TEM樣品的制備方法及TEM樣品技術

本申請公開了一種TEM樣品的制備方法及TEM樣品。其中，該制備方法包括以下步驟：在芯片中獲得包含待測結構的薄片，薄片包括相對設置的第一面和第二面；沿第一面對薄片進行第一次研磨，以使第一面靠近待測結構；在第一次研磨后的第一面上沉積第一保護層，使第一保護層和待測結構具有相近的成像襯度；沿第二面對薄片進行第二次研磨，以使第二面靠近待測結構；將第二次研磨后的薄片從芯片中剝離，以獲得TEM樣品。該制備方法能夠獲得更薄的TEM樣品，并減少對該TEM樣品進行拍照時所得TEM照片中的重影。同時，該制備方法廣泛適用于具有粗糙表面或待測結構與非待測結構難以分離的TEM樣品的制備。

【技術實現步驟摘要】

本申請涉及半導體集成電路的
，具體而言，涉及一種TEM樣品的制備方法及TEM樣品。
技術介紹
在半導體集成電路中，通常采用TEM(透射電子顯微鏡)獲取芯片中待測結構的TEM照片，并根據TEM照片獲取待測結構的形貌或尺寸等特性。同時，TEM具有放大倍數高、分辨率高等優點，使其廣泛應用于工藝控制或失效分析等領域。在采用TEM對待測結構的特性進行分析時，TEM樣品的制備是非常重要的一環。為了獲得具有足夠亮度和襯度的TEM照片，TEM樣品必須足夠薄(一般需要小于lOOnm)，以使得電子能夠透過TEM樣品。現有TEM樣品的制備方法通常包括以下步驟:在芯片中與待測結構位置相對應的上表面上沉積鉬層，以起到保護芯片作用；在鉬層兩側的芯片中分別形成凹槽；切割位于凹槽之間的芯片的底部和兩側，以形成U型的薄片，并將薄片中靠近凹槽的側面作為第一面和第二面；分別沿第一面和第二面對薄片進行研磨，以得到具有目標厚度(通常為lOOnm左右)的薄片；將薄片從芯片中剝離，以獲得TEM樣品。然而，對上述制備方法得到的TEM樣品進行拍照時，TEM樣品在三維上的圖案都會顯示在二維圖像中，因此會使得所拍TEM照片中產生重影，從而影響TEM分析的結果。以如圖1所示的TEM樣品為例，由于接觸孔結構(其材料為鎢)比周圍的介質層(其材料為Si02)難以研磨，使得在研磨薄片的過程中產生粗糙表面，并使得部分非待測接觸孔結構(如圖1中b'所示)保留下來，進而導致在對該TEM樣品中待測接觸孔結構(如圖1所示a')進行拍照時會產生重影。為了解決上述問題，一種解決方法是進一步研磨上述TEM樣品，以獲得更薄的TEM樣品，即通過研磨去除TEM樣品中造成重影的結構(例如如圖1中b'所示的非待測接觸孔結構)。然而，反復研磨過程會損傷或污染TEM樣品中待測結構，同時TEM樣品太薄會使得TEM樣品容易發生扭曲變形或破碎，進而難以獲取TEM樣品的TEM照片。因此，如何獲得更薄的TEM樣品，以減少對該TEM樣品進行拍照時所得TEM照片中的重影，成為本領域中亟待解決的技術問題。
技術實現思路
本申請旨在提供一種TEM樣品的制備方法及TEM樣品，以獲得更薄的TEM樣品，并減少對該TEM樣品進行拍照時所得TEM照片中的重影。為了實現上述目的，本申請提供了一種TEM樣品的制備方法，該制備方法包括以下步驟:在芯片中獲得包含待測結構的薄片，薄片包括相對設置的第一面和第二面；沿第一面對薄片進行第一次研磨，以使第一面靠近待測結構；在第一次研磨后的第一面上沉積第一保護層，使第一保護層和待測結構具有相近的成像襯度；沿第二面對薄片進行第二次研磨，以使第二面靠近待測結構；將第二次研磨后的薄片從芯片中剝離，以獲得TEM樣品。進一步地，第一面和第二面垂直于或平行于芯片的上表面。進一步地，第一面和第二面垂直于芯片的上表面，在芯片中獲得薄片的步驟包括:在芯片中與待測結構位置相對應的上表面上沉積第二保護層；在第二保護層兩側的芯片中分別形成凹槽；切割位于凹槽之間的芯片的底部和兩側，以形成U型的薄片，并將薄片中靠近凹槽的側面作為第一面和第二面。進一步地，第二保護層的材料為鉬或鎳。進一步地，切割芯片的工藝為聚焦離子束工藝。進一步地，在第二次研磨的步驟之后，減薄第一保護層。進一步地，在沉積第一保護層的步驟中，在第一次研磨后的第一面上沉積厚度為50?lOOnm的第一保護層；在減薄第一保護層的步驟中，減薄形成厚度為20?40nm的第一保護層；在獲得TEM樣品的步驟中，獲得厚度為30?80nm的TEM樣品。進一步地，第一次研磨和第二次研磨的工藝為聚焦離子束工藝。進一步地，待測結構為缺陷結構、接觸孔結構或互連層，第一保護層為碳層。本申請還提供了一種TEM樣品，該TEM樣品由本申請上述的制備方法制作而成。