TWI641064B

TWI641064B - 分析試片及其製備方法與材料分析的方法

Info

Publication number: TWI641064B
Application number: TW106132004A
Authority: TW
Inventors: 洪世瑋; 李　正中
Original assignee: 台灣積體電路製造股份有限公司
Priority date: 2017-09-19
Filing date: 2017-09-19
Publication date: 2018-11-11
Also published as: TW201916202A

Abstract

本發明實施例提供一種分析試片、分析試片的製備方法以及材料分析的方法。分析試片包括待測物。待測物為錐體。待測物的底部接著於載座上。待測物包括多個特徵結構。多個特徵結構沿著待測物的長軸排列。

Description

分析試片及其製備方法與材料分析的方法

本發明實施例是有關於一種分析試片、分析試片的製備方法以及材料分析的方法。

隨著半導體領域的發展，各種電子元件(例如，電晶體、二極體、電阻器、電容器等)的積體密度持續提高。積體密度可以藉由縮減電子元件的特徵尺寸(feature size)來實現。然而，特徵尺寸的縮減卻也提高了對電子元件進行取樣與分析的困難度。

本發明實施例的分析試片包括待測物。待測物為錐體。待測物的底部接著於載座上。待測物包括多個特徵結構。多個特徵結構沿著待測物的長軸排列。

本發明實施例的分析試片的製備方法包括下列步驟。移除部分的分析樣品，以在分析樣品的表面形成柱體，其中柱體具有連接部，連接部連接於分析樣品的主體。將探針接著至柱體的連接部以外的部分。使柱體自分析樣品的主體分離。旋轉接著於柱體的探針，以使旋轉後的柱體的長軸平行於載座的頂面的法線方向。使旋轉後的柱體接著於載座的頂面上。使柱體與探針分離。移除部分的柱體，以形成待測物，其中待測物為錐體，待測物的底部接著於載座上。

本發明實施例的材料分析的方法包括下列步驟。提供分析試片，其中分析試片包括待測物，待測物為錐體，待測物的底部接著於載座上，待測物包括多個特徵結構，多個特徵結構沿著待測物的長軸排列。對待測物施加脈衝能量，使待測物的表面的原子離子化，並使所形成的離子行進至感測器，並藉由感測結果推算原子在待測物的表面的位置以及原子的成分。

