CN106338420B - 透射电子显微镜样品结染色的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种透射电子显微镜样品结染色的方法，包括：处理芯片样品至露出接触孔；使用第一化学试剂去除接触孔中的填充物；使用第二化学试剂去除接触孔下方结中的掺杂硅；在制样区域上方沉积填充保护层；利用离子束切割透射电子显微镜样品的相对侧部的两个面以形成透射电子显微镜样品薄片，其中离子束不直接切割制样区域的Si，而是针对每个面侧向地保留距离制样区域的预定厚度的SiO2。
Description
技术领域
本发明涉及集成电路分析领域，更具体地说，本发明涉及一种透射电子显微镜样品结染色的方法。
背景技术
透射电子显微镜在包括集成电路分析在内的各个领域都有着极为广泛且越来越重要的应用，特别是用在微小缺陷的分析方面起着不可替代的作用。
能引起芯片失效的缺陷有很多种，其中最难分析的是非常微小的纳米级的掺杂异常，这类缺陷用常规的分析方法比如SEM、透射电子显微镜等均无法观测，目前唯一有效的是使用透射电子显微镜结染色的方法。
常规的结染色的制样流程是先将待测芯片样品平面加工至靠近目标层，比如露出接触孔(例如钨栓)；利用聚焦离子束离子束切割完成透射电子显微镜样品的第一个面，露出待分析结的Si；使用对结中掺杂Si具有较高刻蚀速率的化学试剂处理样品，去除该区域的Si；使用离子束切割完成透射电子显微镜样品的第二个面，形成最终的透射电子显微镜样品薄片。
但是，该制样方式在切割完成透射电子显微镜样品的第一个面时，需要切除小部分的待测区域的Si，以确保待测区域的Si全部暴露出来，能被化学试剂反应到。这样就产生了一个问题，当缺陷正好位于切除区域时，分析就会失败。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对现有技术中存在上述缺陷，提供一种透射电子显微镜样品结染色的方法，使得能够完全保留目标结上的待测掺杂材质形貌，从而在后续化学试剂处理后能够获得完整准确的分析结果。
为了实现上述技术目的，根据本发明，提供了一种透射电子显微镜样品结染色的方法，包括：
第一步骤：处理芯片样品至露出接触孔；
第二步骤：使用第一化学试剂去除接触孔中的填充物；
第三步骤：使用第二化学试剂去除接触孔下方结中的掺杂硅；
第四步骤：在制样区域上方沉积填充保护层；
第五步骤：利用离子束切割透射电子显微镜样品的相对侧部的两个面以形成透射电子显微镜样品薄片，其中离子束不直接切割制样区域的Si，而是针对每个面侧向地保留距离制样区域的预定厚度的SiO2。
优选地，在第一步骤通过研磨方式处理芯片样品至露出接触孔。
优选地，接触孔中的填充物为W、Ti、TiN中的一种或多种。
优选地，第一化学试剂为氨水和双氧水的混合溶液。
优选地，第二化学试剂为硝酸、氢氟酸、醋酸的混合溶液。
优选地，在第四步骤使用聚焦离子束沉积填充保护层。
优选地，填充保护层的材料为Pt或W。
优选地，预定厚度为10～30纳米。
本发明的透射电子显微镜样品结染色的方法避免了缺陷区域在制样过程中被离子束切除，从而提高了分析的准确性和成功率；而且，填充保护层材质Pt或W与Si材质之间具有更强的材质衬度，可以提高观测质量。
附图说明
结合附图，并通过参考下面的详细描述，将会更容易地对本发明有更完整的理解并且更容易地理解其伴随的优点和特征，其中：
图1至图15示意性地示出了根据本发明优选实施例的透射电子显微镜样品结染色的方法的各个步骤。
图16示意性地示出了根据本发明优选实施例的透射电子显微镜样品结染色的方法制样得到的透射电子显微镜照片。
需要说明的是，附图用于说明本发明，而非限制本发明。注意，表示结构的附图可能并非按比例绘制。并且，附图中，相同或者类似的元件标有相同或者类似的标号。
具体实施方式
为了使本发明的内容更加清楚和易懂，下面结合具体实施例和附图对本发明的内容进行详细描述。
图1至图15示意性地示出了根据本发明优选实施例的透射电子显微镜样品结染色的方法的各个步骤。
如图1至图15所示，根据本发明优选实施例的透射电子显微镜样品结染色的方法包括：
第一步骤：处理芯片样品至露出接触孔10；例如，接触孔10附近有多晶硅20；
