CN114486422A - 3d存储器件的测试样品制备方法 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种3D存储器件的测试样品制备方法，包括：在所述3D存储器件中确定取样区域；按照所述取样区域从所述3D存储器件切割出狭长的薄片；将所述薄片转移并固定至基板上；以及将所述薄片减薄至预定厚度以获得测试样品，所述薄片转移的过程中，其顶端与聚焦离子束系统的执行器粘接，与所述顶面相对的底部接口与基板接触。该测试样品制备方法可以获得用于电子显微镜观察的狭长形状的测试样品，通过确定狭长结构的失效位置以及估计失效原因来提高3D存储器件的良率。
Description
技术领域
本发明涉及存储器的制造技术，更具体地，涉及3D存储器件的测试样品制备方法。
背景技术
存储器件的存储密度与半导体制造工艺密切相关。随着半导体制造工艺的工艺尺寸越来越小，存储器件的存储密度越来越高。为了进一步提高存储密度，已经开发出三维结构的存储器件(即，3D存储器件)。在3D存储器件中，采用堆叠结构提供选择晶体管和存储单元的导体层。堆叠结构通常具有中间区域(core region)、位于中间区域两侧的台阶区域(stair-step region)。由于采用堆叠结构，3D存储器件在单位面积的晶片上可以成倍地提高集成度，并且可以降低成本。
在3D存储器件的台阶区(SS区)随机形成的孔洞(void)是导致器件失效的重要原因。期望采用电子显微镜可以对3D存储器件的台阶区进行观察，以确定失效位置以及估计失效原因。现有的电子显微镜测试样品的制作方法包括从台阶区切割5um*5um的测试样品，通过探针对切割的样品进行粘接以实现样品的转移以及后续的减薄等操作。但是， 3D存储器件中的台阶区的尺寸达到100um～200um，将整个台阶区部分切割下来时，样品的尺寸为100um*5um～200um*5um，通过探针将其提起时与探针形成悬臂梁结构，在减薄过程中容易发生形变甚至断裂。
期望进一步改进3D存储器件的测试样品制作方法，以适用超宽取样区域的取样。
发明内容
本发明的目的是提供一种3D存储器件的测试样品制备方法。
一种3D存储器件的测试样品制备方法，所述方法包括：
在所述3D存储器件中确定取样区域；
按照所述取样区域从所述3D存储器件切割出狭长的薄片；
将所述薄片转移并固定至基板上；以及
将所述薄片减薄至预定厚度以获得测试样品，
所述薄片转移的过程中，其顶端与聚焦离子束系统的执行器粘接，与所述顶面相对的底部切口与基板接触。
优选地，所述取样区域包括彼此相对的第一侧边和第二侧边，所述第一侧边和所述第二侧边沿着所述3D存储器件中的狭长结构的长度方向延伸。
优选地，所述狭长结构包括台阶区的第一台阶结构的至少一部分、第二台阶结构的至少一部分以及桥接结构的至少一部分。
优选地，从所述3D存储器件切割出薄片的步骤包括：
在所述取样区域的第一侧边形成第一开口，以形成所述薄片的第一侧壁；
在所述取样区域的第二侧边形成第二开口，以形成所述薄片的第二侧壁；
分离所述薄片与所述3D存储器件，
其中，采用聚焦离子束形成第一开口、形成第二开口、以及分离所述薄片与所述3D存储器件。
优选地，在形成所述第一开口和形成所述第二开口时，所述聚焦离子束沿着相对于所述3D存储器件的主表面垂直的方向入射至所述主表面上。
优选地，在分离所述薄片与所述3D存储器件时，所述聚焦离子束沿着相对所述薄片的第一侧壁垂直的方向入射至所述第一侧壁上。
优选地，采用样品台支撑所述3D存储器件，在蚀刻所述第一侧壁时，翻转所述3D存储器件，使得所述3D存储器件临近所述开口的一侧侧面朝上。
优选地，所述薄片的底部切口为相对于所述第一侧壁的垂直面。
优选地，在蚀刻所述第一侧壁时，所述聚焦离子束沿着相对所述薄片的第一侧壁倾斜的方向入射至所述第一侧壁上。
优选地，采用样品台支撑所述3D存储器件，在蚀刻所述第一侧壁时，旋转所述样品台调整所述薄片的第一侧壁与聚焦离子束入射方向之间的倾斜角。
