CN106706386A - 透射电镜样品的制备方法及观测方法 - Google Patents

透射电镜样品的制备方法及观测方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种透射电镜样品的制备方法及观测方法，制备方法包括如下步骤：提供待观测芯片，所述待观测芯片包括失效地址单元；通过电子束在所述失效地址单元上形成第一保护层；在所述待观测芯片上形成一标记，所述标记在所述第一保护层一侧；通过离子束在所述第一保护层和所述标记上形成第二保护层。在本发明提供的透射电镜样品的制备方法及观测方法中，可以通过所述标记标出出失效地址单元的位置，从而对制得的透射电镜样品观测时，能够快速准确的找到失效地址单元，通过两层保护层能够有效的保护失效地址单元不受其它操作的影响，通过离子束形成的第二保护层较通过电子束形成的第一保护层更致密，从而既能够实现对于失效地址单元的有效保护。

Description

透射电镜样品的制备方法及观测方法
技术领域
本发明涉及半导体制造领域，特别涉及一种透射电镜样品的制备方法及观测方法。
背景技术
随着半导体制造技术的发展，元器件的尺寸日益微缩，半导体芯片在研制、生产和使用过程中不可避免的会出现失效的情况。随着现在半导体芯片对质量和可靠性要求的不断提高，失效分析工作也显得越来越重要，通过芯片失效分析，可以帮助芯片设计人员找到设计上的缺陷、工艺参数的不匹配或设计与操作中的不当等问题。对于芯片中单一比特失效的分析案例，产品失效分析工程师往往需要将这个比特从芯片里切割出来制成样品并放到透射电镜(Transmission Electron Microscope，TEM)中去观察该样品是否结构异常。
对于在透射电镜中观测的透射电镜样品，通常会观测到完全相同的重复结构，失效地址单元和旁边的正常区域也许只有尺寸上面很细微的差别，以至于技术人员很难的将失效地址单元与正常区域区分开来，在使用聚焦离子束制备透射电镜样品时，如何从一个包含了成百万同样结构的芯片中准确快速的将目标找到至关重要，技术人员往往需要花费较多的时间与精力来定位失效地址单元，导致样品制备的复杂度升高和时间的浪费。因此，如何快速又准确的定位到失效地址单元是本领域技术人员努力的方向。
发明内容
本发明的目的在于提供一种透射电镜样品的制备方法及观测方法，以解决现有技术不能即快速又准确的定位到失效地址单元的问题。
为解决上述技术问题，本发明提供一种透射电镜样品的制备方法，包括如下步骤：
提供待观测芯片，所述待观测芯片包括失效地址单元；
通过电子束在所述失效地址单元上形成第一保护层；
在所述待观测芯片上形成一标记，所述标记在所述第一保护层一侧；
通过离子束在所述第一保护层和所述标记上形成第二保护层，以得到透射电镜样品。
可选的，在所述透射电镜样品的制备方法中，所述第一保护层的厚度为≥0.5um。
可选的，在所述透射电镜样品的制备方法中，所述第二保护层的厚度为≥0.3um。
可选的，在所述透射电镜样品的制备方法中，所述第一保护层和所述第二保护层的材料都为金属。
可选的，在所述透射电镜样品的制备方法中，所述第一保护层和所述第二保护层的材料均为金、银、铜、铝和铂中一种。
可选的，在所述透射电镜样品的制备方法中，所述标记在所述第一保护层一侧距离所述第一保护层1um～5um。
可选的，在所述透射电镜样品的制备方法中，所述标记在所述第一保护层一侧与所述第一保护层间隔1～5个地址单元。
可选的，在所述透射电镜样品的制备方法中，所述标记为通过离子束切割形成的凹槽。
可选的，在所述透射电镜样品的制备方法中，在形成第二保护层之后，所述透射电镜样品的制备方法还包括：对所述待观测芯片远离所述第二保护层的一面进行减薄。
本发明还提供一种透射电镜样品的观测方法，用于观测上述透射电镜样品的制备方法制得的透射电镜样品，包括：根据标记找到失效地址单元；及对所述失效地址单元进行观测。
综上所述，在本发明提供的透射电镜样品的制备方法及观测方法中，在所述待观测芯片上形成一标记，所述标记在所述第一保护层一侧，由此可以通过所述标记标出出失效地址单元的位置，从而对制得的透射电镜样品观测时，能够快速准确的找到失效地址单元。进一步的，通过电子束在所述失效地址单元上形成第一保护层，通过离子束在所述第一保护层和所述标记上形成第二保护层，通过两层保护层能够有效的保护失效地址单元不受其它操作的影响，同时，通过离子束形成的第二保护层较通过电子束形成的第一保护层更致密，从而既能够实现对于失效地址单元的有效保护，又能够便于对透射电镜样品的观测。
附图说明
图1是本发明实施例的透射电镜样品的制备方法的流程图；
图2-5是本发明实施例的透射电镜样品的制备方法中待观测芯片的俯视图；
图6是本发明实施例的透射电镜样品的制备方法中待观测芯片的剖视图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、特征和优点能够更加明显易懂，请参阅附图。须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。
如图1所示，本发明提供一种透射电镜样品的制备方法，包括如下步骤，
S10：提供待观测芯片，所述待观测芯片包括失效地址单元；
S20：通过电子束在所述失效地址单元上形成第一保护层；
S30：在所述待观测芯片上形成一标记，所述标记在所述第一保护层一侧；
S40：通过离子束在所述第一保护层和所述标记上形成第二保护层，以得到透射电镜样品。
下面根据图1所示步骤更详细的介绍本发明的内容。
首先，如图2所示，提供待观测芯片10，所述待观测芯片10包括失效地址单元11，所述待观测芯片10可以是芯片上的失效的部分结构。
接着，如图3所示，通过电子束在所述失效地址单元11上形成第一保护层20，采用电子束电镀的方式形成一层较疏松的第一保护层为所述失效地址单元提供保护，防止后续操作中的失效地址单元出现损伤。可选的，所述第一保护层20的厚度为≥0.5um，通过该厚度范围以上起到较好的覆盖并起到保护作用。
然后，如图4所示，在所述待观测芯片10上形成一标记30，所述标记30在所述第一保护层20一侧，通过该标记30来确定失效地址单元11的相对位置，通过进行记录可便于技术人员快速寻找到失效地址单元。可选的，所述标记30在所述第一保护层20一侧距离所述第一保护层1um～5um，通过偏移一定的范围来缩小搜寻区域大小，上述范围较佳的满足要求。同理的，所述标记30在所述第一保护层20一侧与所述第一保护层间隔1～5个地址单元，通过间隔地址单元也同样实现快速定位的作用。在具体的实施方式中，所述标记30为通过离子束切割形成的凹槽，在透射电镜的观测下，凹槽可较佳的直观的被观测到，可以理解的是，形成不同图形的凹槽同样可以起到相同的作用，例如方形、三角形或半圆形等形状的凹槽，可通小电流的离子束在样品上轰击出凹槽，防止对附近区域造成损伤，例如，通过使用电流大小为40pA～50pA的离子束将此区域挖掉，操作人员可以记录下该标记相对于失效地址单元的距离，从而后续可以轻松快速的找到失效地址单元进行观测。
接着，如图5所示，通过离子束在所述第一保护层20和所述标记30上形成第二保护层40，在具体的实施方式中，采用离子束电镀的方式可形成一层较致密的第二保护层40，第二保护层40覆盖住标记30和第一保护层20，在透射电镜中标记30在致密的第二保护层40下能够较佳的被观测。可选的，所述第二保护层的厚度为≥0.3um，通过该厚度范围以上并结合第一保护层起到更好的覆盖并起到保护作用。可选的，所述第一保护层20和所述第二保护层40的材料都为金属，金属层在透射电镜下能够清晰的被区别出来，更好的观测标记及找到失效地址单元。可选的，所述第一保护层20和所述第二保护层40的材料均为金、银、铜、铝和铂中一种，上述金属可以根据样品的不同要求进行选择。
可选的，在形成第二保护层40之后，所述透射电镜样品的制备方法还包括：对所述待观测芯片10远离所述第二保护层40的一面进行减薄，通过减薄到一定厚度来便于透射电镜观测，例如，经过减薄后所述待观测样品的厚度为80nm～150nm，在此厚度范围内的样品能够较好的被透射电镜观测到。
相应的，本实施例还提供一种通过上述透射电镜样品的制备方法制得的透射电镜样品的观测方法，如图6所示，将透射电镜样品10放置在透射电镜下进行观测时，根据所述标记30可快速且准确的找到所述失效地址单元11，及对所述失效地址单元进行观测。本发明中的透射电镜样品的制备方法及观测方法均主要适用于半导体行业，通过透射电镜来观测芯片或晶圆的失效地址单元的结构。
综上所述，在本发明提供的透射电镜样品的制备方法及观测方法中，在所述待观测芯片上形成一标记，所述标记在所述第一保护层一侧，由此可以通过所述标记标出出失效地址单元的位置，从而对制得的透射电镜样品观测时，能够快速准确的找到失效地址单元。进一步的，通过电子束在所述失效地址单元上形成第一保护层，通过离子束在所述第一保护层和所述标记上形成第二保护层，通过两层保护层能够有效的保护失效地址单元不受其它操作的影响，同时，通过离子束形成的第二保护层较通过电子束形成的第一保护层更致密，从而既能够实现对于失效地址单元的有效保护，又能够便于对透射电镜样品的观测。
上述描述仅是对本发明较佳实施例的描述，并非对本发明范围的任何限定，本发明领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于权利要求书的保护范围。

