CN1916588A - 穿透式电子显微镜试片的制作方法 - Google Patents
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Abstract
一种穿透式电子显微镜试片的制作方法，该方法是当在一待检测片上完成第一试片制作、而使待检测片的顶表面产生一凹陷处后，在凹陷处的侧壁上形成一填补层，并且利用此填补层在邻近凹陷处的待检测片上进行第二试片的制作。
Description
技术领域
本发明涉及一种试片的制作方法，特别是涉及一种穿透式电子显微镜试片的制作方法。
背景技术
在VLSI元件的损坏分析中，使用截面分析已被视为一种有效的技术。其中扫描式电子显微镜(SEM)为一种观察截面的工具，但是对于高密度元件的分辨率较差，因此在半导体制作过程中逐渐进入VLSI的阶段，SEM逐渐被穿透式电子显微镜(Transmission Electron Micro-scope，TEM)所取代。为解决产量和元件可靠度问题，使得利用TEM来进行损害分析将越来越广泛。
随着TEM的应用，使电子穿透所需试片厚度的制备将成为一个重要的课题，而试片最大厚度需维持在0.1μm以下，才能提供TEM电子穿透所需的透明度，因此发展出一种使用双粒子束聚焦式离子束(Dual Beam FIB)的技术来制作试片的方法。而且，在此双粒子束聚焦式离子束的技术中，可以一边利用电子束来观察试片，一边用离子束来进行薄化，直到所要观察的平面为止。
值得注意的是，要利用TEM进行观察时，试片的厚度需小于0.1μm以下，这样才不会因产生影像重叠而影响试片的观察。此外，利用离子束进行薄化时，试片中央的位置会比两侧薄，所以为了避免试片中央部分因过薄而产生断裂，试片的尺寸有其限制，一般来说是9μm×12μm。然而，如想观察一长度较长的区域中的不同位置时，上述的限制将使得这样的观察变得无法进行。
发明内容
因此，本发明的目的就是提供一种穿透式电子显微镜试片的制作方法，以解决因不能利用穿透式电子显微镜来观察长型区域中的不同位置的问题。
本发明提出一种穿透式电子显微镜试片的制作方法，该方法是当在一待检测片上完成第一试片制作、而使此待检测片的顶表面产生一凹陷处后，在此凹陷处的侧壁上形成一填补层，并且利用该填补层，在邻近此凹陷处的待检测片上进行第二试片的制作。
本发明提出一种穿透式电子显微镜试片的制作方法，该方法是先提供一待检测片。然后，在待检测片上标记出预定形成第一试片的第一区域。接着，移除第一区域两侧的待检测片的部分结构，以形成二第一凹槽，且在此二第一凹槽的交界处形成第一条状结构。之后，在第一条状结构的侧壁上，进行第一U型切割，而在此侧壁上形成贯穿第一凹槽的第一U型沟槽，第一U型沟槽的两端相距第一条状结构的顶表面一第一距离。继之，移除部分的第一条状结构，以缩小第一条状结构的宽度。然后，移除位于第一U型沟槽的两端处的上方的第一条状结构，以取出一片状物作为第一试片。接着，形成填补层，覆盖此二凹槽的部分侧壁或者覆盖住保留下来的第一条状结构的部分顶表面，其中填补层与待检测片的顶表面相连。之后，在待检测片上标记出预定形成第二试片的第二区域，其中第二区域邻近第一区域。以后，移除第二区域两侧的待检测片的部分结构以及部分的填补层，以形成二第二凹槽，在此二第二凹槽的交界处形成第二条状结构，所形成的第二条状结构包含有部分的填补层。然后，在第二条状结构的侧壁上，进行第二U型切割，而在此侧壁上形成贯穿第二凹槽的第二U型沟槽，第二U型沟槽的两端相距第二条状结构的顶表面一第二距离。接着，移除部分的第二条状结构，以缩小第二条状结构的宽度。之后，移除位于第二U型沟槽的两端处的上方的第二条状结构，以取出一片状物作为第二试片。
依照本发明的优选实施例所述的穿透式电子显微镜试片的制作方法，上述的填补层的材料包括一导体材料，例如是铂、钨。
依照本发明的优选实施例所述的穿透式电子显微镜试片的制作方法，上述的填补层的形成方法例如是进行一溅镀步骤，而此溅镀步骤所使用的能量E(微安培)不大于所溅镀的面积(平方微米)乘以5-6倍所得的数值。
