CN113484110B - 用于测量半导体器件中的掺杂元素的样品及其制备方法 - Google Patents
用于测量半导体器件中的掺杂元素的样品及其制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN113484110B CN113484110B CN202110750725.2A CN202110750725A CN113484110B CN 113484110 B CN113484110 B CN 113484110B CN 202110750725 A CN202110750725 A CN 202110750725A CN 113484110 B CN113484110 B CN 113484110B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- sample
- sample strip
- semiconductor substrate
- layer
- strip
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 title claims abstract description 70
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title abstract description 14
- 239000000523 sample Substances 0.000 claims abstract description 235
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 87
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 85
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims abstract description 85
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 83
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 44
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 claims abstract description 19
- 238000000151 deposition Methods 0.000 claims abstract description 17
- 238000010884 ion-beam technique Methods 0.000 claims abstract description 16
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 38
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 claims description 36
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 29
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 26
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 claims description 26
- 238000005530 etching Methods 0.000 claims description 9
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 claims description 9
- 230000008021 deposition Effects 0.000 claims description 6
- 238000005259 measurement Methods 0.000 abstract description 17
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 66
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 7
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 6
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 6
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 4
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 description 3
- 239000012212 insulator Substances 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000577 Silicon-germanium Inorganic materials 0.000 description 1
- LEVVHYCKPQWKOP-UHFFFAOYSA-N [Si].[Ge] Chemical compound [Si].[Ge] LEVVHYCKPQWKOP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000000231 atomic layer deposition Methods 0.000 description 1
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000005468 ion implantation Methods 0.000 description 1
- 239000002346 layers by function Substances 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000001819 mass spectrum Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 1
- 230000008092 positive effect Effects 0.000 description 1
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 1
- HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N silicon carbide Chemical compound [Si+]#[C-] HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 description 1
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical compound N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N1/00—Sampling; Preparing specimens for investigation
- G01N1/28—Preparing specimens for investigation including physical details of (bio-)chemical methods covered elsewhere, e.g. G01N33/50, C12Q
- G01N1/286—Preparing specimens for investigation including physical details of (bio-)chemical methods covered elsewhere, e.g. G01N33/50, C12Q involving mechanical work, e.g. chopping, disintegrating, compacting, homogenising
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01Q—SCANNING-PROBE TECHNIQUES OR APPARATUS; APPLICATIONS OF SCANNING-PROBE TECHNIQUES, e.g. SCANNING PROBE MICROSCOPY [SPM]
- G01Q30/00—Auxiliary means serving to assist or improve the scanning probe techniques or apparatus, e.g. display or data processing devices
- G01Q30/20—Sample handling devices or methods
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N1/00—Sampling; Preparing specimens for investigation
- G01N1/28—Preparing specimens for investigation including physical details of (bio-)chemical methods covered elsewhere, e.g. G01N33/50, C12Q
- G01N1/286—Preparing specimens for investigation including physical details of (bio-)chemical methods covered elsewhere, e.g. G01N33/50, C12Q involving mechanical work, e.g. chopping, disintegrating, compacting, homogenising
- G01N2001/2873—Cutting or cleaving
Landscapes
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
- Radiology & Medical Imaging (AREA)
