CN114460107A - 一种透射电镜样品载网 - Google Patents

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Abstract

本公开提供一种透射电镜样品载网。本公开的透射电镜样品载网包括：基底，以及位于所述基底一侧向外延伸的至少一个附着部，所述附着部用于附着透射电镜样品；所述附着部的至少一侧边呈阶梯状。该方案的优点在于：可以大量制作透射电镜样品附着于载网附着部上；使用FIB进行半导体研发分析的产能增加；对于FIB和TEM分析，降低了分析周期，提高了研发效率。

Description

一种透射电镜样品载网
技术领域
本公开涉及半导体技术领域，具体涉及一种透射电镜样品载网。
背景技术
随着超大规模集成电路的特征尺寸不断缩小，电子元器件的可靠性问题越来越受到重视，相应的器件失效分析、半导体工艺测试分析需求也越来越迫切。
半导体工艺测试分析过程中，会采用FIB(聚焦离子束，Focused Ion beam)技术进行TEM(透射电子显微镜，Transmission electron microscope)样品制备，如TEM平面样品、TEM截面样品。然后进行TEM分析，完成半导体工艺测试分析工作。TEM样品的制作步骤如图1所示。
如图1所示，载网是样品提取(lift-out)工艺中不可缺少的工具，如钼网(Mogrid)、铜网(Cu grid)。样品提取(lift-out)工艺，是直接在欲观察的区域将样品切割下来后，再用微操控器(目前常用的是纳米操作仪)将样品(厚度可以为几十纳米)放在载网上。具体的步骤可以包括：找到感兴趣的区域，在感兴趣的区域沉积一层用于保护样品横截面的金属条形层，比如可以是钨层，在钨层的两侧铣削两个沟槽，以露出待处理的样品层；对样品层的中央进行铣削，使样品层的中央膜厚度变小；对中央膜两侧进行电抛光，进一步减小膜的厚度，以使中央膜厚度达到电子透明级别；然后将膜(即样品)从沟槽中释放出来，还需要使用微操控器控制玻璃针(或可称为纳米探针)移动样品、将样品放在载网上。
目前，样品提取(lift-out)工艺中使用的载网大多是5柱网(如图1中的钼网、铜网)，最多可以附着15个TEM样品，附着方式一般是在柱的顶部和侧边(如图1所示)，由于附着样品数量较少，影响了测试效率。
发明内容
本公开的目的是提供一种透射电镜样品载网，以增加透射电镜样品的附着数量，进而提高检测分析效率。
本公开提供一种透射电镜样品载网，包括：
基底，以及
位于所述基底一侧向外延伸的至少一个附着部，所述附着部用于附着透射电镜样品；
所述附着部的至少一侧边呈阶梯状。
进一步的，所述附着部为两边对称的阶梯状结构。
进一步的，所述附着部与基底接触的底边长为1000微米，另外一侧的顶边长为360微米。
进一步的，所述附着部对称的两侧边呈阶梯状，且包括4个台阶。
进一步的，每个所述台阶的尺寸为宽80微米、长100微米、高50微米。
进一步的，所述载网还包括用于辨识每个台阶的辨识标记，所述辨识标记位于所述基底上并与所述台阶一一对应。
进一步的，所述基底两端设置突出部，所述突出部与所述附着部位于同一侧。
进一步的，所述基底和所述附着部为一体成型结构。
进一步的，所述基底和所述附着部均为铜、镍或钼制成。
进一步的，所述透射电镜样品载网是使用FIB设备进行激光切割制作而成的。
本公开与现有技术相比的优点在于：
1.可以大量制作透射电镜样品附着于载网附着部上。
2.使用FIB进行半导体研发分析的产能增加。
3.对于FIB和TEM分析，降低了分析周期，提高了研发效率。
附图说明
通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本公开的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：
图1示出了TEM样品的制作过程以及现有载网的示意图；
图2为本公开所提供的一种透射电镜样品载网的示意图之一；
图3为本公开所提供的一种透射电镜样品载网的示意图之二。
具体实施方式
以下，将参照附图来描述本公开的实施例。但是应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本公开的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本公开的概念。
在附图中示出了根据本公开实施例的各种结构示意图。这些图并非是按比例绘制的，其中为了清楚表达的目的，放大了某些细节，并且可能省略了某些细节。图中所示出的各种区域、层的形状以及它们之间的相对大小、位置关系仅是示例性的，实际中可能由于制造公差或技术限制而有所偏差，并且本领域技术人员根据实际所需可以另外设计具有不同形状、大小、相对位置的区域/层。
在本公开的上下文中，当将一层/元件称作位于另一层/元件“上”时，该层/元件可以直接位于该另一层/元件上，或者它们之间可以存在居中层/元件。另外，如果在一种朝向中一层/元件位于另一层/元件“上”，那么当调转朝向时，该层/元件可以位于该另一层/元件“下”。
载网是样品提取(lift-out)工艺中不可缺少的工具，如钼网(Mo grid)、铜网(Cugrid)。样品提取(lift-out)工艺，是直接在欲观察的区域将样品切割下来后，再用微操控器(目前常用的是纳米操作仪)将样品(厚度可以为几十纳米)放在载网上。具体的步骤可以包括：找到感兴趣的区域，在感兴趣的区域沉积一层用于保护样品横截面的金属条形层，比如可以是钨层，在钨层的两侧铣削两个沟槽，以露出待处理的样品层；对样品层的中央进行铣削，使样品层的中央膜厚度变小；对中央膜两侧进行电抛光，进一步减小膜的厚度，以使中央膜厚度达到电子透明级别；然后将膜(即样品)从沟槽中释放出来，还需要使用微操控器控制玻璃针(或可称为纳米探针)移动样品、将样品放在载网上。
聚焦离子束(FIB)是一种微纳米加工技术，其基本原理与扫描电子显微镜(SEM)类似，采用离子源发射的离子束经过加速聚焦后作为入射束，高能量的离子与固体表面原子碰撞的过程中可以将固体原子溅射剥离，因此，FIB更多的是被用作直接加工微纳米结构的工具。结合气体注入系统(GIS)，FIB可以辅助进行化学气相沉积，定位诱导沉积生长微纳米材料和结构，或者辅助进行选择性增强刻蚀特定材料和结构。
随着超大规模集成电路的特征尺寸不断缩小，电子元器件的可靠性问题越来越受到重视，相应的器件失效分析、半导体工艺测试、研发分析需求也越来越迫切。
半导体工艺测试分析过程中，会采用FIB技术进行TEM样品制备，如TEM平面样品、TEM截面样品。然后进行TEM分析，完成半导体工艺测试分析工作。
为了解决现有技术中存在的问题，本公开实施例提供一种透射电镜样品载网，可以增加TEM样品附着的数量，从而提升半导体工艺测试分析效率，下面结合附图进行说明。
图2示出了本公开所提供的一种透射电镜样品载网的示意图，如图2所示，该载网包括：
基底100，以及位于基底100一侧向外延伸的至少一个附着部200，附着部200用于附着透射电镜样品(未示出)；附着部200的至少一侧边呈阶梯状。
根据本公开的一些实施方式中，附着部200为两边对称的阶梯状结构，如图2所示。
根据本公开的一些实施方式中，附着部200对称的两侧边呈阶梯状，且包括4个台阶210。
根据本公开的一些实施方式中，附着部200与基底100接触的底边长为1000微米(μm)，另外一侧的顶边长为360微米。顶边上可以附着TEM样品，本公开中附着部顶边相较于现有技术比较宽(在同等尺寸载网的条件下比较)，可以附着更多的TEM样品。
根据本公开的一些实施方式中，图3示出了台阶210的放大示意图，每个台阶210的尺寸为宽(W)80微米、长(D)100微米(未示出)、高(H)50微米。
目前，样品提取(lift-out)工艺中使用的载网大多是5柱网(如图1中的钼网、铜网)，最多可以附着15个TEM样品，附着方式一般是在柱的顶部和侧边(如图1所示)，而本公开提供的附着部为对称阶梯状的载网，样品附着方式同样是在附着部台阶的顶部和侧边，其TEM样品附着数量可以达到23片及以上，提升1.5倍的效果。由于附着样品数量增大，提升了半导体工艺的测试分析效率。
根据本公开的一些实施方式中，本实施例的载网还包括用于辨识每个台阶的辨识标记220，辨识标记220位于基底上并与台阶210一一对应。如图2、3所示的A、B、C、D、d、c、b、a分别对应一个台阶210。
根据本公开的一些实施方式中，基底100两端设置突出部110，突出部110与附着部200位于同一侧，且基底100的外轮廓为一大于半圆的结构。
由于基底100的外轮廓(也即TEM样品载网的外轮廓)构成一大于半圆的结构，相对于现有技术中的载网的外轮廓尺寸(约半个圆)更大。需要注意的是，基底100的外轮廓可以是半圆至一个整圆之间的任一值，防止TEM样品载网在装载过程中掉落而损伤样品。
根据本公开的一些实施方式中，基底100和附着部200为一体成型结构。
根据本公开的一些实施方式中，基底100和附着部200均为铜、镍或钼制成。
实际应用中，样品提取(lift-out)工艺中，使用FIB设备加工样品时，根据要进行成分分析的元素选择载网，作为消耗品的载网需要定期购买，根据载网种类不同制定不同的预算费用(费用：铜网＜钼网)，用户可以根据需要进行选择。
根据本公开的一些实施方式中，透射电镜样品载网是使用FIB设备进行激光切割制作而成的。
实际应用中，可以通过FIB设备的激光束为将圆形的载网切割制作成阶梯状。
本实施例与现有技术相比的优点在于：
本公开与现有技术相比的优点在于：
1.可以大量制作透射电镜样品附着于载网附着部上。
2.使用FIB进行半导体研发分析的产能增加。
3.对于FIB和TEM分析，降低了分析周期，提高了研发效率。
在以上的描述中，对于各层的构图、刻蚀等技术细节并没有做出详细的说明。但是本领域技术人员应当理解，可以通过各种技术手段，来形成所需形状的层、区域等。另外，为了形成同一结构，本领域技术人员还可以设计出与以上描述的方法并不完全相同的方法。另外，尽管在以上分别描述了各实施例，但是这并不意味着各个实施例中的措施不能有利地结合使用。
以上对本公开的实施例进行了描述。但是，这些实施例仅仅是为了说明的目的，而并非为了限制本公开的范围。本公开的范围由所附权利要求及其等价物限定。不脱离本公开的范围，本领域技术人员可以做出多种替代和修改，这些替代和修改都应落在本公开的范围之内。

