TW494449B - Method for fabricating test piece of transmission electron microscope - Google Patents
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Description
494449 6542twf.doc/006 A7 B7 五、發明說明(1 ) _ 本發明是有關於一種5式片之製作方法,且特別是有關 於一種穿透式電子顯微鏡試片的製作方法。 在VLSI元件的損壞分析(Fai hr e analysis)中,使用 截面分析已被視爲一種有效的技術。其中掃描式電子顯微 鏡(Scanning Electron Microscopes, SEM)爲一種觀察截 面的工具,但是對於高密度元件之解析度較差,因此在半 導體製程逐漸進入VLSI的階段,SEM遂逐漸被穿透式電子 顯微鏡(Transmission Electron Micr〇-scope,TEM)所取 代。爲解決產量與元件可靠度問題,使得利用TEM來進行 損害分析的使用愈來愈廣泛。 於現今發展銅製程之過程中,在介層窗開口、溝渠開 口以及雙金屬鑲嵌開口中,會先形成一層用以防止銅金屬 微粒擴散之阻障層,之後於阻障層上形成一層銅晶種層 (Cu-seed layer)。由於此阻障層與銅晶種層之階梯覆蓋的 優良與否攸關後續形成之銅金屬插塞以及導線之品質好 壞,因此必須借助截面分析之技術來了解所形成之阻障層 以及銅晶種層之品質是否合乎需求,其階梯覆蓋以及厚度 是否符合要求,以提高產品操作效率與可靠度,並且達到 提高良率以及降低製造成本。 習知之穿透式電子顯微鏡試片多以金屬_自、金屬|烏、 氮化物、或是氧化物來塡充所欲觀察之開口,_方面提供 支撐結構之穩定性,另一方面可提供在穿透式電子顯微鏡 下具有較佳的對比效果,以淸楚的觀測出所形成之阻障層 以及銅晶種層之優良與否。 3 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -·裝 ----^ « — — — — — — — I AWI . 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 494449 ^^42twf. doc/006 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明(2) 然而當以金屬鉑或是金屬鎢做爲塡充物,經由穿透式 電子顯微鏡下觀測開口中阻障層以及銅晶種層形成品莺或 是厚度時,由於金屬鉛以及金屬鎢之顯像爲黑色,且其與 銅晶種層以及阻障層之對比並不明顯’會造成各層之間判 讀之困難與誤差。 再者,利用化學氣相沉積法(chemical vap〇r deposition,CVD)在開口中形成氧化物或是氮化物以做爲 塡充物時,即使是在電漿增益型化學氣相沉積法(Plasma enhanced CVD,PECVD)之低溫(約攝氏300度)沉積過程中, 銅晶種層也會因爲高溫熔融而產生銅凝聚作用(Cu、 agglomeration),而在穿透式電子顯微鏡下之影像中,無 法淸楚判讀銅晶種層之確實形成厚度’造成觀測上的_ 難。 因此本發明的目的,就是在提供一種穿透式電子顯微 鏡試片之製作方法,其包括:首先提供一晶粒,之後於晶 粒之形成有數個元件結構之一表面上塡充一熱熔膠。接 著,於熱熔膠上方覆蓋一玻璃片。續之,進行一硏磨步驟, 以將晶粒硏磨成一試片。繼之,移除試片上之玻璃片,並 裸露出熱熔膠。之後,於試片上裸露之熱熔膠上形成一犧 牲材質層,接著,進行一切割步驟以將試片切割成一穿透 式電子顯微鏡試片。 依照本發明的一較佳實施例,其中熱熔膠之熔融溫度 約爲攝氏90- 100度左右,而熱熔膠覆蓋於晶粒上之溫度約 爲攝氏90- 100度之間。 4 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) (請先閱讀背面之注音p事項再填寫本頁) 裂 丨丨丨丨人^1._丨丨_|丨丨 · • Γ · 494449 6542twf.doc/〇〇6 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明(>) ^ 由於熱熔膠之熔融溫度較低(相對於電將增益化學氣 相沉積法以及金屬之熔融溫度)僅90- 100度之間,因此在 晶粒上覆蓋熱熔膠並塡充開口之溫度不會導致與熱熔膨接 觸之晶種層例如銅晶種層產生銅凝聚作用。 此外,由於熱熔膠於穿透式電子顯微鏡下具有極佳的 對比效果,可以明顯的對比出熱熔膠下方的堆疊層輪廓’ 因此可以提高觀測結果之準確性。 爲讓本發明之上述和其他目的、特徵、和優點能更明 顯易懂,下文特舉一較佳實施例,並配合所附圖式,作詳 細說明如下: 圖式之簡單說明: 第1圖所示,爲根據本發明一較佳實施例穿透式電子 顯微鏡試片之製作方法之流程簡圖;以及 第2圖所示,爲根據本發明一較佳實施例之顯微鏡試 片簡圖。 