- Sampling And Sample Adjustment (AREA)
- Testing Or Measuring Of Semiconductors Or The Like (AREA)
- Other Investigation Or Analysis Of Materials By Electrical Means (AREA)
Abstract
本发明提供了一种用于测量半导体器件中的掺杂元素的样品及其制备方法。该制备方法包括：提供半导体衬底，半导体衬底包括掺杂区域；在半导体衬底的对应掺杂区域的表面沉积Pt层；利用聚焦离子束切割半导体衬底，形成样品条；将样品条转移至三维原子探针的硅基座；将样品条的具有Pt层的一面朝向硅基座，并与硅基座连接；将样品条在靠近硅基座的位置处切断，在硅基座上留下样品条的部分，作为待环切样品；环切待环切样品，形成圆锥状的样品。本发明的制备方法制备的样品在进行三维原子探针测量时，避免了金属元素的影响，能够形成更加清晰的三维图像，提高测量的准确性。
Description
技术领域
本发明涉及半导体制造技术领域，尤其涉及一种用于测量半导体器件中的掺杂元素的样品及其制备方法。
背景技术
三维原子探针是一种具有原子级空间分辨率的测量和分析方法。在进行三维原子探针测量时，样品必须制成圆锥形，使样品作为阳极接入正高压，样品尖端的原子处于待电离状态，在样品尖端叠加脉冲电压或脉冲激光，其表面原子就会发生电离并蒸发，即该元素被析出。利用飞行时间质谱仪测定蒸发离子的质量电荷比值从而得到该离子的质谱峰，以确定蒸发离子的元素种类，用位置敏感探头记录飞行离子在样品尖端表面的二维坐标，通过离子在纵向的逐层积累，确定该离子的纵向坐标，进而能够生成样品的不同种类的原子的三维空间分布图像。
半导体基底包括掺杂区，掺杂区中形成有晶体管，晶体管中包含有源极、漏极和栅极，源极、漏极和栅极的表面均覆盖或连接有金属层，以与外部电路连接，为了分析该掺杂区的元素分布，需要制备该掺杂区的用于三维原子探针测试的样品，而由于该掺杂区位于金属层的下方，使得该样品中会带有该金属层。在进行三维原子探针测量时，在相同的能量下，掺杂区中的硅原子析出的速率要大于金属元素析出的速率，会影响最终的三维成像，导致测量不准确。
在所述背景技术部分公开的上述信息仅用于加强对本发明的背景的理解，因此它可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。
发明内容
本发明的一个主要目在于提供一种用于测量半导体器件中的掺杂元素的样品的制备方法，能够使样品在进行三维原子探针测量后，形成清晰的三维图像，提高测量的准确性。
本发明的另一个目的在于提供一种用于测量半导体器件中的掺杂元素的样品，采用三维原子探针测量该样品中的掺杂元素的分布，能够形成清晰的三维图像，提高了测量的准确性。
根据本发明的一个方面，提供了一种用于测量半导体器件中的掺杂元素的样品的制备方法，包括：提供半导体衬底，所述半导体衬底包括掺杂区域；在所述半导体衬底的对应所述掺杂区域的表面沉积Pt层；利用聚焦离子束切割所述半导体衬底，形成样品条；将所述样品条转移至三维原子探针的硅基座；将所述样品条的具有Pt层的一面朝向所述硅基座，并与所述硅基座连接；将所述样品条在靠近所述硅基座的位置处切断，在所述硅基座上留下所述样品条的部分，作为待环切样品；环切所述待环切样品，形成圆锥状的样品。
根据本发明的一示例性实施例，所述掺杂区域中包括掺杂元素。
根据本发明的一示例性实施例，所述半导体衬底的对应所述掺杂区域的部分包括：晶体管，包括源极、所述半导体衬底还包括：金属连接柱，所述源极、所述漏极和所述栅极的表面分别设有所述金属连接柱；金属层，所述金属层与所述金属连接柱的顶端连接。
根据本发明的一示例性实施例，所述样品条包括依序堆叠的所述半导体衬底和所述Pt层。
根据本发明的一示例性实施例，所述Pt层的厚度为0.2～0.5μm。
根据本发明的一示例性实施例，所述样品条为悬臂结构，且所述样品条具有第一端和第二端，所述第一端连接所述半导体衬底，所述第二端为自由端。
根据本发明的一示例性实施例，所述将所述样品条转移至三维原子探针的硅基座包括：将钨针移动至所述样品条的所述第二端，在所述钨针和所述第二端之间沉积Pt或W，使所述钨针与所述第二端连接；利用所述聚焦离子束将所述样品条的所述第一端与所述半导体衬底切断；移动所述钨针，将所述样品条平移至三维原子探针的硅基座。
根据本发明的一示例性实施例，在所述钨针和所述第二端之间沉积的Pt或W的厚度为0.3～0.6μm，沉积面积为3μm*2μm。
根据本发明的一示例性实施例，所述钨针的顶端直径为2～6μm。
根据本发明的一示例性实施例，所述将所述样品条的具有Pt层的一面朝向所述硅基座，并与所述硅基座连接包括：将所述钨针与所述样品条在竖直方向上翻转180°，使所述样品条的具有Pt层的一面朝向所述硅基座，在所述硅基座与具有Pt层的所述第一端之间沉积Pt或W，使所述硅基座与所述第一端连接。
根据本发明的一示例性实施例，所述环切所述待环切样品，形成圆锥状的样品包括：将所述聚焦离子束设为环形，对所述待环切样品从上至下进行离子束环形蚀刻。
根据本发明的一示例性实施例，所述圆锥状的样品的尖端直径为100～200nm。
根据本发明的一示例性实施例，所述方法还包括：在形成所述圆锥状的样品后，将所述样品从所述硅基座上取走；将所述样品条再次转移至所述硅基座；将所述样品条的具有Pt层的一面朝向所述硅基座，并与所述硅基座连接；将所述样品条在靠近所述硅基座的位置处切断，在所述硅基座上留下所述样品条的部分，作为第二个待环切样品；环切所述待环切样品，形成第二个圆锥状的样品；重复上述方法，形成多个圆锥状的样品。