20‧‧‧分析試片

208‧‧‧柱體

208a、210b‧‧‧底部

209‧‧‧黏著層

200‧‧‧鰭式場效電晶體

202‧‧‧鰭狀結構

204‧‧‧閘極結構

206‧‧‧間隙壁

210‧‧‧待測物

210a‧‧‧上部

210b1‧‧‧第一部分

210b2‧‧‧第二部分

600‧‧‧材料分析系統

602‧‧‧電極

604‧‧‧感測器

BS、BS1‧‧‧底面

C‧‧‧連接部

CA‧‧‧導角

D‧‧‧方向

D1‧‧‧第一方向

D2‧‧‧第二方向

E‧‧‧區域

F‧‧‧特徵結構

H、H1‧‧‧載座

I‧‧‧離子

IS‧‧‧斜面

L1、L2‧‧‧長度

P‧‧‧探針

R1、R2、R3‧‧‧凹陷

S1、S2‧‧‧側壁

S100、S102、S104、S106、S108、S110、S112、S114、S500、S502、S504‧‧‧步驟

TS、TS1、TS2‧‧‧頂面

W‧‧‧分析樣品

X1、X2‧‧‧寬度

Y1、Y2‧‧‧高度

α、β‧‧‧夾角

圖1是依照本發明一些實施例的分析試片的製備方法的流程圖。

圖2A至圖2E是依照本發明一些實施例的分析試片的製備流程的示意圖。

圖3A與圖3B是依照本發明一些實施例之具有導角之柱體的側視示意圖。

圖3C是依照本發明另一些實施例之具有導角之柱體的側視示意圖。

圖4A是依照本發明一些實施例的待側物的立體示意圖。

圖4B是圖4A的待測物的上部與底部的立體分解示意圖。

圖4C是圖4B的待測物的底部的第二部分的放大立體示意圖。

圖5是依照本發明一些實施例的材料分析的方法的流程圖。

圖6是依照本發明一些實施例的材料分析系統的示意圖。

以下公開內容提供用於實作本發明的不同特徵的許多不同的實施例或實例。以下闡述組件及設置形式的具體實例以簡化本公開內容。當然，這些僅為實例且不旨在進行限制。例如，以下說明中將第一特徵形成在第二特徵“之上”或第二特徵“上”可包括其中第一特徵及第二特徵被形成為直接接觸的實施例，且也可包括其中第一特徵與第二特徵之間可形成有附加特徵、進而使得所述第一特徵與所述第二特徵可能不直接接觸的實施例。另外，本公開內容可能在各種實例中重複使用參考編號及/或字母。這種重複使用是出於簡潔及清晰的目的，而不是自身表示所論述的各種實施例及/或配置之間的關係。

此外，為易於說明，本文中可能使用例如“之下(beneath)”、“下面(below)”、“下部的(lower)”、“上方(above)”、“上部的(upper)”等空間相對性用語來闡述圖中所示的一個元件或特徵與另一(其他)元件或特徵的關係。所述空間相對性用語旨在除圖中所繪示的取向外還囊括裝置在使用或操作中的不同取向。設備可具有其他取向(旋轉90度或其他取向)，且本文中所用的空間相對性用語可同樣相應地進行解釋。

鰭可以透過任何合適的方法圖案化。例如，可以使用一個或多個微影製程來圖案化鰭，包括雙圖案化或多圖案化製程。通常，雙圖案化或多圖案化製程將微影和自對準製程結合在一起，從而允許形成例如是具有比使用單個直接微影製程可獲得的間距更小的間距的圖案。例如，在一個實施例中，在基底上形成犧牲層並使用微影製程進行圖案化。使用自對準方法在圖案化犧牲層旁邊形成間隙壁。之後去除犧牲層，然後可以使用剩餘的間隙壁來對鰭進行圖案化。

圖1是依照本發明一些實施例的分析試片20的製備方法的流程圖。圖2A至圖2E是依照本發明一些實施例的分析試片20的製備流程的示意圖。本實施例的分析試片20的製備方法包括下列步驟。

請參照圖1與圖2A，進行步驟S100，提供分析樣品W。在一些實施例中，分析樣品W可以是已形成有半導體元件的半導體晶圓、絕緣體晶圓或絕緣體上覆半導體(semiconductor-on-insulator，SOI)晶圓。半導體元件可以是主動元件及/或被動元件。主動元件可以是場效電晶體及/或記憶體元件；被動元件可以是電感、電容、電阻及/或類似元件。

分析樣品W中具有多個特徵結構F。多個特徵結構F可包括一部分的半導體元件，例如是至少一部分的主動元件及/或至少一部分的被動元件。在一些實施例中，多個特徵結構F中的至少一者可包括場效電晶體的一部分，例如是通道結構、汲極與源極結構、閘極結構或其組合。

在圖2A所示的實施例中(請參照虛線區域)，特徵結構F可以是鰭式場效電晶體200(fin field effect transistor，finFET)的一部分。鰭式場效電晶體200可包括多個鰭狀結構202、閘極結構204以及間隙壁206。鰭狀結構202凸出於基底201的表面。換言之，鰭狀結構202可沿著方向D延伸。方向D實質上平行於基底201的法線方向。此外，鰭狀結構202更沿著第一方向D1延伸。在一些實施例中，多個鰭狀結構202沿第二方向D2排列。在一些例示實施例中，多個鰭狀結構202可以是實質上平行。第一方向D1與第二方向D2平行於基底201的表面。第一方向D1與第二方向D2交錯(例如是相互垂直)。在一些實施例中，鰭狀結構202可為基底201的一部分。換言之，鰭狀結構202的材料可與基底201的材料相同。在其他實施例中，鰭狀結構202的材料亦可相異於基底201的材料。鰭狀結構202與基底201的材料可分別包括半導體材料，例如是矽、矽鍺、砷化銦、砷化銦鎵或磷化銦等。此外，鰭式場效電晶體200更可包括隔離結構(未繪示)，其位於多個鰭狀結構202之間的基底201上。隔離結構的材料可包括氧化矽、氮化矽或其組合。此外，在隔離結構上可以具有介電層、金屬內連線或其他構件。