依照本发明的优选实施例所述的穿透式电子显微镜试片的制作方法，上述的第一区域与第二区域彼此相连。
依照本发明的优选实施例所述的穿透式电子显微镜试片的制作方法，上述的第一区域与第二区域彼此不相连。
本发明在第一试片形成后，形成一填补层，此填补层的形成可供在制作第二试片时使用。因此，利用本发明的方法可以在邻近第一试片的区域制作另一试片，从而可以观察较长的区域范围。
为使本发明的上述和其它目的、特征和优点能更明显易于理解，下面特举优选实施例并配合附图进行详细说明。
附图说明
图1A至图1I是依照本发明一优选实施例的一种制作穿透式电子显微镜试片的立体流程图；
图2是图1C中的条状结构的剖面放大示意图；
图3是图1G中的条状结构的剖面放大示意图。
具体实施方式
图1A至图1I表示依照本发明一优选实施例的一种制作穿透式电子显微镜试片的立体流程图。
首先，参照图1A，提供一待检测片100。该待检测片100例如是取自芯片上的一小部分。一般来说，在待检测片100上已形成有内存、金属氧化半导体晶体管等的元件。此外，待检测片100通常在缺陷检测上是被捡测出有缺陷存在，所以才需将特定区域制作成试片，以供进一步分析。
然后，在待检测片100上标记出预定形成试片的区域102。其中，标记的方法是可以在待检测片100上作记号。以本实施例为例，例如是在待检测片100上标记出两个「X型」记号104而标示出区域102，且所要观察的部分是位于区域102中间。值得注意的是，由于要直接做出细而薄的试片在实施上并不容易，因此一般会先将要形成试片的区域粗略限定出来，这时所限定出来的区域会较大，然后再进行细部的修饰。这样在实施上也较为便利。
接着，参照图1B，移除区域102两侧的待检测片100的部分结构，以形成二凹槽106，在此二凹槽106的交界处形成条状结构108。其中，凹槽106的形成方法例如是利用双粒子束聚焦式离子束来进行。而且，在双粒子束聚焦式离子束的技术中，可以一边用离子束将区域102两侧的待检测片100的部分结构移除，并且还可一边利用电子束来观察移除的情形。此外，为了避免在移除区域102两侧的待检测片100的部分结构时、损伤条状结构108的结构，因此在进行移除之前，一般会先在区域102上覆盖一层保护层(未图示)，而此保护层的材料例如是铂等合适的材料。
然后，参照图1C，在条状结构108的侧壁上进行U型切割，而在此侧壁上形成贯穿凹槽106的U型沟槽110，U型沟槽110的两端相距条状结构108的顶表面一距离d1，这时条状结构108的剖面的放大示意图如图2所示。换言之，上述的U型切割是在条状结构108的距离顶表面下方d1的距离处进行，因此所形成的U型沟槽110不会贯穿条状结构108的顶表面，而将留下d1的距离作为试片的支撑。此外，在一优选实施例中，为了使后续所制作出来的试片能方便取出，U型沟槽110的两端相距条状结构108的顶表面的距离d1以等距为佳，以免在取出时伤及试片结构。
此后参照图1D，移除部分的条状结构108，以缩小条状结构108的宽度。其中，移除部分的条状结构108的方法例如是利用双粒子束聚焦式离子束来进行。而且，与前一次的双粒子束聚焦式离子束比较，在此步骤中所使用的电流较小。这样可以将原本宽度较宽的条状结构108作较细微的修饰使其宽度变窄。而且，当条状结构108的宽度越来越窄时，即表示其越来越接近所要观察的平面，因此为了避免所要观察的平面遭受损伤，在此选用较小的电流进行是较恰当的。另外，在一优选实施例中，为了避免损伤所要观察的平面，还可以将缩小条状结构108的宽度的步骤分成多次进行。也就是说，将原本一次移除的步骤改为多次移除，使条状结构108的宽度逐渐缩小，以减少所要观察的平面遭受损伤的机会。此外，同样地，利用双粒子束聚焦式离子束的技术，可以一边用离子束将条状结构108的宽度变窄，并且还可以一边利用电子束来观察移除的情形，直到所要观察的平面为止。