Claims (10)

1.一种透射电镜样品载网，其特征在于，包括：
基底，以及
位于所述基底一侧向外延伸的至少一个附着部，所述附着部用于附着透射电镜样品；
所述附着部的至少一侧边呈阶梯状。
2.根据权利要求1所述的透射电镜样品载网，其特征在于，所述附着部为两边对称的阶梯状结构。
3.根据权利要求2所述的透射电镜样品载网，其特征在于，所述附着部与基底接触的底边长为1000微米，另外一侧的顶边长为360微米。
4.根据权利要求2或3所述的透射电镜样品载网，其特征在于，所述附着部对称的两侧边呈阶梯状，且包括4个台阶。
5.根据权利要求4所述的透射电镜样品载网，其特征在于，每个所述台阶的尺寸为宽80微米、长100微米、高50微米。
6.根据权利要求4所述的透射电镜样品载网，其特征在于，所述载网还包括用于辨识每个台阶的辨识标记，所述辨识标记位于所述基底上并与所述台阶一一对应。
7.根据权利要求1所述的透射电镜样品载网，其特征在于，所述基底两端设置突出部，所述突出部与所述附着部位于同一侧。
8.根据权利要求1所述的透射电镜样品载网，其特征在于，所述基底和所述附着部为一体成型结构。
9.根据权利要求1所述的透射电镜样品载网，其特征在于，所述基底和所述附着部均为铜、镍或钼制成。
10.根据权利要求1所述的透射电镜样品载网，其特征在于，所述透射电镜样品载网是使用FIB设备进行激光切割制作而成的。
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