閘極結構204沿第二方向D2延伸，覆蓋多個鰭狀結構202的一些部分。閘極結構204可包括閘介電層以及閘極，且更可包括阻障層以及功函數層。閘介電層位於閘極與多個鰭狀結構202之間。阻障層與功函數層位於閘極與閘介電層之間。閘極的材料可包括多晶矽、金屬或金屬化合物。閘介電層的材料可包括氧化矽、氮化矽、氮氧化矽或高介電常數(例如是介電常數大於4)的材料。功函數層的材料可包括氮化鈦、氮化鉭、釕、鉬、鎢、鉑、鈦、鋁、碳化鉭、碳氮化鉭、矽氮化鉭或其組合。阻障層的材料可包括鉑、銥、鈦、氮化鈦、鉭、氮化鉭、鎢、氮化鎢或其組合。間隙壁206位於閘極結構204的相對的兩側壁上，且沿著第二方向D2延伸。間隙壁206的材料可包括氧化矽、氮化矽或其組合。在一些實施例中，汲極與源極結構(省略繪示)設置於未被閘極結構204覆蓋的多個鰭狀結構(區域E)上。舉例而言，上述的汲極與源極結構可為應變層(strain layer)。應變層的材料可包括矽鍺或碳化矽。此外，在汲極與源極結構的上方或周圍可以具有介電層、金屬內連線(例如是接觸窗)或其組合。

材料分析樣品W的待側區域(region of interest，ROI)可以包括上述多個特徵結構F中的一部分。在本實施例中，特徵結構F例如是鰭式場效電晶體200的鰭狀結構202的一部分。舉例而言，特徵結構F的數量範圍可以是5至1000。在一些例示性實施例中，特徵結構F的數量大於20。

請參照圖1與圖2A，進行步驟S102，移除部分的分析樣品W，以在分析樣品W的表面形成柱體208。在一些實施例中，柱體208的形成方法可以是在分析樣品W的待側區域ROI的周圍形成凹陷R1、凹陷R2以及凹陷R3。凹陷R1、凹陷R2以及凹陷R3彼此連通，以使柱體208藉由連接部C連接於分析樣品W的主體，且柱體208的連接部C以外的部分則可懸空於分析樣品W的主體。在一些實施例中，柱體208在其長軸方向(亦即第二方向D2)上的長度L2與在其短軸方向(亦即第一方向D1)上的長度L1的比值(L2/L1)範圍為0.2至30。舉例而言，柱體208的長度L2的範圍可為1μm至30μm，而長度L1的範圍可為1μm至5μm。多個特徵結構F沿著柱體208的長軸方向(亦即第二方向D2)排列。

在圖2A所示的實施例中，多個特徵結構F可為多個鰭狀結構202的至少一部分，且可沿著柱體208的短軸方向(亦即第一方向D1)延伸。然而，所屬領域中具有通常知識者可調整多個凹陷的位置與形狀，以使分析樣品W中的其他結構作為柱體208中的多個特徵結構F，本發明並不以特徵結構F的種類及其延伸方向為限。

在一些實施例中，移除部分的分析樣品W的方法可使用離子束來進行。離子束例如是聚焦離子束(focus ion beam，FIB)。在一些實施例中，柱體208的側壁S1及/或側壁S2暴露出多個特徵結構F(例如是圖2A的多個鰭狀結構202的至少一部分及其周圍的材料層，如介電層)。在其他實施例中，柱體208的側壁S1及/或側壁S2未暴露出多個特徵結構F。換言之，多個特徵結構F位於柱體208的內部。在一些實施例中，柱體208可呈角柱狀，例如是三角柱狀。在其他實施例中，柱體208亦可以是多角柱或圓柱，然而本發明並不以此為限。

此外，在一些實施例中，在移除部分的分析樣品W之前，可在分析樣品W的表面上預先形成一層保護層(省略繪示)。保護層的材料可包括金、鉑、矽或其組合。形成保護層的方法可以採用物理氣相沉積法，例如是蒸鍍或濺鍍。濺鍍可包括離子束濺鍍(ion beam sputtering，IBS)。

進行步驟S104，將探針P接著至柱體208的連接部C以外的部分，例如是相對於連接部C的一端。探針P可連接於操控器(manipulator)。在一些實施例中，可操作操控器以使探針P靠近並接觸柱體208的連接部C以外的部分，接著在探針P與柱體208的表面形成黏著層(省略繪示)，以覆蓋探針P與柱體208彼此接觸的區域。藉由此黏著層，可使探針P與柱體208接著。黏著層的材料可包括鉑、鎢或碳。形成黏著層的方法包括物理氣相沉積法，例如是離子束濺鍍。在其他實施例中，亦可以靜電的方式使探針P接著至柱體208的連接部C以外的部分，本發明探針P與柱體208的接著方式不以上述為限。

請參照圖2B，進行步驟S106，使柱體208自分析樣品W的主體分離。在一些實施例中，可使用聚焦離子束切開連結部C，以取出柱體208。接著可操作操控器，以將探針P與柱體208自分析樣品W取出。

請參照圖2C，進行步驟S108，旋轉接著有柱體208的探針P，以使旋轉後的柱體208的長軸方向(亦即第二方向D2)平行於載座H的頂面TS的法線方向。換言之，柱體208可旋轉90°至270°以使其長軸方向垂直於頂面TS。然而，所屬領域中具有通常知識者可依據分析的需求而調整旋轉角度，本發明並不以此為限。在一些實施例中，可藉由操作操控器來旋轉探針P與柱體208。

圖3A與圖3B是依照本發明一些實施例之具有導角之柱體的側視示意圖。圖3C是依照本發明另一些實施例之具有導角之柱體的側視示意圖。

請參照圖1、圖2C、圖3A與圖3B，選擇性地進行步驟S109，在柱體208的靠近載座H的底部208a形成導角CA。為簡潔起見，在圖3A與圖3B中省略繪示特徵結構F。導角CA可以使用聚焦離子束來形成。導角CA具有斜面IS。斜面IS向柱體208靠近載座H的底面的中心延伸。在一些實施例中，可形成多個導角CA，例如是2個導角CA。此外，多個導角CA的斜面IS可彼相交。如此一來，以圖3A所示的側視圖觀之，柱體208的底部可為尖形。2個斜面IS之間的夾角α可以是銳角、直角或是鈍角。夾角α的範圍例如是40°至140°。兩個斜面IS的傾斜角度可以相同或是相異。然而，以另一角度觀看柱體208(如圖3B)時，亦有可能未顯示出上述的尖形結構。在一些實施例中，可形成單一個導角CA(未繪示)。然而，所屬領域中具有通常知識者可依據製程需求調整導角CA的數量，本發明並不以此為限。

請參照圖2C與圖3C，在其他實施例中，多個導角CA的斜面IS並非彼此相交。換言之，柱體208的底部208a具有實質上平坦的底面BS。底面BS可以平行於載座H的頂面TS。在一些實施例中，斜面IS與底面BS的夾角β為鈍角。夾角β的範圍例如是110°至160°。此外，分別對應於多個導角CA的多個夾角β可彼此相同或不同。

請參照圖2D，進行步驟S110，使旋轉後的柱體208接著於載座H的頂面TS上。在一些實施例中，可操作操控器以移動探針P與柱體208，而使柱體208靠近並接觸載座H的頂面TS。接著，可藉由離子束濺鍍的方法在柱體208的斜面IS與載座H的頂面TS之間形成黏著層209。藉由設置黏著層209，可使柱體208與載座H的頂面TS接著。在一些實施例中，黏著層209可延伸至柱體208的側壁上以及柱體208的周圍的載座H上。在一些實施例中，黏著層的材料可包括鉑、鎢、碳或其組合。