其中,各圖標號與構件名稱之關係如下: 1〇〇 :塡充熱熔膠 102 :覆上玻璃片 104 :硏磨步驟 106 :移除玻璃片 108 :形成犧牲材質層 110 :進行切割步驟 200 :基底 202 :介電層 5 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公爱) n ϋ ϋ ϋ· ϋ ϋ ϋ i_i n I ϋ — I n in emmmm 一*»JI I l ϋ I I n n I (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 494449 6542twf.doc/006 pj B7 五、發明說明(+ ) 204 :雙金屬鑲嵌開口 206 :阻障層 208 :晶種層 210 :熱熔膠層 212 :犧牲材質層 啻施例 第1圖所示,爲根據本發明一較佳實施例穿透式電子 顯微鏡試片之製作方法之流程簡圖。第2圖所示,爲根據 本發明一較佳實施例之顯微鏡試片簡圖。 請參照第1圖,首先提供一切割好之晶粒,此晶粒上 形成有數個元件以及數個開口,其中開口之一表面上形成 有一堆疊結構。以銅製程爲例,此堆疊層之結構包括一層 阻障層以及阻障層上方之一層晶種層。請參照第2圖,以 觀測雙金屬鑲嵌開口之顯微鏡試片爲例,上述之阻障層與 晶種層依序爲第2圖中所示之206層與208層。其中,阻 障層206例如是以物理氣相沉積法所形成之氮化钽/钽層, 而晶種層208例如是以物理氣相沉積法所形成之銅晶種 層。 之後,於晶粒上覆蓋一熱熔膠(如第1圖中之步驟 100,以及第2圖中之熱熔膠層210),其中熱熔膠塡滿晶粒 上之開口(如第2圖所示之開口 204)。其中,於晶粒上覆蓋 熱熔膠並且塡滿開口之方法包括進行一重力加速法’而熱 熔膠之熔融溫度約爲攝氏90- 100度左右,也就是熱熔膠於 6 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(2】0 X 297公釐) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) ------ I 訂·! !丨 I - - 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 494449 6542twf.doc/006 pj 五、發明說明(S ) 覆蓋晶粒以及塡充開口之過程中之溫度約爲攝氏90 -1 00度 左右。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 由於熱熔膠之熔融溫度較低(相對於電將增益化學氣 相沉積法以及金屬之熔融溫度)僅90- 100度之間,因此在 晶粒上覆蓋熱熔膠並塡充開口之溫度不會導致與熱熔膠接 觸之晶種層例如銅晶種層產生銅凝聚作用,造成在穿透式 電子顯微鏡下觀測時,無法精確測出晶種層之厚度以及階 梯覆蓋效果等問題。 / 此外,由於熱熔膠於穿透式電子顯微鏡下具有極佳的 對比效果,可以明顯的對比出熱熔膠下方的堆疊層輪廓, 因此可以提高觀測結果之準確性。 接著,請參照第1圖之步驟102,於熱熔膠上方覆蓋一 玻璃片,用以保護晶粒。此玻璃片例如是一載玻片。續之, 進行一硏磨步驟104,以將晶粒硏磨成一試片,此試片之厚 度約爲20-30微米。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 於晶粒硏磨步驟完成以形成試片之後,移除試片上之 玻璃片(如第1圖中之步驟106),並裸露出熱熔膠之表面。 繼之,於試片上裸露之熱熔膠上形成一層犧牲材質層(如第 1圖中之步驟108,以及第2圖中之212層),此犧牲材質 層除了具有保護試片之功用外,還具有防止在後續切割試 片的過程中,產生電荷聚積的問題。其中此犧牲材質層例 如是金屬鈾,其厚度約爲1-3微米。 接著,進行一切割步驟110以將試片切割成一穿透式 電子顯微鏡試片。其中切割步驟例如是一聚焦離子束法 7 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 494449 6542twf.doc/006 A7 __________B7___ 五、發明說明(έ ) (Focus ion beam , FIB) 0 請參照第2圖,以觀測雙金屬鑲嵌開口之穿透式電子 顯微鏡試片爲例,於具有雙金屬鑲嵌開口 204之介電層202 上,形成具有阻障層206以及晶種層208之堆疊層。而再 晶種層208上方形成有一熱熔膠層210,此熱熔膠層210 並塡滿此雙金屬鑲嵌開口。而熱熔膠層210之上方形成有 一層犧牲材質層212。 於本發明中,由於在晶粒上覆蓋熱熔膠並塡充開口之 溫度僅攝氏90 000度左右,因此不會導致晶種層例如銅晶 種層產生銅凝聚作用,造成在穿透式電子顯微鏡下觀測 時,無法精確測出晶種層之厚度以及階梯覆蓋效果等問 題。 此外,由於熱熔膠於穿透式電子顯微鏡下具有極佳的 對比效果,可以明顯的對比出熱熔膠下方的堆疊層輪廓, 因此可以提高觀測結果之準確性。 本實施例係以觀測雙金屬鑲嵌之開口中的堆疊層爲 例,然而本發明於實際應用上並不限於製造用以觀測雙金 屬鑲嵌開口之穿透式電子顯微鏡試片,其可以是接觸窗開 口、介層窗開口、導線溝渠以及金屬鑲嵌開口等。 雖然本發明已以一較佳實施例揭露如上,然其並非用 以限定本發明,任何熟習此技藝者,在不脫離本發明之精 神和範圍內’當可作各種之更動與潤飾,因此本發明之保 護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者爲準。 8 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規^(21〇 X 297公髮) " -----------裝·! ---訂---------AVI (請先閱讀背面之注音?事項再填寫本頁)