根据本发明的一示例性实施例，所述样品条形成三个圆锥状的样品。
根据本发明的另一方面，提供一种用于测量半导体器件中的掺杂元素的样品，所述样品由上述任一实施例所述的方法制备。
由上述技术方案可知，本发明具备以下优点和积极效果中的至少之一：
通过在半导体衬底上沉积Pt层，能够定位采集样品的目标区域，并且能够保护该目标区域，避免采集的样品条受到损坏。通过将样品条的具有Pt层的一面与硅基座连接，使得金属Pt层以及半导体衬底中的金属层翻转到下方，使掺杂区域翻转至上方并被环切，形成圆锥状的样品，在进行三维原子探针测量时，避免了金属元素的影响，能够形成更加清晰的三维图像，提高测量的准确性。
附图说明
通过参照附图详细描述其示例实施方式，本发明的上述和其它特征及优点将变得更加明显。
图1为本发明一示例性实施例示出的制备方法的流程图；
图2为本发明一示例性实施例示出的半导体衬底的剖面示意图；
图3为本发明一示例性实施例示出的在半导体衬底的对应掺杂区域的表面沉积Pt层并形成样品条的示意图；
图4为本发明一示例性实施例示出的将钨针移动至样品条的第二端的示意图；
图5为本发明一示例性实施例示出的钨针与样品条的第二端连接的示意图；
图6为本发明一示例性实施例示出的将样品条的第一端与半导体衬底切断后形成的独立的样品条的示意图；
图7为本发明一示例性实施例示出的将样品条移动至硅基座处，在竖直方向上翻转180°使Pt层朝向所述硅基座的示意图；
图8为本发明一示例性实施例示出的将样品条的第一端与硅基座连接的示图；
图9为本发明一示例性实施例示出的在样品条的靠近硅基座的位置切割的示意图；
图10为本发明一示例性实施例示出的形成待环切样品的示意图；
图11为本发明一示例性实施例示出的形成圆锥状的样品的示意图。
附图标记说明：
1、半导体衬底；11、源极；12、漏极；13、栅极；14、金属层；2、Pt层；3、样品条；4、硅基座；5、待环切样品；6、样品；7、钨针。
具体实施方式
现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的实施方式；相反，提供这些实施方式使得本发明将全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。图中相同的附图标记表示相同或类似的结构，因而将省略它们的详细描述。
在对本公开的不同示例性实施方式的下面描述中，参照附图进行，附图形成本公开的一部分，并且其中以示例方式显示了可实现本公开的多个方面的不同示例性结构。应理解的是，可以使用部件、结构、示例性装置、系统和步骤的其他特定方案，并且可在不偏离本公开范围的情况下进行结构和功能性修改。而且，虽然本说明书中可使用术语“之上”、“之间”、“之内”等来描述本公开的不同示例性特征和元件，但是这些术语用于本文中仅出于方便，例如根据附图中的示例的方向。本说明书中的任何内容都不应理解为需要结构的特定三维方向才落入本公开的范围内。此外，权利要求书中的术语“第一”、“第二”等仅作为标记使用，不是对其对象的数字限制。
附图中所示的流程图仅是示例性说明，不是必须包括所有的内容和操作/步骤，也不是必须按所描述的顺序执行。例如，有的操作/步骤还可以分解，而有的操作/步骤可以合并或部分合并，因此实际执行的顺序有可能根据实际情况改变。
另外，在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。“上方”和“下方”是表示方位的技术术语，在本发明实施例中，上方是指在半导体衬底上依序形成各功能层的部分，例如金属层14位于晶体管的源极11、漏极12和栅极13的上方，该方向也为本发明中描述的竖直方向，该技术术语仅仅是为了描述更加清楚，不具有限定作用。
根据本发明的一方面，本发明实施例提供了一种用于测量半导体器件中的掺杂元素的样品的制备方法。如图1至11所示，其中，图1示出了本发明的制备方法的流程图，图2示出了半导体衬底1的结构示意图。图3至图11示出了处于不同步骤中的样品状态示意图。如图1所示，本发明实施例的用于测量半导体器件中的掺杂元素的样品的制备方法包括：
步骤S200：提供半导体衬底1，半导体衬底1包括掺杂区域。
步骤S400：在半导体衬底1的对应掺杂区域的表面沉积Pt层2。
步骤S600：利用聚焦离子束切割半导体衬底1，形成样品条3。
步骤S800：将样品条3转移至三维原子探针的硅基座4。
步骤S1000：将样品条3的具有Pt层2的一面朝向硅基座4，并与硅基座4连接。
步骤S1200：将样品条3在靠近硅基座4的位置处切断，在硅基座4上留下样品条3的部分，作为待环切样品5。
步骤S1400：环切待环切样品5，形成圆锥状的样品6。
在本发明实施例的制备方法中，通过在半导体衬底1上沉积Pt层2，能够定位采集样品的目标区域，并且能够保护该目标区域，避免采集的样品条3受到损坏。通过将样品条3的具有Pt层2的一面与硅基座4连接，使得金属Pt层2以及半导体衬底1中的金属层14翻转到下方，使掺杂区域翻转至上方并被环切，形成圆锥状的样品6，在进行三维原子探针测量时，避免了金属元素的影响，能够形成更加清晰的三维图像，提高测量的准确性。
下面对本发明实施例的制备方法进行详细的说明。
步骤S200：提供半导体衬底1，半导体衬底1包括掺杂区域。