進行步驟S112，使柱體208與探針P分離。在一些實施例中，可藉由使用聚焦離子束移除覆蓋探針P與柱體208彼此接觸的區域的黏著層，而使柱體208與探針P分離。

請參照圖2E，進行步驟S114，移除部分的柱體208，以形成待測物210。在一些實施例中，可藉由聚焦離子束對柱體208進行多次環狀研磨(annular milling)，以形成待測物210。此外，在對柱體208進行環狀研磨的過程中，也會移除部分的未被待測物210覆蓋的載座H，而形成載座H1。在一些實施例中，載座H1的側壁可與待測物210的側壁齊平。換言之，待測物210與載座H1可組成高度為Y2的錐形，但本發明不以此為限。

圖4A是依照本發明一些實施例的待側物的立體示意圖。圖4B是圖4A的待測物的上部與底部的立體分解示意圖。圖4C是圖4B的待測物的底部的第二部分的放大立體示意圖。

請參照圖4A，待測物210可實質上為錐體。舉例而言，待測物210的形狀包括圓錐或多角錐。在一些實施例中，待側物210的底部具有2個導角CA。

請參照圖4B，待側物210可分為上部210a與底部210b。上部210a為錐體，亦即上部210a的截面積沿著第二方向D2而由底面朝上遞減。在圖4B中，上部210a為圓錐體，且上部210a的截面為圓，且其截面積沿著第二方向D2自底面朝上遞減。

底部210b具有導角CA，且可實質上形成楔形結構(wedge structure)。請參照圖4B與圖4C，底部210b更可分為第一部分210b1與第二部分210b2。第一部分210b1位於上部210a與第二部分210b2之間。在一些實施例中，上部210a的底面BS1與第一部分210b1的頂面TS1具有相同尺寸與形狀，例如是圓形。第二部分210b2的頂面TS2的形狀可實質上為矩形，且此矩形的一對相對的兩側邊可為弧形，而另一對相對的兩側邊則可為兩平行線。此外，待側物210的底部210b為具有導角的錐體，其截面積沿著第二方向D2而由上朝下遞減。換言之，第二部分210b2的頂面TS2的面積會小於上部210a的頂面TS1的面積。為簡潔起見，圖4A、圖4B與圖4C均省略繪示特徵結構F。此外，如圖2E所示，導角CA的斜面IS與載座H1的頂面TS之間可具有黏著層209。在步驟S114中所形成的待測物210仍包括沿著其長軸方向(第二方向D2)排列的多個特徵結構F(在本實施例中為多個鰭狀結構202的一部分)。

至此，已完成分析試片20的製備。分析試片20包括待測物210。待測物210的底部210b接著於載座H1的頂面TS上。接下來，將參照圖2E說明本發明實施例的分析試片20的結構。

參照圖2E，分析試片20包括待測物210。待測物210實質上為錐體。待測物210的底部接著於載座H上。待測物210包括多個特徵結構F。多個特徵結構F沿著待測物210的長軸方向(第二方向D2)排列。

在一些實施例中，待測物210的底部具有導角CA。在一些實施例中，待測物210的高寬比(待測物210在第二方向D2上的高度Y1對於其底面在第一方向D1上的寬度X1的比值)的範圍為0.2至30。舉例而言，待測物210在第二方向D2上的高度Y1的範圍為1μm至30μm，而待測物210的底面在第一方向D1上的寬度X1的範圍為1μm至5μm。此外，待測物210與載座H1的整體在第二方向D2上的高度Y2對於待測物210與載座H1的整體在第一方向D1上的寬度X2的比值，即高寬比(Y2/X2)的範圍可為0.1至100。在一些實施例中，多個特徵結構F包括至少一部分的場效電晶體、記憶體元件、被動元件或其組合。舉例而言，多個特徵結構F的其中之一包括場效電晶體的通道結構、汲極與源極結構、閘極結構或其組合。在圖2A至圖2E所示的實施例中，待測物210中的多個特徵結構F為鰭式場效電晶體200中的多個鰭狀結構202中的一部分。鰭狀結構202的周圍可以包括介電層、金屬內連線(例如是接觸窗)或其他構件。

基於上述，本發明實施例的分析試片20的製備方法包括由分析樣品W取得具有多個特徵結構F的柱體208。接著，將此柱體208旋轉後立置於載座H的頂面TS上。之後，移除部分的柱體208，以形成待測物210。由於待測物210包括多個特徵結構F，故在對待測物210進行分析時可一次取得多個特徵結構F的分析結果。換言之，可縮短分析所需的週期時間(cycle time)。此外，本發明實施例的分析試片20的製備方法可減少裁切與轉移的步驟。在一些實施例中，分析試片20的製備方法包括單次的裁切步驟(亦即使柱體208自分析樣品W分離的步驟)以及單次的轉移步驟(亦即將柱體208轉移到載座H上的步驟)。因此，可簡化分析試片20的製備步驟，並降低在分析試片20的製備過程中對特徵結構F造成的損壞。

在一些實施例中，分析試片20可適用於原子探針層析(atom probe tomography，APT)，但不以此為限。一般而言，原子探針層析對於待測物的長軸方向的解析度高於待測物的短軸方向的解析度。本發明實施例中的多個特徵結構F沿著錐形的待測物210的長軸方向(第二方向D2)排列，且沿著錐形的待測物210的短軸方向(第一方向D1)延伸。在一些實施例中，特徵結構F與其他材料層(例如是介電層、金屬內連線或其組合)的介面可交錯於(例如是垂直於)待測物210的長軸方向(第二方向D2)。因此，對待測物210進行原子探針層析時，可更清楚地得到上述介面的原子三維影像。

圖5是依照本發明一些實施例的材料分析的方法的流程圖。圖6是依照本發明一些實施例的材料分析系統600的示意圖。本實施例的原子探針層析的方法將詳細說明如下。

請參照圖5與圖6，本發明一些實施例的材料分析的方法可以藉由材料分析系統600來實施，但不以此為限。進行步驟S500，提供分析試片20。分析試片20的製備方法可藉由圖1及圖2A至圖2E所示的步驟S100至步驟S114來製作，於此不再贅述。分析試片20包括待測物210。待測物210實質上為錐體(或其底部具有導角之錐體)。待測物210的底部接著於載座H1上。待測物210包括多個特徵結構F。多個特徵結構F沿著待測物210的長軸方向(第二方向D2)排列。

進行步驟S502，對待測物210施加脈衝能量，使待測物210的表面的原子離子化(例如是場蒸發(field evaporation))，並使所形成的離子I行進至感測器604。

在一些實施例中，材料分析系統600可為原子探針層析系統。材料分析系統600可包括電極602與感測器604。電極602位於待測物210與感測器604之間。電極602可用以對待測物210施加電壓脈衝。在一些實施例中，電極602可以是環狀電極。待測物210的長軸方向(亦即第二方向D2)可通過環狀電極的中空部分。在一些實施例中，材料分析系統600更可包括雷射源(未繪示)。雷射源可用以對待測物210施加雷射脈衝。換言之，施加於待測物210的脈衝能量可包括電壓脈衝、雷射脈衝或其組合。感測器604的表面可實質上垂直於待測物210的長軸方向(亦即第二方向D2)。感測器604用以感測來自待測物210的離子I撞擊至感測器604的位置，且可感測離子I由待測物210行進至感測器604的行進時間。如此一來，可推算待測物210的表面原子的分布位置以及原子成分。舉例而言，感測器604可包括位置感測偵測器(position sensitive detector，PSD)。此外，感測器604更可包括飛行時間式質譜儀(time of flight spectroscopy)。

進行步驟S504，重複進行對待測物210施加脈衝能量的步驟(亦即步驟S502)，以使待測物210的不同深度的原子離子化，並使所形成的離子行進至感測器604。如此一來，可推算出待測物210的不同深度的原子的分佈位置以及原子成分。因此，可得到待測物210的原子等級解析度的三維影像及其化學成分。在一些實施例中，每次對待測物210所施加的脈衝能量可彼此相同或相異，本發明並不以此為限。