Claims (1)
- 494449_W年錄龜正.d 〇 c / 0 0 6 2 4 9 4號專利範圍修正本 A8 RS C8 D8 修丄1::曰期9 1.5.14 六、申請專利範圍 1. 一種穿透式電子顯微鏡試片之製作方法,其包括: 提供一晶粒; 於該晶粒之形成有複數個元件結構之一表面上塡充 一熱熔膠; 於該熱熔膠上方覆蓋一玻璃片; 進行一硏磨步驟,以將該晶粒硏磨成一試片; 移除該試片上之該玻璃片,並裸露出該熱熔膠; 於該試片上該裸露之熱熔膠上形成一犧牲材質層;以 及 進行一切割步驟以將該試片切割成一穿透式電子顯 微鏡試片。 2. 如申請專利範圍第1項所述之穿透式電子顯微鏡 試片之製作方法,其中於該晶圓上塡充該熱熔膠之溫度約 爲攝氏90- 100度左右。 3. 如申請專利範圍第1項所述之穿透式電子顯微鏡 試片之製作方法,其中該玻璃片包括一載玻片。 4. 如申請專利範圍第1項所述之穿透式電子顯微鏡 試片之製作方法,其中該試片之厚度約爲20-30微米。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印# (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 5. 如申請專利範圍第1項所述之穿透式電子顯微鏡 試片之製作方法,其中該犧牲材質層包括一金屬鉑層。 6. 如申請專利範圍第1項所述之穿透式電子顯微鏡 試片之製作方法,其中於該晶圓上塡充該熱熔膠之方法包 括重力加速法。 7. 如申請專利範圍第1項所述之穿透式電子顯微鏡 9 本紙張尺度適用中國國家標麥(CNS)A4規格(LMU X 297 k迖) 494449 ARCD 、申請專利範圍 試片之製作方法,其中該晶粒上還包括形成有複數個開 口,其中該些開口之一表面上形成有一阻障層。 8. 如申請專利範圍第7項所述之穿透式電子顯微鏡 試片之製作方法,其中該阻障層上還包括形成有一晶種 層。 9. 如申請專利範圍第1項所述之穿透式電子顯微鏡 試片之製作方法,其中該晶種層包括一銅晶種層。 10. 如申請專利範圍第1項所述之穿透式電子顯微鏡 試片之製作方法,其中該切割步驟包括一聚焦離子束切割 法。 11. 一種穿透式電子顯微鏡試片之製作方法,其包 括: ’ 提供一晶粒,該晶粒上形成有複數個元件以及複數個 開口,其中該些開口之一表面上依序形成有一阻障層與一 晶種層; 進行一重力加速法,於該晶粒上覆蓋一熱熔膠,其中 該熱熔膠塡滿該些開口; 於該熱熔膠上方覆蓋一玻璃片; 進行一硏磨步驟,以將該晶粒硏磨成一試片; 移除該試片上之該玻璃片,並裸露出該熱熔膠; 於該試片上該裸露之熱熔膠上形成一犧牲材質層;以 及 進行一聚焦離子束切割法以將該試片切割成一穿透 式電子顯微鏡試片。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) n 1 I 參· 經濟部智慧財產局員工消費合作社印# 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格) 494449 6542twfl.doc/006 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 12. 如申請專利範圍第11項所述之穿透式電子|頁微 鏡試片之製作方法,其中進行該重力加速法以於該晶_上 覆蓋該熱熔膠之溫度約爲攝氏90- 100度左右。 13. 如申請專利範圍第11項所述之穿透式電子顯微 鏡試片之製作方法,其中該玻璃片包括一載玻片。 14. 如申請專利範圍第11項所述之穿透式電子顯微 鏡試片之製作方法,其中該試片之厚度約爲20-30微米。 15. 如申請專利範圍第11項所述之穿透式電子顯微 鏡試片之製作方法,其中該犧牲材質層包括一金屬舶層。 16 _如申請專利範圍第11項所述之穿透式電子顯微 鏡試片之製作方法,其中該晶種層包括一銅晶種層。 ----------11^-------I rtt先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印% 本紙張义度適用中國國家標苹(ONS)A-丨規格(ΙΜϋ X 297公筌)
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
GD4A | Issue of patent certificate for granted invention patent |