如图2所示，示出了本发明实施例的半导体衬底1的结构示意图。在制备半导体衬底1的过程中，需要对半导体沉积进行离子注入，形成掺杂区域，并于后续的工艺中，该掺杂区域可以形成有源区，并于有源区中形成其他功能部件。如图2所示，本发明实施例中示出了半导体衬底1的外围区域的结构，其掺杂区域中设有晶体管，晶体管包括源极11、漏极12和栅极13。半导体衬底还包括金属连接层14和金属连接柱。在源极11、漏极12和栅极13的表面分别设有金属连接柱，金属层14与金属连接柱的顶端连接，以与外部电路连接。即，源极11、漏极12和栅极13可以通过金属连接柱与上方的金属层14连接。
半导体衬底的材料可以是硅、碳化硅、氮化硅、绝缘体上硅、绝缘体上层叠硅、绝缘体上层叠锗化硅等。
本发明要测量的半导体衬底1中的掺杂区域中的掺杂元素的分布。因此，在制备样品时，需要切割出含有掺杂区域的半导体衬底1的部分。而在实际操作过程中，由于掺杂区域位于金属层14的下方，而且金属层14也并非具有简单的一层，其根据晶体管的结构而设置，如具有多根金属连接柱以及多层金属层14(图2仅为示意图，大致示出了金属层以及晶体管的分布)，因此在取样时很难直接取出不包括金属层14的掺杂区域，最终制备的样品中含有金属元素。
在进行三维原子探针测量时，对样品施加高压以及脉冲激光时，样品中的硅原子被电离析出的速率远大于金属被析出的速率，二者析出的速率不同，会影响最终的三维成像，导致测量不准确。而本发明的制备方法能够克服上述缺陷。
步骤S400：在半导体衬底1的对应掺杂区域的表面沉积Pt层2。
如图3所示，在半导体衬底1的表面对应于掺杂区域的区域处确定为样品区，在该样品区表面沉积Pt层2，沉积Pt层2的区域用于形成样品。沉积Pt层2采用的工艺可以为化学气相沉积或原子层沉积。
在一实施例中，Pt层2的厚度可以为0.2～0.5μm。例如，该厚度为0.35μm、0.4μm，此处不做特殊限定。沉积Pt层2能够定位采集样品的目标区域，即样品区，并且能够保护该样品区。
S600：利用聚焦离子束切割半导体衬底1，形成样品条3。
沉积Pt层2后，利用聚焦离子束将样品区的底部切穿，形成悬臂结构的样品条3，此时样品条3的一端与半导体衬底1连接。可以将样品条3的横向的两端分别命名为第一端和第二端，第一端与半导体衬底1连接，第二端为自由端。样品条3在竖直方向包括从下至上依序堆叠的晶体管、金属层14和Pt层2。即金属层14和Pt层2位于样品条3的顶部。
S800：将样品条3转移至三维原子探针的硅基座4。
如图4所示，在得到第一端连接于半导体衬底1的悬臂式结构的样品条3后，将钨针7移动至样品条3的第二端，如图5所示，在钨针7和第二端之间沉积Pt或W，即将钨针7的针尖与样品条3的具有Pt层2的表面的第二端焊接，使钨针7与样品条3的第二端连接。如图6所示，利用聚焦离子束将样品条3的第一端与半导体衬底1切断，形成独立的样品条3。之后移动钨针7，将样品条3平移至三维原子探针的硅基座4处。
在一实施例中，钨针7的顶端直径为2～6μm，具体地，可以为3μm、4μm或5μm。在钨针7和第二端之间沉积的Pt或W的厚度为0.3～0.6μm，例如可以为0.4μm或0.5μm，沉积面积为3μm*2μm。对于上述具体数值的设定，本领域技术人员可以根据实际情况进行调整，此处不做特殊限定。
S1000：将样品条3的具有Pt层2的一面朝向硅基座4，并与硅基座4连接。
如图6所示，由于钨针7将样品条3平移至硅基座4，因此，样品条3的沉积有Pt层2的一面(称为顶面)朝向远离硅基座4的一侧，而未沉积有Pt层2的一面(称为底面)朝向硅基座4。如果将该样品条3的底面焊接在硅基座4上，则Pt层2以及样品条3中的金属层14均位于掺杂元素的上方，在形成最终的样品时，样品尖端会含有金属。
如图7所示，将钨针7与样品条3在竖直方向上共同翻转180°，使样品条3的具有Pt层2的一面朝向硅基座4。即将样品条3的顶面朝下，底面朝上，使Pt层2以及样品条3中的金属层14均位于掺杂元素的下方，在形成最终的样品时，样品尖端不会含有金属，在对样品尖端施加能量时，样品中掺杂区域的元素析出时不会受到金属元素的影响，析出速率相同，使最终的三维成像清楚，提高了测量的准确性。
如图8所示，将样品条3翻转后，在硅基座4与具有Pt层2的第一端之间沉积Pt或W，即将具有Pt层2的表面的第一端与硅基座4焊接，使硅基座4与第一端连接。
在一实施例中，可以在将样品条3如上述翻转后，将硅基座4与样品条3再共同翻转180°，此时，样品条3的具有Pt层2的一面仍然朝向硅基座4，硅基座4的顶端朝下，便于在硅基座4与样品条3的第一端之间沉积Pt或W，使操作更加简便，沉积Pt或W。
S1200：将样品条3在靠近硅基座4的位置处切断，在硅基座4上留下样品条3的部分，作为待环切样品5。
如图9所示，在样品条3的靠近硅基座4的位置处利用聚焦离子束进行切割，切断后，如图10所示，使留在硅基座4的样品条3的部分成为待环切样品5。所谓靠近硅基座4的位置处，是指从该位置处到样品条3的第一端之间的尺寸为待环切样品5的尺寸，例如，该尺寸可以为2μm～3μm。在一实施例中，样品条3能够最终形成三个样品，则此时靠近硅基座4的位置处为从样品条的第一端到该样品条3的三分之一位置处，当进行下一次切割时，则靠近硅基座4的位置处为剩余的样品条的二分之一位置处。当然，在其他实施例中，样品条3还可以最终形成两个、四个、五个或更多个样品，则每次切割位置与样品条3第一端的距离为每个样品的尺寸，本领域技术人员可以根据实际情况调整，此处不做特殊限定。