綜上所述，本發明實施例所製備的錐形的待測物包括多個沿著其長軸方向排列的特徵結構。因此，在對待測物進行分析時可一次取得多個特徵結構的分析結果。如此一來，可縮短分析的週期時間。此外，本發明實施例的分析試片的製備方法可減少裁切與轉移的步驟。在一些實施例中，分析試片的製備方法包括單次的裁切步驟(亦即使柱體自分析樣品分離的步驟)以及單次的轉移步驟(亦即將柱體轉移到載座上的步驟)。換言之，可簡化分析試片的製備流程，並降低在分析試片的製備過程中對特徵結構造成的損壞。

在一些實施例中，分析試片可適用於原子探針層析，但不限於此。本發明實施例的多個特徵結構沿著錐形的待測物的長軸方向排列，且可沿著待測物的短軸方向延伸。如此一來，特徵結構與其他材料層的介面可交錯於(例如是垂直於)待測物的長軸方向。因此，對待測物進行原子探針層析時，可更清楚地得到上述介面的原子三維影像。

雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾，故本發明的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。

Claims

一種分析試片，包括：待測物，其中所述待測物為錐體，所述待測物的底部接著於載座上，所述待測物包括多個特徵結構，所述多個特徵結構沿著所述待測物的長軸排列。
如申請專利範圍第1項所述的分析試片，其中所述待測物的高寬比的範圍為0.2至30。
如申請專利範圍第1項所述的分析試片，其中所述待測物的底部具有導角。
如申請專利範圍第1項所述的分析試片，其中所述多個特徵結構包括至少一部分的場效電晶體、記憶體元件、被動元件或其組合。
如申請專利範圍第4項所述的分析試片，其中所述多個特徵結構的其中之一包括所述場效電晶體的通道結構、汲極與源極結構、閘極結構或其組合。
一種分析試片的製備方法，包括：移除部分的分析樣品，以在所述分析樣品的表面形成柱體，其中所述柱體具有連接部，所述連接部連接於所述分析樣品的主體；將探針接著至所述柱體的所述連接部以外的部分；使所述柱體自所述分析樣品的主體分離；旋轉接著於所述柱體的所述探針，以使旋轉後的所述柱體的長軸平行於載座的頂面的法線方向；使旋轉後的所述柱體接著於所述載座的頂面上；使所述柱體與所述探針分離；以及移除部分的所述柱體，以形成待測物，其中所述待測物為錐體，所述待測物的底部接著於所述載座上。
如申請專利範圍第6項所述的分析試片的製備方法，其中進行移除部分的所述分析樣品的步驟、切開所述連接部的步驟、使所述探針自所述柱體分離的步驟或移除部分的所述柱體的步驟包括使用聚焦離子束。
如申請專利範圍第6項所述的分析試片的製備方法，其中所述柱體的形狀包括三角柱。
如申請專利範圍第6項所述的分析試片的製備方法，其中所述柱體包括所述分析樣品中的多個特徵結構，所述多個特徵結構沿著所述柱體的長軸排列。
如申請專利範圍第6項所述的分析試片的製備方法，在使旋轉後的所述柱體接著於所述載座的頂面之前，更包括在所述柱體的靠近所述載座的底部形成導角。
如申請專利範圍第10項所述的分析試片的製備方法，其中所述待測物的底部具有導角。
一種材料分析的方法，包括：提供分析試片，其中所述分析試片包括待測物，所述待測物為錐體，所述待測物的底部接著於載座上，所述待測物包括多個特徵結構，所述多個特徵結構沿著所述待測物的長軸排列；以及對所述待測物施加脈衝能量，使所述待測物的表面的原子離子化，並使所形成的離子行進至感測器，並藉由感測結果推算所述原子在所述待測物的表面的位置以及所述原子的成分。
如申請專利範圍第12項所述的材料分析的方法，更包括重複進行對所述待測物施加脈衝能量的步驟，以使所述待測物的不同深度的原子離子化，並使所形成的離子行進至所述感測器。