优选地，所述薄片的底部切口为相对于所述第一侧壁的斜面。
优选地，所述薄片的底部切口两端粘接在所述基板的表面上。
优选地，将所述薄片减薄至预定厚度的步骤包括：采用聚焦离子束，对所述薄片邻接所述第一侧壁和所述第二侧壁的区域进行蚀刻以减少所述薄片的厚度。
优选地，在对所述薄片邻接所述第一侧壁和所述第二侧壁的区域进行蚀刻时，所述聚焦离子束平行所述第一侧壁和所述第二侧壁的入射。
优选地，采用样品台支撑所述基板，并且旋转所述样品台调整所述基板的倾斜角。
优选地，所述基板通过对所述3D存储器件的非取样区域进行切割获得。
根据本发明实施例的测试样品制备方法，按照与3D存储器件的狭长结构相对应的取样区域，从3D存储器件中切割薄片和减薄成测试样品。该测试样品制备方法尽可能完整地保留了狭长结构的纵向截面，因此，允许通过确定狭长结构的失效位置以及估计失效原因来提高3D存储器件的良率。
在优选的实施例中，在薄片与3D存储器件分离后，将薄片底部切口粘接在基板表面上进行减薄。利用薄片底部切口的倾斜接口增加接触面积以提高固定强度。进一步地，利用薄片底部切口的两点固定，可以避免薄片在减薄过程中形成悬臂梁而发生弯曲。
在优选的实施例中，在所述狭长结构的一个长度方向延伸的面形成相对于其侧壁倾斜的切口，以形成较大面积的支撑面，来实现狭长样品的转移以及支撑固定。
在优选的实施例中，选择在所述3D存储器件上取样区域之外切割的基板，以就近实现对所述薄片的支撑，防止只通过执行器将所述薄片提起的时间过长，所述薄片发生变形或者断裂。另一方面，所述基板采用与所述薄片相同地材质，以方便二者之间的粘接。
附图说明
通过以下参照附图对本发明实施例的描述，本发明的上述以及其他目的、特征和优点将更为清楚。
图1示出聚焦离子束(FIB)系统的结构示意图。
图2示出根据本发明实施例的测试样品制作方法中3D存储器件的取样区域。
图3a-3d示出根据本发明第一实施例的测试样品制作方法的主要步骤的示意图；
图4a-4d示出本发明第二实施例的测试样品制作方法的主要步骤的示意图；
图5示出采用聚焦离子束系统对在所述3D存储器件的取样区域之外的区域进行切割的示意图。
具体实施方式
以下将参照附图更详细地描述本发明。在各个附图中，相同的元件采用类似的附图标记来表示。为了清楚起见，附图中的各个部分没有按比例绘制。此外，可能未示出某些公知的部分。为了简明起见，可以在一幅图中描述经过数个步骤后获得的半导体结构。
应当理解，在描述器件的结构时，当将一层、一个区域称为位于另一层、另一个区域“上面”或“上方”时，可以指直接位于另一层、另一个区域上面，或者在其与另一层、另一个区域之间还包含其它的层或区域。并且，如果将器件翻转，该一层、一个区域将位于另一层、另一个区域“下面”或“下方”。
如果为了描述直接位于另一层、另一个区域上面的情形，本文将采用“直接在……上面”或“在……上面并与之邻接”的表述方式。
在本申请中，术语“半导体结构”指在制造存储器件的各个步骤中形成的整个半导体结构的统称，包括已经形成的所有层或区域。在下文中描述了本发明的许多特定的细节，例如器件的结构、材料、尺寸、处理工艺和技术，以便更清楚地理解本发明。但正如本领域的技术人员能够理解的那样，可以不按照这些特定的细节来实现本发明。
本发明可以各种形式呈现，以下将描述其中一些示例。
图1示出聚焦离子束(FIB)系统的结构示意图。在本申请的测试样品制作方法中，聚焦离子束系统既可以作为蚀刻设备，也可以作为切割设备。聚焦离子束系统将离子源产生的离子束经过加速聚焦后对样品表面进行扫描。不仅可以对光致抗蚀剂进行电子束类似的成像曝光，而且可以利用离子的质量轰击样品表面以去除样品原子，直接作为微纳加工工具对样品表面进行图案化。
如图1所示，聚焦离子束系统10包括上腔室11和下腔室21、以及与上腔室11和下腔室21连通的真空泵31。真空泵31例如包括离子泵、分子泵或机械泵中的任意单个泵或级联泵组。真空泵31用于上腔室11 和下腔室21的抽真空。
在上腔室11中沿轴向设置离子源12、聚焦透镜组13、偏转器14。离子源12例如是液态金属离子源，其中，包括针尖电极以及在针尖电极的尖端上粘附的液态金属，针尖电极上施加电场后在尖端形成高电场强度，液态金属的金属离子以场蒸发的形式逸出表面，产生离子束流。聚焦透镜组13包括多级静电透镜，用于对离子束流进行聚焦以及调节束斑大小。偏转器14对离子束流施加偏转电场，根据加工图形控制离子束流的扫描。
在下腔室21中设置有用于承载样品S的样品台22、以及设置在侧壁上的操纵装置23和检测装置24。驱动装置25位于下腔室21的外部，与下腔室21内部的样品台22相连接，以控制样品台的移动，例如沿着 XY方向的移动，以及绕水平轴的中心轴的转动。操纵装置23贯穿下腔室21的侧壁，在下腔室21的外部控制位于下腔室21内部的末端执行器的动作以移动样品S。检测装置24例如是用于获取样品表面形貌的二次电子探测器或用于获取样品表面成分的EDS探测器。检测装置24与计算机32相连接，以显示样品的形貌图像和表面成分分布。
在样品S的加工过程中，离子源12产生的离子束流经过聚焦透镜组13聚焦、经过偏转器14偏转方向和扫描，到达样品S的表面。离子作为带电粒子，在固体材料中会发生一系列散射，包括弹性散射和非弹性散射，在散射过程中不断失去所携带的能量最后停留在固体材料中。弹性散射不损失能量，但是改变离子在固体中的飞行方向。非弹性散射损失能量，因为离子与固体材料中原子的质量是相当的，离子与固体材料中的原子碰撞有能量损失。离子与固体材料中原子的原子核碰撞将部分能量传递给原子，使原子或移位或完全脱离固体材料表面，从而产生溅射现象，对样品S的表面进行蚀刻。同时，离子将能量传递给原子核周围的电子，使电子或被激发产生二次电子发射，或剥离固体原子核周围的部分电子，使原子电离成离子，产生二次离子发射。
图2示出根据本发明实施例的测试样品制作方法中3D存储器件的取样区域，其中，为了清楚起见，仅仅示出3D存储器件的台阶区(SS 区)的一部分结构，例如未示出覆盖台阶结构的顶部绝缘层。
在3D存储器件200中，所述台阶区包括第一台阶结构231、第二台阶结构232以及桥接结构210；桥接结构210用于连接第一台阶结构231 和第二台阶结构232，桥接结构210的牺牲层201a与第一台阶结构231 和第二台阶结构232的牺牲层201a连接，在后续工艺中牺牲层201a被替换为栅极导体，则桥接结构210能够为第一台阶结构231和第二台阶结构232提供电连接路径。采用水平延伸的桥接结构连接第一台阶结构和第二台阶结构，以减少台阶结构中导电通道数量。
其中，各层栅极导体之间通过绝缘层201b隔离。随着3D存储器特征尺寸的进一步缩小和工艺的限制，其关键尺寸(CD，Critical Dimension) 也相应减小，在第一台阶结构231、第二台阶结构232以及桥接结构210 的绝缘层201b中随机形成的孔洞(void)将导致栅极导体与导电通道之间的短路，是导致器件失效的重要原因，通过确定失效位置以及估计失效原因来提高3D存储器件的良率。
由于无法确定随机的孔洞(void)的准确位置，所述台阶区的取样区域202需要涵盖所述台阶区的第一台阶结构231的至少一部分、第二台阶结构232的至少一部分以及桥接结构210的至少一部分。
具体地，取样区域202的相对长边沿着桥接结构的长度方向延伸，并且至少一个长边位于桥接结构210上，该取样区域202获取的狭长测试样品的至少一个侧壁是桥接结构210的纵向截面；所述取样区域202 的相对短边涵盖所述3D存储器件200的第一台阶231/第二台阶区域232 宽度方向的至少一部分以及桥接结构210宽度方向的至少一部分，以使得所述3D存储器件200的取样区域202涵盖所述第一台阶231和第二台阶区域232的至少一部分以及桥接结构210的至少一部分。
所述台阶区为狭长的矩形区域，通常所述台阶区的相对长边的长度范围为100um～200um。所述台阶区的取样区域202由于涵盖所述第一台阶231、第二台阶区域232以及桥接结构210的至少一部分，其也为狭长区域，尺寸根据不同的3D存储器件200而不同，通常的尺寸范围为 100um*5um～200um*5um。
图3a-3d示出本发明第一实施例的测试样品制作方法的主要步骤的示意图。以下将结合图3a-3d对本发明第一实施例的测试样品的制作方法进行说明。
参见图3a，采用图1所示的聚焦离子束系统10对所述3D存储器件的取样区域进行切割。
本实施例中，对所述3D存储器件200进行切割之前，所述3D存储器件200经过研磨等工序的处理，其主表面暴露出所述台阶区的顶端，以在对所述台阶区进行切割取样的过程中，能够通过观察所述台阶区的顶端确定取样区域202。
如图3a所示，对所述3D存储器件200进行切割的过程中，在3D 存储器件200的取样区域202的两个长边的外侧分别形成开口102和 103，在取样区域形成薄片104。
在该步骤中，聚焦离子束系统10的样品台设置在水平面上，将3D 存储器件200的主表面(即暴露出所述台阶区的表面)朝上放置在样品台上。聚焦离子束FIB沿着垂直于3D存储器件200的主表面的方向入射，对3D存储器件200进行离子蚀刻以形成开口102和103。聚焦离子束的电压例如为30KV，束流例如3纳安，扫描区域对应于期望的开口区域，使得开口102的面积大于开口103的面积，以提供随后切割步骤的离子束通道。开口102和103的深度到达期望观察的结构深度，例如，贯穿3D存储器的叠层结构。
参见图3b，将薄片104与3D存储器件200分离。
在该步骤中，聚焦离子束系统10的样品台设置在水平面上，将所述 3D存储器件200翻转，使得所述3D存储器件200临近所述开口102的一侧侧面朝上，聚焦离子束FIB沿着垂直于3D存储器件200临近所述开口102的一侧侧面的方向入射，以相对于所述薄片104的侧壁垂直的角度蚀刻所述薄片104的侧壁，在所述薄片104的底部形成垂直于所述薄片104的侧壁的直角面，以实现所述薄片104与所述3D存储器件200 的分离。其中，所述直角面作为后续样品转移过程中的支撑面，与所述基板111相接触。
需要注意的是，上述薄片104的分离过程中，需要额外切断所述开口102远离所述薄片104一侧的部分3D存储器件200。
参见图3c，将薄片104粘接在基板111上，以对所述薄片104进行转移。
该步骤中，操作聚焦离子束系统10的操纵装置23，使得操纵装置 23的末端执行器粘住薄片104，在将所述薄片104提起的同时用基板111 拖住所述薄片104的底部切口，将薄片104移动至基板111上，并且将底部切口与所述基板111的表面粘接，粘接于所述基板111上的薄片104 跟随所述基板111一起，从所述3D存储器件200转移至样品台上。
在此过程中，所述底部切口与所述基板111接触，以起到支撑的作用。现有技术中，样品的尺寸通常为5um*5um左右，切割下来的样品由执行器粘住样片并提起，然后进行减薄以及后续工艺。但是由于本申请中的样品即薄片104为狭长结构，执行器将其提起的过程中，薄片104 与执行器形成悬臂梁，进而容易出现变形以及断裂。
本实施例中，在薄片104转移过程中，通过所述基板111对狭长的薄片104进行支撑辅助，防止在薄片104转移的过程中形成悬臂梁，进一步防止薄片104的变形以及断裂。
在一个具体的实施例中，所述基板111例如为具有一定硬度的硅基板，例如通过金属钨将所述薄片104的底部切口与所述基板111焊接在一起。
参见图3d，对薄片104进行减薄以形成测试样品105。
在该步骤中，聚焦离子束系统10的样品台水平放置，聚焦离子束 FIB沿着垂直方向即平行于所述薄片104侧壁的方向入射，对薄片104 邻接侧壁的区域进行离子蚀刻以使薄片104的厚度减小至预定厚度。聚焦离子束的电压例如为30KV，束流例如0.1～1纳安，扫描区域对应于期望的蚀刻区域。
对所述薄片104的侧壁进行减薄之后，从减薄之后的侧壁可实现对所述3D存储器件200侧壁的孔洞(void)进行观察。
图4a-4d示出本发明第二实施例的测试样品制作方法的主要步骤的示意图。本实施例中，在将薄片104’与3D存储器件200’分离的过程中，以相对于所述薄片104’的侧壁倾斜的角度蚀刻所述薄片104’的侧壁，在所述薄片104’的底部形成相对于侧壁的倾斜面。
以下将结合图4a-4d对本发明第二实施例的测试样品的制作方法进行说明。
如图4a所示，采用图1所示的聚焦离子束系统10对所述3D存储器件200’的取样区域进行切割。该步骤与第一实施例中对所述3D存储器件的取样区域进行切割的步骤相同，在此不再赘述。
如图4b所示，将薄片104’与3D存储器件200’分离。
在该步骤中，旋转聚焦离子束系统10的样品台，使得聚焦离子束系统10的样品台倾斜，以调整所述薄片的第一侧壁与聚焦离子束入射方向之间的倾斜角。相应地，3D存储器件200’绕着取样区域的长边平行的轴旋转。薄片104’靠近开口102’的侧壁倾斜且朝上。聚焦离子束FIB 经由开口102’以相对于所述侧壁倾斜的方向到达薄片104’的侧壁，对薄片104’进行离子蚀刻以切断薄片104’的底部。聚焦离子束的电压例如为30KV，束流例如1～3纳安，扫描区域对应于期望的切断区域。
本实施例所述薄片104’的底部切口形成斜面，一方面为了增大所述底部切口的面积，以增大支撑面积，更加稳定地对所述薄片进行支撑；另一方面，聚焦离子束FIB经由开口102’以相对于所述侧壁倾斜的方向到达薄片104’的侧壁，不需要额外破坏所述存储器件的结构，切工过程简单，且节省时间。
本实施例中，所述样品台的倾斜角度取决于取样区域的大小，如果所述取样区域的尺寸偏大，则增大所述样品台的倾斜角度，以增大所述底部切口的面积，如果所述取样区域的的尺寸偏小，则可以减小所述样品台的倾斜角度，保证所述底部切口有足够的支撑面积即可。所述样品台的倾斜角度例如为15～60度，但是本发明实施例不以此为限。
另外，选择在所述薄片104’的底部形成相对于侧壁的倾斜面，是由于所述薄片104’的底部沿着所述取样区域的长度分布，其本身拥有较长的长度，且斜面容易切割；在不考虑其他因素的情况下，也可以选择在沿着所述取样区域的长度分布的侧壁上形成面积较大的倾斜面。
如图4c所示，将薄片104’粘接在基板111’上，以对所述薄片104’进行转移。如上所述，薄片104’的底部切口为相对于侧壁的斜面，因此，薄片104’倾斜地固定在基板111’的表面上。
如图4d所示，对薄片104’进行减薄以形成测试样品。
在该步骤中，聚焦离子束系统10的样品台水平放置，旋转聚焦离子束系统10的样品台，以使聚焦离子束系统10的样品台倾斜，相应地，薄片104绕着侧壁平行的轴旋转，例如旋转至所述薄片104’的顶面处于水平。聚焦离子束FIB沿着垂直方向即平行于所述薄片104’侧壁的方向入射，对薄片104邻接侧壁的区域进行离子蚀刻以使薄片104’的厚度减小至预定厚度。聚焦离子束的电压例如为30KV，束流例如0.1～1 纳安，扫描区域对应于期望的蚀刻区域。
本发明的第三方面提供一种测试样品的制作方法；与第一实施例和第二实施例不同的是，本实施例中，在对所述3D存储器件200’的取样区域进行切割之前，还包括：在所述3D存储器件200’上的非取样区域进行切割，以形成所述基板111’。
本实施例中，在所述3D存储器件200”上的非取样区域进行切割，以形成所述基板111”，在一个具体的实施例中，出于减少切割步骤的目的，在所述3D存储器件200”主表面的一侧边缘处切割出薄片以形成所述基板111”。
具体地，如图5所示，采用图1所示的聚焦离子束系统10对在所述 3D存储器件200”的取样区域202”之外的区域切割，获得基板111”，以在后续切割的测试样品转移过程中对所述测试样品进行支撑。
在该步骤中，聚焦离子束系统10的样品台设置在水平面上，将3D 存储器件200”的主表面(即暴露出所述台阶区的表面)朝上放置在样品台上，聚焦离子束FIB沿着垂直于3D存储器件200”的主表面的方向入射，对3D存储器件200”进行离子蚀刻。聚焦离子束的电压例如为30KV，束流例如3纳安，扫描区域为所述3D存储器件200”的主表面的一侧边缘处，切割厚度贯穿所述3D存储器件200”的整个厚度方向。
不难理解，可以在其他任意的非取样区域，以任意切割角度进行切割，所述基板111”的形状可以为圆形、方形、多边形等任意形状，本实施例不做限制。
所述基板111”的面积大于所述取样区域202”的面积，以实现对所述样品的支撑。所述基板111”的厚度与其面积呈正相关，以保证所述基板111”的支撑强度。
本实施例中，选择在所述3D存储器件200”上取样区域之外切割的基板111”，以就近实现对所述薄片的支撑，防止只通过执行器将所述薄片提起的时间过长，所述薄片发生变形或者断裂。另一方面，所述基板111”采用与所述薄片相同地材质，以方便二者之间的粘接。
另外，所述基板和所述薄片的材质相同，可以在极大程度上避免减薄过程中因基板和薄片的硬度差异而产生的窗帘效应。
在以上的描述中，对于各层的构图、蚀刻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。
以上对本发明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，而并非为了限制本发明的范围。本发明的范围由所附权利要求及其等价物限定。不脱离本发明的范围，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发明的范围之内。
Claims (16)
1.一种3D存储器件的测试样品制备方法，其中，所述方法包括：
在所述3D存储器件中确定取样区域；
按照所述取样区域从所述3D存储器件切割出狭长的薄片；
将所述薄片转移并固定至基板上；以及
将所述薄片减薄至预定厚度以获得测试样品，
所述薄片转移的过程中，其顶端与聚焦离子束系统的执行器粘接，与所述顶面相对的底部切口与基板接触。
2.根据权利要求1所述的测试样品制备方法，其中，所述取样区域包括彼此相对的第一侧边和第二侧边，所述第一侧边和所述第二侧边沿着所述3D存储器件中的狭长结构的长度方向延伸。
3.根据权利要求2所述的测试样品制备方法，其中，所述狭长结构包括台阶区的第一台阶结构的至少一部分、第二台阶结构的至少一部分以及桥接结构的至少一部分。
4.根据权利要求1所述的测试样品制备方法，其中，从所述3D存储器件切割出薄片的步骤包括：
在所述取样区域的第一侧边形成第一开口，以形成所述薄片的第一侧壁；
在所述取样区域的第二侧边形成第二开口，以形成所述薄片的第二侧壁；
分离所述薄片与所述3D存储器件，
其中，采用聚焦离子束形成第一开口、形成第二开口、以及分离所述薄片与所述3D存储器件。
5.根据权利要求4所述的测试样品制备方法，其中，在形成所述第一开口和形成所述第二开口时，所述聚焦离子束沿着相对于所述3D存储器件的主表面垂直的方向入射至所述主表面上。
6.根据权利要求4所述的测试样品制备方法，其中，在分离所述薄片与所述3D存储器件时，所述聚焦离子束沿着相对所述薄片的第一侧壁垂直的方向入射至所述第一侧壁上。
7.根据权利要求6所述的测试样品制备方法，其中，采用样品台支撑所述3D存储器件，在蚀刻所述第一侧壁时，翻转所述3D存储器件，使得所述3D存储器件临近所述开口的一侧侧面朝上。
8.根据权利要求4所述的测试样品制备方法，其中，所述薄片的底部切口为相对于所述第一侧壁的垂直面。
9.根据权利要求4所述的测试样品制备方法，其中，在蚀刻所述第一侧壁时，所述聚焦离子束沿着相对所述薄片的第一侧壁倾斜的方向入射至所述第一侧壁上。
10.根据权利要求8所述的测试样品制备方法，其中，采用样品台支撑所述3D存储器件，在蚀刻所述第一侧壁时，旋转所述样品台调整所述薄片的第一侧壁与聚焦离子束入射方向之间的倾斜角。
11.根据权利要求4所述的测试样品制备方法，其中，所述薄片的底部切口为相对于所述第一侧壁的斜面。
12.根据权利要求1所述的测试样品制备方法，其中，所述薄片的底部切口两端粘接在所述基板的表面上。
13.根据权利要求1所述的测试样品制备方法，其中，将所述薄片减薄至预定厚度的步骤包括：采用聚焦离子束，对所述薄片邻接所述第一侧壁和所述第二侧壁的区域进行蚀刻以减少所述薄片的厚度。
14.根据权利要求13所述的测试样品制备方法，其中，在对所述薄片邻接所述第一侧壁和所述第二侧壁的区域进行蚀刻时，所述聚焦离子束平行所述第一侧壁和所述第二侧壁的入射。
15.根据权利要求14所述的测试样品制备方法，其中，采用样品台支撑所述基板，并且旋转所述样品台调整所述基板的倾斜角。
16.根据权利要求1所述的测试样品制备方法，其中，所述基板通过对所述3D存储器件的非取样区域进行切割获得。
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Citations (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20020079463A1 (en) * | 2000-11-06 | 2002-06-27 | Hiroyasu Shichi | Method and apparatus for specimen fabrication |
| JP2002277364A (ja) * | 2001-03-19 | 2002-09-25 | Seiko Epson Corp | 薄片試料加工方法及び薄片試料の作製方法 |
| CN201051493Y (zh) * | 2007-05-14 | 2008-04-23 | 上海交大泰阳绿色能源有限公司 | 一种放置硅片的工装设备 |
| CN102023108A (zh) * | 2009-09-23 | 2011-04-20 | 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 | 透射电子显微镜样品的制备方法 |
| CN202063399U (zh) * | 2011-02-15 | 2011-12-07 | 北京市塑料研究所 | 成套使用的托架及包装盒 |
| CN102346109A (zh) * | 2010-07-26 | 2012-02-08 | 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 | 一种tem的半导体样品制备方法 |
| JP2012195504A (ja) * | 2011-03-17 | 2012-10-11 | Lintec Corp | 薄型半導体装置の製造方法および脆質部材用支持体 |
| CN202564193U (zh) * | 2012-04-23 | 2012-11-28 | 浙江龙柏光伏科技有限公司 | 一种硅片承载盒 |
| CN103698179A (zh) * | 2013-12-17 | 2014-04-02 | 武汉新芯集成电路制造有限公司 | 一种制备特定失效点透射电子显微镜平面样品的方法 |
| CN105628460A (zh) * | 2014-10-30 | 2016-06-01 | 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 | 透射电镜样品的形成方法 |
| CN108037146A (zh) * | 2017-11-16 | 2018-05-15 | 长江存储科技有限责任公司 | 基于非精确定位的透射电镜样品制备方法 |
| CN109841559A (zh) * | 2019-03-11 | 2019-06-04 | 浙江荷清柔性电子技术有限公司 | 超薄晶圆的制备方法 |
| CN110530700A (zh) * | 2019-10-14 | 2019-12-03 | 长江存储科技有限责任公司 | 采用fib制备测试样品的方法以及测试样品 |
| CN212209523U (zh) * | 2020-02-10 | 2020-12-22 | 拉普拉斯(无锡)半导体科技有限公司 | 一种用于半导体或光伏材料加工的装置 |
| CN112147373A (zh) * | 2020-10-30 | 2020-12-29 | 上海华力微电子有限公司 | 透射电子显微镜样品及其制备方法 |
-
2021
- 2021-12-28 CN CN202111622560.7A patent/CN114486422A/zh active Pending
Patent Citations (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20020079463A1 (en) * | 2000-11-06 | 2002-06-27 | Hiroyasu Shichi | Method and apparatus for specimen fabrication |
| JP2002277364A (ja) * | 2001-03-19 | 2002-09-25 | Seiko Epson Corp | 薄片試料加工方法及び薄片試料の作製方法 |
| CN201051493Y (zh) * | 2007-05-14 | 2008-04-23 | 上海交大泰阳绿色能源有限公司 | 一种放置硅片的工装设备 |
| CN102023108A (zh) * | 2009-09-23 | 2011-04-20 | 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 | 透射电子显微镜样品的制备方法 |
| CN102346109A (zh) * | 2010-07-26 | 2012-02-08 | 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 | 一种tem的半导体样品制备方法 |
| CN202063399U (zh) * | 2011-02-15 | 2011-12-07 | 北京市塑料研究所 | 成套使用的托架及包装盒 |
| JP2012195504A (ja) * | 2011-03-17 | 2012-10-11 | Lintec Corp | 薄型半導体装置の製造方法および脆質部材用支持体 |
| CN202564193U (zh) * | 2012-04-23 | 2012-11-28 | 浙江龙柏光伏科技有限公司 | 一种硅片承载盒 |
| CN103698179A (zh) * | 2013-12-17 | 2014-04-02 | 武汉新芯集成电路制造有限公司 | 一种制备特定失效点透射电子显微镜平面样品的方法 |
| CN105628460A (zh) * | 2014-10-30 | 2016-06-01 | 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 | 透射电镜样品的形成方法 |
| CN108037146A (zh) * | 2017-11-16 | 2018-05-15 | 长江存储科技有限责任公司 | 基于非精确定位的透射电镜样品制备方法 |
| CN109841559A (zh) * | 2019-03-11 | 2019-06-04 | 浙江荷清柔性电子技术有限公司 | 超薄晶圆的制备方法 |
| CN110530700A (zh) * | 2019-10-14 | 2019-12-03 | 长江存储科技有限责任公司 | 采用fib制备测试样品的方法以及测试样品 |
| CN212209523U (zh) * | 2020-02-10 | 2020-12-22 | 拉普拉斯(无锡)半导体科技有限公司 | 一种用于半导体或光伏材料加工的装置 |
| CN112147373A (zh) * | 2020-10-30 | 2020-12-29 | 上海华力微电子有限公司 | 透射电子显微镜样品及其制备方法 |
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