S1400：环切待环切样品5，形成圆锥状的样品6。
如图10所示，在硅基座4上形成切割后的样品后，将聚焦离子束设为环形，具体地，将蚀刻环设置于该样品的中心，调整大小，确保合适的蚀刻量，可以先用大电流蚀刻，再用小电流蚀刻，对待环切样品5从上至下进行离子束环形蚀刻，并随时观察蚀刻情况，若出现蚀刻量过大或过小的情况，随时进行调整，以形成如图11所示的圆锥状的样品6。
在一实施例中，该圆锥状的样品6的尖端直径为100～200nm，具体地，可以为120nm、150nm、180nm或190nm，此处不做特殊限定。
上述步骤S200～步骤S1200示出了制备第一个圆锥状的样品6的方法。样品条3在切割了第一个样品后，可以继续切割第二个样品。具体包括：在形成圆锥状的样品6后，将样品6从硅基座4上取走。将样品条3再次转移至硅基座4，同步骤S800。将样品条3的具有Pt层2的一面朝向硅基座4，并与硅基座4连接，同步骤S1000。将样品条3在靠近硅基座4的位置处切断，在硅基座4上留下样品条3的部分，作为第二个待环切样品5，同步骤S1200；环切待环切样品5，形成第二个圆锥状的样品6，同步骤S1400。重复上述方法，可以制备多个圆锥状的样品6。
本发明实施例的制备方法中，通过在半导体衬底1上沉积Pt层2，能够定位采集样品的目标区域，并且能够保护该目标区域，避免采集的样品条3受到损坏。通过将样品条3的具有Pt层2的一面与硅基座4连接，使得金属Pt层2以及半导体衬底1中的金属层14翻转到下方，使掺杂区域翻转至上方并被环切，形成圆锥状的样品6，在进行三维原子探针测量时，避免了金属元素的影响，能够形成更加清晰的三维图像，提高测量的准确性。
根据本发明的另一方面，本发明实施例提供了一种用于测量半导体器件中的掺杂元素的样品，该样品通过上述任一实施例的方法制备，此处不再赘述。
本发明中通过上述方法制备的样品，采用三维原子探针测量该样品中的掺杂元素的分布，能够形成清晰的三维图像，提高了测量的准确性。
应可理解的是，本发明不将其应用限制到本说明书提出的部件的详细结构和布置方式。本发明能够具有其他实施方式，并且能够以多种方式实现并且执行。前述变形形式和修改形式落在本发明的范围内。应可理解的是，本说明书公开和限定的本发明延伸到文中和/或附图中提到或明显的两个或两个以上单独特征的所有可替代组合。所有这些不同的组合构成本发明的多个可替代方面。本说明书所述的实施方式说明了已知用于实现本发明的最佳方式，并且将使本领域技术人员能够利用本发明。
Claims (13)
1.一种用于测量半导体器件中的掺杂元素的样品的制备方法，其特征在于，包括：
提供半导体衬底，所述半导体衬底包括掺杂区域；
在所述半导体衬底的对应所述掺杂区域的表面沉积Pt层；
利用聚焦离子束切割所述半导体衬底，形成样品条，所述样品条为悬臂结构，且所述样品条具有第一端和第二端，所述第一端连接所述半导体衬底，所述第二端为自由端；
将所述样品条转移至三维原子探针的硅基座，包括：将钨针移动至所述样品条的所述第二端，在所述钨针和所述第二端之间沉积Pt或W，使所述钨针与所述第二端连接；利用所述聚焦离子束将所述样品条的所述第一端与所述半导体衬底切断；移动所述钨针，将所述样品条平移至三维原子探针的硅基座；
将所述样品条的具有Pt层的一面朝向所述硅基座，并与所述硅基座连接；
将所述样品条在靠近所述硅基座的位置处切断，在所述硅基座上留下所述样品条的部分，作为待环切样品；
环切所述待环切样品，形成圆锥状的样品。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述掺杂区域中包括掺杂元素。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述半导体衬底的对应所述掺杂区域的部分包括：晶体管，包括源极、漏极和栅极；
所述半导体衬底还包括：金属连接柱，所述源极、所述漏极和所述栅极的表面分别设有所述金属连接柱；金属层，所述金属层与所述金属连接柱的顶端连接。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述样品条包括依序堆叠的所述半导体衬底和所述Pt层。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述Pt层的厚度为0.2~0.5μm。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述钨针和所述第二端之间沉积的Pt或W的厚度为0.3~0.6μm，沉积面积为。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述钨针的顶端直径为2~6μm。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将所述样品条的具有Pt层的一面朝向所述硅基座，并与所述硅基座连接包括：
将所述钨针与所述样品条在竖直方向上翻转180°，使所述样品条的具有Pt层的一面朝向所述硅基座，在所述硅基座与具有Pt层的所述第一端之间沉积Pt或W，使所述硅基座与所述第一端连接。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述环切所述待环切样品，形成圆锥状的样品包括：
将所述聚焦离子束设为环形，对所述待环切样品从上至下进行离子束环形蚀刻。
10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述圆锥状的样品的尖端直径为100~200nm。
11.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：
在形成所述圆锥状的样品后，将所述样品从所述硅基座上取走；
将所述样品条再次转移至所述硅基座；
将所述样品条的具有Pt层的一面朝向所述硅基座，并与所述硅基座连接；
将所述样品条在靠近所述硅基座的位置处切断，在所述硅基座上留下所述样品条的部分，作为第二个待环切样品；
环切所述待环切样品，形成第二个圆锥状的样品；
重复上述方法，形成多个圆锥状的样品。
12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述样品条形成三个圆锥状的样品。
13.一种用于测量半导体器件中的掺杂元素的样品，其特征在于，所述样品由权利要求1至12中的任一项所述的方法制备。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202110750725.2A CN113484110B (zh) | 2021-07-02 | 2021-07-02 | 用于测量半导体器件中的掺杂元素的样品及其制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202110750725.2A CN113484110B (zh) | 2021-07-02 | 2021-07-02 | 用于测量半导体器件中的掺杂元素的样品及其制备方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN113484110A CN113484110A (zh) | 2021-10-08 |
| CN113484110B true CN113484110B (zh) | 2024-01-23 |
Family
ID=77939661
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202110750725.2A Active CN113484110B (zh) | 2021-07-02 | 2021-07-02 | 用于测量半导体器件中的掺杂元素的样品及其制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN113484110B (zh) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2004113868A2 (en) * | 2003-06-17 | 2004-12-29 | Wisconsin Alumni Research Foundation | Samples for atom probes and method of producing the same |
| KR20100043979A (ko) * | 2008-10-21 | 2010-04-29 | 포항공과대학교 산학협력단 | 집속이온빔을 이용한 저손상 대면적 원자침 분석용 시편 제작방법 |
| CN109307784A (zh) * | 2018-10-12 | 2019-02-05 | 南京理工大学 | 一种用于三维原子探针检测的半导体针尖样品的制备方法 |
| CN111397989A (zh) * | 2020-05-08 | 2020-07-10 | 上海华力集成电路制造有限公司 | 一种半导体器件的检验样品的制备方法 |
| CN111829841A (zh) * | 2019-04-15 | 2020-10-27 | 台湾积体电路制造股份有限公司 | 针状样品、针状样品的分析以及制备方法 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9349573B2 (en) * | 2014-08-01 | 2016-05-24 | Omniprobe, Inc. | Total release method for sample extraction in an energetic-beam instrument |
-
2021
- 2021-07-02 CN CN202110750725.2A patent/CN113484110B/zh active Active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2004113868A2 (en) * | 2003-06-17 | 2004-12-29 | Wisconsin Alumni Research Foundation | Samples for atom probes and method of producing the same |
| KR20100043979A (ko) * | 2008-10-21 | 2010-04-29 | 포항공과대학교 산학협력단 | 집속이온빔을 이용한 저손상 대면적 원자침 분석용 시편 제작방법 |
| CN109307784A (zh) * | 2018-10-12 | 2019-02-05 | 南京理工大学 | 一种用于三维原子探针检测的半导体针尖样品的制备方法 |