然后，参照图1E，移除位于U型沟槽110的两端处的上方的条状结构108，以取出一片状物作为试片112。详细地说，由于在先前的步骤中已将条状结构108的宽度变小，因此位于U型沟槽110的两端处的上方的厚度可视为试片112的两个支撑点，而在此步骤中，即是将此二支撑点切断，将试片112自条状结构108上取出。而后，取出的试片112即可利用穿透式电子显微镜来观察。
上述图1A至图1E的步骤即是利用双粒子束聚焦式离子束进行试片制作的步骤。然而，如研究人员想观察邻近试片112区域114的缺陷时，其例如是与试片112位于同一线但位于不同位置的区域、邻近试片112但与其位于不同线的区域、或是标记104处附近的区域的缺陷，由于提供试片制作的空间不足，因此过去是无法顺利进行的。然而，本发明通过下述步骤的实施将可有效解决这个问题，其相关说明如下。
参照图1F，在试片112形成后，形成填补层116，覆盖凹槽106的部分侧壁或者覆盖住保留下来的条状结构108的部分顶表面，其中此填补层116将与待检测片100的顶表面相连。其中，填补层116的材料包括导体材料或是其它合适的材料，导体材料例如是铂、钨。此外，如填补层116的材料为导电材料，则其形成方法例如是进行一溅镀步骤，而此溅镀步骤所使用的能量E(微安培)不大于所溅镀的面积(平方微米)乘以5-6倍所得的数值，这样将可以避免结构遭到损伤。此外，填补层116除了覆盖部分的侧壁或部分的条状结构108的顶表面之外，其也可以将整个侧壁覆盖住(如图1F所示)，或者将整个凹槽106以及条状结构108的顶表面填满。填补区域的尺寸可由机台来控制，例如利用在溅镀机台上设定不同的参数来完成。另外，所填补的厚度优选是使填补层116的顶表面与待检测片100的顶表面等高，但也可以高于待检测片100的顶表面。此外，值得一提的是，在此形成的填补层116将可提供较多的空间供后续相邻试片的制作，因而可以进行一较长区域的观察。
然后，参照图1G，在待检测片100上标记出预定形成另一试片的区域118，其中此区域118邻近图1A中的区域102。关于区域118的标示方式与图1A的相关说明类似，在此不再赘述。在一实施例中，图1A中的区域102与区域118可以彼此相连或者彼此不相连。
此后，移除区域118两侧的待检测片100的部分结构以及部分的填补层116，以形成二凹槽120，且在此二凹槽120的交界处形成条状结构122，所形成的条状结构122包含有部分的填补层116。其中，凹槽120的形成方法与图1B中的凹槽106的形成方法类似，相关的说明可参照图1B的相关内容，在此不再赘述。
然后，在条状结构122的侧壁上进行U型切割，并在此侧壁上形成贯穿凹槽120的U型沟槽124，U型沟槽124的两端相距条状结构122的顶表面一距离d2，这时条状结构122的剖面放大示意图如图3所示。此外，U型沟槽124的形成方法与图1C中的U型沟槽110的形成方法类似，相关的说明可参照图1C的相关内容，在此不再赘述。不过值得注意的是，如在图1F中所形成的填补层116的顶表面高于待检测片100的顶表面时，则在U型切割后，所形成的U型沟槽124的两端将位于不同高度上(如图3所示)，但这两端都相距条状结构122的顶表面有相同的距离d2。如此在后续取出试片时，可以避免试片受损。另外，该不对称的U型沟槽124的切割方式，可通过切割参数的设定达到。此外，U型切割所形成的U型沟槽124除了会穿过待检测片100的结构之外，也会穿过条状结构122中的填补层116的结构。这样一来，利用填补层116的辅助就可以进行一较长区域的观察。
接着，参照图1H，移除部分的条状结构122以缩小条状结构122的宽度。其中，缩小条状结构122宽度的方法与图1D中的缩小条状结构108宽度的方法类似，相关的说明可参照图1D的相关内容，在此不再赘述。
然后，参照图1I，移除位于U型沟槽124的两端处的上方的条状结构122，以取出一片状物作为试片126。其中，取出试片126的方法与图1E中的取出试片112的方法类似，相关的说明可参照图1E的相关内容，在此不再赘述。而后，取出的试片126即可利用穿透式电子显微镜来进行观察。
值得一提的是，如研究人员仍想继续观察邻近试片126的区域128的缺陷时，则可重复进行图1F至图1I的步骤，以在邻近试片126处制作出另一试片作为一长区域的观察。
综上所述，由于本发明是当在一待检测片上完成第一试片制作、而使此待检测片的顶表面产生一凹陷处后，在凹陷处的侧壁上形成一填补层，并且利用此填补层，在邻近凹陷处的待检测片上进行第二试片的制作，因此可以对一较长区域进行观察。
综上所述，虽然本发明已以优选实施例揭示，但其并非用以限定本发明，任何本领域的技术人员，在不脱离本发明的构思和范围可做出些许更动与润饰，因此本发明的保护范围以后附的权利要求所界定。
Claims (15)
1.一种穿透式电子显微镜试片的制作方法，该方法是当在一待检测片上完成一第一试片制作、而使所述待检测片的顶表面产生一凹陷处后，在所述凹陷处的侧壁上形成一填补层，并且利用所述填补层，在邻近所述凹陷处的所述待检测片上进行一第二试片的制作。
2.如权利要求1所述的穿透式电子显微镜试片的制作方法，其中所述填补层的材料包括一导体材料。
3.如权利要求2所述的穿透式电子显微镜试片的制作方法，其中所述导体材料包括铂、钨。
4.如权利要求2所述的穿透式电子显微镜试片的制作方法，其中所述填补层的形成方法包括进行一溅镀步骤。
5.如权利要求4所述的穿透式电子显微镜试片的制作方法，其中所述溅镀步骤所使用的能量E(微安培)不大于所溅镀的面积(平方微米)乘以5-6倍所得的数值。
6.如权利要求1所述的穿透式电子显微镜试片的制作方法，其中所述试片的制作是利用一双粒子束聚焦式离子束(FIB)来进行。
7.如权利要求1所述的穿透式电子显微镜试片的制作方法，其中所述形成第一试片与第二试片的区域彼此相连。
8.如权利要求1所述的穿透式电子显微镜试片的制作方法，其中所述形成第一试片与第二试片的区域彼此不相连。
9.一种穿透式电子显微镜试片的制作方法，包括：
提供一待检测片；
在所述待检测片上标记出预定形成第一试片的一第一区域；
移除所述第一区域两侧的所述待检测片的部分结构，以形成二第一凹槽，且在所述二第一凹槽的交界处形成一第一条状结构；
在所述第一条状结构的侧壁上，进行一第一U型切割，而在所述侧壁上形成贯穿所述第一凹槽的一第一U型沟槽，所述第一U型沟槽的两端相距所述第一条状结构的顶表面一第一距离；
移除部分所述第一条状结构，以缩小所述第一条状结构的宽度；
移除位于所述第一U型沟槽的两端处上方的所述第一条状结构，以取出一片状物作为一第一试片；
形成一填补层，覆盖所述二凹槽的部分侧壁或者覆盖住保留下来的所述第一条状结构的部分顶表面，其中所述填补层与所述待检测片的顶表面相连；
在所述待检测片上标记出预定形成第二试片的一第二区域，其中所述第二区域邻近所述第一区域；
移除所述第二区域两侧的所述待检测片的部分结构以及部分所述填补层，以形成二第二凹槽，在所述二第二凹槽的交界处形成一第二条状结构，所形成的所述第二条状结构包含有部分所述填补层；
在所述第二条状结构的侧壁上，进行一第二U型切割，而在所述侧壁上形成贯穿所述第二凹槽的一第二U型沟槽，所述第二U型沟槽的两端相距所述第二条状结构的顶表面一第二距离；
移除部分所述第二条状结构，以缩小所述第二条状结构的宽度；以及
移除位于所述第二U型沟槽的两端处的上方的所述第二条状结构，以取出一片状物作为一第二试片。
10.如权利要求9所述的穿透式电子显微镜试片的制作方法，其中所述填补层的材料包括一导体材料。
11.如权利要求10所述的穿透式电子显微镜试片的制作方法，其中所述导体材料包括铂、钨。
12.如权利要求10所述的穿透式电子显微镜试片的制作方法，其中所述填补层的形成方法包括进行一溅镀步骤。
13.如权利要求12所述的穿透式电子显微镜试片的制作方法，其中所述溅镀步骤所使用的能量E(微安培)不大于所溅镀的面积(平方微米)乘以5-6倍所得的数值。
14.如权利要求9所述的穿透式电子显微镜试片的制作方法，其中所述第一区域与第二区域彼此相连。
15.如权利要求9所述的穿透式电子显微镜试片的制作方法，其中所述第一区域与第二区域彼此不相连。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |