CN117233189B - 一种增加材料分析fib试片导电度的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种增加材料分析FIB试片导电度的方法，包括以下步骤：S1：选择半导体试片，选择基板材料为硅、陶瓷或玻璃的半导体试片，试片上有分析目标物；S2：将半导体试片放置在FIB腔体内，FIB腔体内包括金属镀源、探针、移动平台，探针设置在移动平台前端，移动平台带动探针在半导体试片上方三维方向上自由移动；S3：利用离子束在分析目标物侧面制备截面；S4：利用金属镀源在FIB截面一侧制备金属块；S5：将半导体试片温度提高到100℃‑150℃，并保持该温度10分钟；S6：利用移动平台，将探针接近第一金属块并接触；S7：使用金属镀源在探针与第一金属块接触位置制备第二金属块；S8：确认半导体试片接地后，接续扫描式电子显微镜拍摄。
Description
技术领域
本发明涉及半导体试片技术领域，尤其涉及一种增加材料分析FIB试片导电度的方法。
背景技术
FIB是材料分析中常用的工具之一，FIB搭配有离子束与扫描式电子显微镜，其工作原理是先利用高能量离子束切削半导体试片1上特定欲分析的位置，制备出一个截面，再利用具有高分辨率的扫描式电子显微镜拍摄欲分析位置截面内的微结构，搭配EDS分析，还可以获得截面内微结构的化学成份信息，由于FIB是以扫描式电子显微镜拍摄欲分析位置截面内的微结构，因此试片的截面必须要有一定的导电度，以硅基板为基础的芯片为例，其截面导电度仍佳，因此，扫描式电子显微镜拍摄的质量不错；但如果是其它基板材料，如陶瓷或玻璃，因为导电度不良，以现有技术拍摄，容易因为电荷累积而无法对焦，导致影像失真或扭曲，影响分析结果。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种增加材料分析FIB试片导电度的方法。
为实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
一种增加材料分析FIB试片导电度的方法，包括以下步骤：
S1：选择半导体试片，选择基板材料为硅、陶瓷或玻璃的半导体试片，试片上有分析目标物；
S2：将半导体试片放置在FIB腔体内，FIB腔体内包括金属镀源、探针、移动平台，所述探针设置在所述移动平台前端，所述移动平台带动所述探针在所述半导体试片上方三维方向上自由移动；
S3：利用离子束在所述分析目标物侧面制备截面12，在半导体试片上涂覆一层掩膜，掩膜用于保护无需加工的区域，用离子束轰击掩膜上的区域，离子束撞击使掩膜上的原子离开，形成气相或离子态的化合物，从而实现掩膜的去除，进而制备截面12；
S4：利用所述金属镀源在FIB截面一侧制备金属块，所述金属镀源在FIB截面三侧镀上导电性金属，金属镀源在一个区域来回移动，使导电性金属逐渐增厚形成第一金属块；
S5：将所述半导体试片温度提高到100℃-150℃，并保持该温度10分钟；
S6：利用所述移动平台，将所述探针接近所述第一金属块并接触，所述移动平台在所述半导体试片上方移动，带动所述探针移动至所述第一金属块附近并与所述第一金属块相接触；
S7：使用所述金属镀源在所述探针与所述第一金属块接触位置制备第二金属块，大小为100×100×100nm³；
S:8：确认所述半导体试片接地后，接续扫描式电子显微镜拍摄，将扫描式电子显微镜移动到截面12位置上方，并拍摄所述目标分析物截面12的微结构。
优选的，所述步骤S2中所述探针通过电线连接至所述FIB腔体外并与地相连。
优选的，所述步骤S2中所述金属镀源为Pt或W。
优选的，所述步骤S3中所述截面12相对所述分析目标物11中心对称，所述截面12宽度大于所述分析目标物的30%-50%。
优选的，所述步骤S4中所述第一金属块一侧高度高于所述半导体试片高度，所述第一金属块一侧高于所述半导体试片1200nm-300nm，另一侧与所述分析目标物11高度相同。
优选的，所述步骤S4中所述第一金属块的截面12面积为1×1um²-5×5um²。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：扫描式电子显微镜在拍摄时所累积的电荷，可以透过金属块与探针有效地导引到地，不会产生电荷的累积，提升扫描式电子显微镜拍摄的质量。
附图说明
图1为本发明实施例1半导体试片放置于FIB腔内的平面图；
图2为本发明实施例1半导体试片放置于FIB腔内的截面图；
图3为本发明实施例1制备截面的平面图；
图4为本发明实施例1制备第一金属块的截面图；
图5为本发明实施例1探针与第一金属块接触的截面图。
实施方式
为使对本发明的目的、构造、特征、及其功能有进一步的了解，兹配合实施例详细说明如下。
请结合参照图1-图5，本发明提供了一种增加材料分析FIB试片导电度的方法，包括以下步骤：
S1：选择半导体试片1，选择基板材料为硅、陶瓷或玻璃的半导体试片1，试片上有分析目标物11；
S2：将半导体试片1放置在FIB腔体内，FIB腔体内包括金属镀源2、探针3、移动平台4，探针3设置在移动平台4前端，移动平台4带动探针3在半导体试片1上方三维方向上自由移动；
S3：利用离子束在分析目标物11侧面制备截面12，在半导体试片1上涂覆一层掩膜，掩膜用于保护无需加工的区域，用离子束轰击掩膜上的区域，离子束撞击使掩膜上的原子离开，形成气相或离子态的化合物，从而实现掩膜的去除，进而制备截面12；
S4：利用金属镀源2在FIB截面一侧制备金属块，金属镀源2在FIB截面三侧镀上导电性金属，金属镀源2在一个区域来回移动，使导电性金属逐渐增厚形成第一金属块5；
S5：将半导体试片1温度提高到100℃-150℃，并保持该温度10分钟，温度提高能够让第一金属块5的结构更致密，减小第一金属块5的阻值，增加导电度；
S6：利用移动平台4，将探针3接近第一金属块5并接触，移动平台4在半导体试片1上方移动，带动探针3移动至第一金属块5附近并与第一金属块5相接触；
S7：使用金属镀源2在探针3与第一金属块5接触位置制备第二金属块6，大小为100×100×100nm³，第二金属块6能够有效降低探针3与第一金属块5的接触电阻，增加导电度；
S:8：确认半导体试片1接地后，接续扫描式电子显微镜拍摄，将扫描式电子显微镜移动到截面12位置上方，并拍摄目标分析物截面12的微结构。
优选的，步骤S2中探针3通过电线连接至FIB腔体外并与地相连，通过电线将拍摄过程中产生的电荷导引出去，不会造成电荷的累积，提升扫描式电子显微镜拍摄的质量。
优选的，步骤S2中金属镀源2为Pt或W，Pt和W都为高导电性材料，使用过程中能够快速地将电荷导引出半导体试片1外。
优选的，步骤S3中截面12相对分析目标物11中心对称，截面12宽度大于分析目标物11的30%-50%，截面12宽度较宽，便于金属块的制备，防止在制备金属块的过程中遮盖部分分析目标物11。
优选的，步骤S4中第一金属块5一侧高度高于半导体试片1高度，第一金属块5一侧高于半导体试片1200nm-300nm，另一侧与分析目标物11高度相同，第一金属块5一侧较高便于探针3与金属块接触，防止探针3在与金属块接触时可能对半导体试片1造成损坏。
优选的，步骤S4中第一金属块5的截面12面积为1×1um²-5×5um²，截面12面积越大，导电效果越好，但会增加金属块的制备时间，因此在保证导电性的情况下，截面12面积为1×1um²-5×5um²能够提高半导体试片1的分析效率。
本实施例中，准备一个半导体试片1，将半导体试片1放入FIB腔体内，将探针3用电线连接到FIB腔体外并接地，以分析目标物11为中心，用离子束在半导体试片1上、分析目标物11侧面制备一个截面12，利用金属镀源2在截面12三侧镀上导电性金属制备U形第一金属块5，将试片温度提高到100℃-150℃并保持10分钟，随后移动平台4将探针3与第一金属块5一侧相接触，再使用金属镀源2在探针3与第一金属块5接触位置制备第二金属块6，确认截面12也接地完成后，使用扫描式电子显微镜拍摄，当拍摄过程中累计电荷时，电荷将通过金属块和探针3导引到地。
本发明已由上述相关实施例加以描述，然而上述实施例仅为实施本发明的范例。必需指出的是，已揭露的实施例并未限制本发明的范围。相反地，在不脱离本发明的精神和范围内所作的更动与润饰，均属本发明的专利保护范围。
Claims (5)
1.一种增加材料分析FIB试片导电度的方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1：选择半导体试片（1），选择基板材料为硅、陶瓷或玻璃的半导体试片（1），试片上有分析目标物（11）；
S2：将半导体试片（1）放置在FIB腔体内，FIB腔体内包括金属镀源（2）、探针（3）、移动平台（4），所述探针（3）设置在所述移动平台（4）前端，所述移动平台（4）带动所述探针（3）在所述半导体试片（1）上方三维方向上自由移动；所述探针（3）通过电线连接至所述FIB腔体外并与地相连；
S3：利用离子束在所述分析目标物（11）侧面制备截面（12），在半导体试片（1）上涂覆一层掩膜，掩膜用于保护无需加工的区域，用离子束轰击掩膜上的区域，离子束撞击使掩膜上的原子离开，形成气相或离子态的化合物，从而实现掩膜的去除，进而制备截面（12）；
S4：利用所述金属镀源（2）在FIB截面一侧制备金属块，所述金属镀源（2）在FIB截面三侧镀上导电性金属，金属镀源（2）在一个区域来回移动，使导电性金属逐渐增厚形成第一金属块（5）；
S5：将所述半导体试片（1）温度提高到100℃-150℃，并保持该温度10分钟；
S6：利用所述移动平台（4），将所述探针（3）接近所述第一金属块（5）并接触，所述移动平台（4）在所述半导体试片（1）上方移动，带动所述探针（3）移动至所述第一金属块（5）附近并与所述第一金属块（5）相接触；
S7：使用所述金属镀源（2）在所述探针（3）与所述第一金属块（5）接触位置制备第二金属块（6），大小为100nm×100nm×100nm；
S8：确认所述半导体试片（1）接地后，接续扫描式电子显微镜拍摄，将扫描式电子显微镜移动到截面（12）位置上方，并拍摄所述分析目标物截面（12）的微结构。
2.如权利要求1所述的增加材料分析FIB试片导电度的方法，其特征在于：所述步骤S2中所述金属镀源（2）为Pt或W。
3.如权利要求1所述的增加材料分析FIB试片导电度的方法，其特征在于：所述步骤S3中所述截面（12）相对所述分析目标物（11）中心对称，所述截面（12）宽度大于所述分析目标物（11）的30%-50%。
4.如权利要求1所述的增加材料分析FIB试片导电度的方法，其特征在于：所述步骤S4中所述第一金属块（5）一侧高度高于所述半导体试片（1）高度，所述第一金属块（5）一侧高于所述半导体试片（1）200nm-300nm，另一侧与所述分析目标物（11）高度相同。
5.如权利要求1所述的增加材料分析FIB试片导电度的方法，其特征在于：所述步骤S4中所述第一金属块（5）的截面（12）面积为1×1um²-5×5um²。
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