Claims (10)

1.一种透射电镜样品的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
提供待观测芯片，所述待观测芯片包括失效地址单元；
通过电子束在所述失效地址单元上形成第一保护层；
在所述待观测芯片上形成一标记，所述标记在所述第一保护层一侧；
通过离子束在所述第一保护层和所述标记上形成第二保护层，以得到透射电镜样品。
2.根据权利要求1所述的透射电镜样品的制备方法，其特征在于，所述第一保护层的厚度为≥0.5um。
3.根据权利要求1所述的透射电镜样品的制备方法，其特征在于，所述第二保护层的厚度为≥0.3um。
4.根据权利要求1所述的透射电镜样品的制备方法，其特征在于，所述第一保护层和所述第二保护层的材料都为金属。
5.根据权利要求4所述的透射电镜样品的制备方法，其特征在于，所述第一保护层和所述第二保护层的材料均为金、银、铜、铝和铂中一种。
6.根据权利要求1所述的透射电镜样品的制备方法，其特征在于，所述标记在所述第一保护层一侧距离所述第一保护层1um～5um。
7.根据权利要求1所述的透射电镜样品的制备方法，其特征在于，所述标记在所述第一保护层一侧与所述第一保护层间隔1～5个地址单元。
8.根据权利要求1所述的透射电镜样品的制备方法，其特征在于，所述标记为通过离子束切割形成的凹槽。
9.根据权利要求1～8中任一项所述的透射电镜样品的制备方法，其特征在于，在形成第二保护层之后，所述透射电镜样品的制备方法还包括：对所述待观测芯片远离所述第二保护层的一面进行减薄。
10.一种透射电镜样品的观测方法，用于观测如1～9中任意一项所述的透射电镜样品的制备方法制得的透射电镜样品，其特征在于，所述透射电镜样品的观测方法包括：根据标记找到失效地址单元；及对所述失效地址单元进行观测。
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