| CN111829841A (zh) * | 2019-04-15 | 2020-10-27 | 台湾积体电路制造股份有限公司 | 针状样品、针状样品的分析以及制备方法 |
| CN111397989A (zh) * | 2020-05-08 | 2020-07-10 | 上海华力集成电路制造有限公司 | 一种半导体器件的检验样品的制备方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN113484110A (zh) | 2021-10-08 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5844251A (en) | High aspect ratio probes with self-aligned control electrodes | |
| US5235187A (en) | Methods of fabricating integrated, aligned tunneling tip pairs | |
| US5347226A (en) | Array spreading resistance probe (ASRP) method for profile extraction from semiconductor chips of cellular construction | |
| US20090056428A1 (en) | Cantilever probe and applications of the same | |
| JP2012073069A (ja) | 半導体デバイス基板の欠陥部観察用試料の作製方法 | |
| US20100224913A1 (en) | One-dimensional FET-based corrosion sensor and method of making same | |
| Young et al. | Dual-beam (FIB-SEM) systems: techniques and automated applications | |
| CN104344980A (zh) | 一种电镜扫描样品制备方法 | |
| CN113484110B (zh) | 用于测量半导体器件中的掺杂元素的样品及其制备方法 | |
| JP2001185593A (ja) | 半導体デバイスの評価装置およびその方法並びに半導体デバイスの製造方法 | |
| Prosa et al. | Characterization of dilute species within CVD‐grown silicon nanowires doped using trimethylboron: protected lift‐out specimen preparation for atom probe tomography | |
| KR20100121303A (ko) | 나노게이트 탐침을 내재한 나노세공 제조방법 | |
| US11199401B1 (en) | End-point detection for similar adjacent materials | |
| EP2801831B1 (en) | Vertical embedded sensor and process of manufacturing thereof | |
| CN112179927A (zh) | 透射电镜试样及其制备方法、待测结构的失效分析方法 | |
| CN107170794B (zh) | 应用于tem进行原位电化学反应测量的芯片 | |
| JP6716932B2 (ja) | Ｓｏｉ基板、ｓｏｉ基板の加工方法、絞り装置及びその製造方法 | |
| US10481109B2 (en) | Method for characterizing a sample combining an X-ray characterization technique and a secondary ionization mass spectrometry characterization technique | |
| CN115561040A (zh) | 用于测量半导体器件中的掺杂元素的样品及其制备方法 | |
| JP2006220421A (ja) | 電界イオン顕微鏡又はアトムプローブに用いられる針状体の形成方法及び電界イオン顕微鏡又はアトムプローブに用いられる針状体 | |
| CN115840062A (zh) | 原子探针断层分析的样品及其制备方法、芯片 | |
| CN110687144A (zh) | 一种ped样品及其制备方法 | |
| CN111208319A (zh) | 一种用于精确定位制备鳍式场效应晶体管针尖样品的制备方法 | |
| CN111220820B (zh) | 一种精确定位鳍式场效应晶体管的原子探针针尖样品制备方法 | |
| Noroozi et al. | Fabrications of size-controlled SiGe nanowires using I-line lithography and focused ion beam technique |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |