所述待处理样品的表面；

利用聚焦离子束切割所述待处理样品以形成所述TEM样品；

其中，所述单晶硅方块覆盖位于所述待切区域的所述待处理样品的表面，以在利用聚焦离子束切割所述待处理样品时，定位所述待切区域并保护位于所述待切区域的所述待处理样品。

2.如权利要求1所述的TEM样品制备方法，其特征在于，根据所述待切区域的尺寸确定所述单晶硅方块的尺寸。

3.如权利要求1所述的TEM样品制备方法，其特征在于，利用聚焦离子束切割形成所述单晶硅方块。

4.如权利要求1所述的TEM样品制备方法，其特征在于，通过热熔胶将所述单晶硅方块贴附于所述待处理样品的表面。

5.如权利要求4所述的TEM样品制备方法，其特征在于，通过所述热熔胶将所述单晶硅方块贴附于所述待处理样品的表面的步骤具体为：

于所述待处理样品表面形成所述热熔胶；

将所述单晶硅方块放置到位于所述待切区域的所述待处理样品的表面；

将放置有所述单晶硅方块的所述待处理样品放置到电热板上进行加热以使得所述单晶硅方块通过所述热熔胶贴附于所述待处理样品表面。

6.如权利要求5所述的TEM样品制备方法，其特征在于，所述电热板的加热温度为70～100℃。

7.如权利要求5所述的TEM样品制备方法，其特征在于，将放置有所述单晶硅方块的所述待处理样品放置到电热板上加热2～5s。

8.如权利要求5所述的TEM样品制备方法，其特征在于，采用拾取系统将所述单晶硅方块放置到位于所述待切区域的所述待处理样品的表面。

9.如权利要求1所述的TEM样品制备方法，其特征在于，所述待切区域位于所述待处理样品的中间位置。

10.如权利要求1所述的TEM样品制备方法，其特征在于，所述单晶硅方块的形状为六面体。