得到的结构如图1的俯视图、图2所示的沿图1的虚线X-X’截取的截面图、以及图3所示的沿图1的虚线Y-Y’截取的截面图所示。
例如，在第一步骤通过研磨方式处理芯片样品至露出接触孔。
第二步骤：使用第一化学试剂去除接触孔中的填充物；
例如，接触孔中的填充物为W、Ti、TiN中的一种或多种。
得到的结构如图4的俯视图、图5所示的沿图4的虚线X-X’截取的截面图、以及图6所示的沿图4的虚线Y-Y’截取的截面图所示。
可选的，第一化学试剂为氨水和双氧水的混合溶液。
第三步骤：使用第二化学试剂去除接触孔下方结中的掺杂硅；
得到的结构如图7的俯视图、图8所示的沿图7的虚线X-X’截取的截面图、以及图9所示的沿图7的虚线Y-Y’截取的截面图所示。
可选的，第二化学试剂为硝酸、氢氟酸、醋酸的混合溶液。
第四步骤：在制样区域上方沉积填充保护层30；
得到的结构如图10的俯视图、图11所示的沿图10的虚线X-X’截取的截面图、以及图12所示的沿图10的虚线Y-Y’截取的截面图所示。
可选的，在第四步骤使用聚焦离子束沉积填充保护层。
可选的，填充保护层的材料为Pt或W。
第五步骤：利用离子束切割透射电子显微镜样品的相对侧部的两个面以形成透射电子显微镜样品薄片，其中离子束不直接切割制样区域的Si，而是针对每个面侧向地保留距离制样区域的预定厚度的SiO2。
可选的，预定厚度为10～30纳米。
得到的结构如图13的俯视图、图14所示的沿图13的虚线X-X’截取的截面图、以及图15所示的沿图13的虚线Y-Y’截取的截面图所示。
例如对某28纳米芯片SRAM上NMOS进行结染色分析，使用本发明的方法，完全避免了离子束对待测区域的损伤(如图16所示)，从而获得了更加准确的效果。
本发明的透射电子显微镜样品结染色的方法避免了缺陷区域在制样过程中被离子束切除，从而提高了分析的准确性和成功率；而且，填充保护层材质Pt或W与Si材质之间具有更强的材质衬度，可以提高观测质量。
此外，需要说明的是，除非特别说明或者指出，否则说明书中的术语“第一”、“第二”、“第三”等描述仅仅用于区分说明书中的各个组件、元素、步骤等，而不是用于表示各个组件、元素、步骤之间的逻辑关系或者顺序关系等。
可以理解的是，虽然本发明已以较佳实施例披露如上，然而上述实施例并非用以限定本发明。对于任何熟悉本领域的技术人员而言，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。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 (8)
1.一种透射电子显微镜样品结染色的方法，其特征在于，包括：
第一步骤：处理芯片样品至露出接触孔；
第二步骤：使用第一化学试剂去除接触孔中的填充物；
第三步骤：使用第二化学试剂去除接触孔下方结中的掺杂硅；
第四步骤：在制样区域上方沉积填充保护层，所述填充保护层填满所述接触孔和所述接触孔下方的结，所述填充保护层用于提高材质衬度；
第五步骤：利用离子束切割透射电子显微镜样品的相对侧部的两个面以形成透射电子显微镜样品薄片，其中离子束不直接切割制样区域的Si，而是针对每个面侧向地保留距离制样区域的预定厚度的SiO2，且形成的所述透射电子显微镜样品薄片上能够完全保留所述结上的所述掺杂硅的形貌。
2.根据权利要求1所述的透射电子显微镜样品结染色的方法，其特征在于，在第一步骤通过研磨方式处理芯片样品至露出接触孔。
3.根据权利要求1或2所述的透射电子显微镜样品结染色的方法，其特征在于，接触孔中的填充物为W、Ti、TiN中的一种或多种。
4.根据权利要求1或2所述的透射电子显微镜样品结染色的方法，其特征在于，第一化学试剂为氨水和双氧水的混合溶液。
5.根据权利要求1或2所述的透射电子显微镜样品结染色的方法，其特征在于，第二化学试剂为硝酸、氢氟酸、醋酸的混合溶液。
6.根据权利要求1或2所述的透射电子显微镜样品结染色的方法，其特征在于，在第四步骤使用聚焦离子束沉积填充保护层。
7.根据权利要求1或2所述的透射电子显微镜样品结染色的方法，其特征在于，填充保护层的材料为Pt或W。
8.根据权利要求1或2所述的透射电子显微镜样品结染色的方法，其特征在于，预定厚度为10～30纳米。
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