應用本申請的技術方案，本申請通過沿第一面對薄片進行第一次研磨，在第一次研磨后的第一面上沉積第一保護層，沿第二面對薄片進行第二次研磨，以及將第二次研磨后的薄片從芯片中剝離的步驟獲得了 TEM樣品。上述第一保護層能夠對第一次研磨后的薄片提供支撐，從而避免第二次研磨的過程中薄片發生扭曲變形或破碎，進而能夠通過第二次研磨獲得更薄的TEM樣品，并減少對該TEM樣品進行拍照時所得TEM照片中的重影。同時，由于第一保護層和待測結構具有相近的成像襯度，因此該第一保護層在所獲得的TEM圖片中呈透明色，從而不會影響對待測結構的觀測。該制備方法可以廣泛適用于具有粗糙表面或待測結構與非待測結構難以分離的TEM樣品的制備。【附圖說明】構成本申請的一部分的說明書附圖用來提供對本申請的進一步理解，本申請的示意性實施例及其說明用于解釋本申請，并不構成對本申請的不當限定。在附圖中:圖1示出了采用現有TEM樣品的制備方法得到的TEM樣品的剖面結構示意圖；圖2示出了本申請實施方式所提供的TEM樣品的制備方法的流程示意圖；以及圖3示出了采用本申請實施方式提供的TEM樣品的制備方法得到的TEM樣品的剖面結構示意圖。【具體實施方式】需要說明的是，在不沖突的情況下，本申請中的實施例及實施例中的特征可以相互組合。下面將參考附圖并結合實施例來詳細說明本申請。需要注意的是，這里所使用的術語僅是為了描述【具體實施方式】，而非意圖限制根據本申請的示例性實施方式。如在這里所使用的，除非上下文另外明確指出，否則單數形式也意圖包括復數形式，此外，還應當理解的是，當在本說明書中使用屬于“包含”和/或“包括”時，其指明存在特征、步驟、操作、器件、組件和/或它們的組合。為了便于描述，在這里可以使用空間相對術語，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用來描述如在圖中所示的一個器件或特征與其他器件或特征的空間位置關系。應當理解的是，空間相對術語旨在包含除了器件在圖中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附圖中的器件被倒置，則描述為“在其他器件或構造上方”或“在其他器件或構造之上”的器件之后將被定位為“在其他器件或構造下方”或“在其他器件或構造之下”。因而，示例性術語“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”兩種方位。該器件也可以其他不同方式定位(旋轉90度或處于其他方位)，并且對這里所使用的空間相對描述作出相應解釋。正如
技術介紹
中所介紹的，現有TEM樣品制備方法得到的TEM樣品進行拍照時，TEM樣品在三維上的圖案都會顯示在二維圖像中，因此會使得所拍TEM照片中產生重影，從而影響TEM分析的結果。本申請的專利技術人針對上述問題進行研究，提出了一種TEM樣品的制備方法。如圖2所述，該制備方法包括以下步驟:在芯片中獲得包含待測結構的薄片，薄片包括相對設置的第一面和第二面；沿第一面對薄片進行第一次研磨，以使第一面靠近待測結構；在第一次研磨后的第一面上沉積第一保護層，使第一保護層和待測結構具有相近的成像襯度；沿第二面對薄片進行第二次研磨，以使第二面靠近待測結構；將第二次研磨后的薄片從芯片中剝離，以獲得TEM樣品。上述制備方法通過沿第一面對薄片進行第一次研磨，在第一次研磨后的第一面上沉積第一保護層，沿第二面對薄片進行第二次研磨，以及將第二次研磨后的薄片從芯片中剝離的步驟獲得了 TEM樣品。上述第一保護層能夠對第一次研磨后的薄片提供本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種TEM樣品的制備方法，其特征在于，所述制備方法包括以下步驟：在芯片中獲得包含待測結構的薄片，所述薄片包括相對設置的第一面和第二面；沿所述第一面對所述薄片進行第一次研磨，以使所述第一面靠近所述待測結構；在所述第一次研磨后的所述第一面上沉積第一保護層，使所述第一保護層和所述待測結構具有相近的成像襯度；沿所述第二面對所述薄片進行第二次研磨，以使所述第二面靠近所述待測結構；將所述第二次研磨后的所述薄片從所述芯片中剝離，以獲得所述TEM樣品。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：陳柳，段淑卿，蘇佳偉，
申請(專利權)人：中芯國際集成電路制造上海有限公司，
類型：發明
國別省市：上海;31