測試樣品的制備方法以及測試方法技術

本發明專利技術揭示了一種測試樣品的制備方法，包括：提供一樣品，所述樣品具有正面以及與所述正面相對的背面，所述樣品包括襯底、柵極、介質層、多個栓塞，所述襯底面向所述正面的一側具有阱區，所述阱區中設置有源極區、漏極區和體區；對所述樣品的正面進行剝離至露出所述栓塞；對所述樣品進行截面研磨工藝，暴露出所述樣品的一縱截面；分別對所述樣品的正面以及背面進行細拋，對所述正面細拋至所述阱區上方，對所述背面細拋至所述阱區的下方，以得到所述測試樣品，所述測試樣品的厚度小于1.5μm。本發明專利技術還提供一種測試方法。所述測試樣品既可以進行透射電子顯微鏡觀察，也可以用納米探針分析電壓?電流特性。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及半導體失效分析
，特別是涉及一種測試樣品的制備方法以及測試方法。
技術介紹
在半導體領域，對產品進行失效分析時，首先通過去層分析到目標地址層，制備成TEM(透射電子顯微鏡)薄片樣品，然后再使用TEM觀察目標地址失效元器件的微觀結構，從而判斷失效模式，找出失效的根源。對于通過去層分析不能精確確定失效元器件地址的樣品，需要借助Nanoprober(納米探針)來量測疑似失效元器件的電壓-電流特性，通過電壓-電流特性曲線判斷哪些元器件有問題，然后再通過TEM來觀察其微觀結構，從而建立起元器件電性失效與物理缺陷之間的關系。無論是哪一種案例，TEM都是最后一道分析手段。但是對于沒有確定地址、或者本身不是全制程產品(shortloop)的失效案例，只能通過TEM的方式來進行分析。然而，由于TEM的樣品為薄片樣品，即便TEM觀察到異常缺陷，薄片樣品無法進一步評估該缺陷是否會對器件或者電路有影響。
技術實現思路
本專利技術的目的在于，提供一種測試樣品的制備方法，所述測試樣品既可以進行透射電子顯微鏡觀察，也可以用納米探針分析電壓-電流特性。為解決上述技術問題，本專利技術提供一種測試樣品的制備方法，包括：提供一樣品，所述樣品具有正面以及與所述正面相對的背面，所述樣品包括襯底、柵極、介質層、多個栓塞，所述襯底位于所述背面的一側，所述襯底面向所述正面的一側具有阱區，所述阱區中設置有源極區、漏極區和體區，所述柵極位于所述襯底面向所述正面的一側，所述介質層位于所述襯底面向所述正面的一側，所述介質層覆蓋所述襯底和柵極，所述栓塞位于所述介質層中，多個所述栓塞分別導通所述柵極、源極區、漏極區和體區；對所述樣品的正面進行剝離至露出所述栓塞；對所述樣品進行截面研磨工藝，暴露出所述樣品的一縱截面；以及分別對所述樣品的正面以及背面進行細拋，對所述正面細拋至所述阱區上方，對所述背面細拋至所述阱區的下方，以得到所述測試樣品，所述測試樣品的厚度小于1.5μm。進一步的，在所述測試樣品的制備方法中，在對所述樣品進行截面研磨工藝之前，所述制備方法還包括：在剝離后所述樣品的正面確定一目標地址。進一步的，在所述測試樣品的制備方法中，對所述樣品進行截面研磨工藝后，所述縱截面具所述目標地址的距離為2μm～10μm。進一步的，在所述測試樣品的制備方法中，采用聚焦離子束對所述樣品的正面以及背面進行細拋。進一步的，在所述測試樣品的制備方法中，從所述縱截面對所述樣品的正面以及背面進行細拋，并使用掃描電子顯微鏡觀察停刀位置。進一步的，在所述測試樣品的制備方法中，所述掃描電子顯微鏡的觀察電壓為0.5KV～2KV。進一步的，在所述測試樣品的制備方法中，所述掃描電子顯微鏡的觀察電壓為1KV、1.5KV。進一步的，在所述測試樣品的制備方法中，所述測試樣品的厚度為700nm～1μm。進一步的，在所述測試樣品的制備方法中，對所述正面細拋至所述柵極上方。進一步的，在所述測試樣品的制備方法中，對所述正面細拋至所述柵極上方50nm～100nm處。進一步的，在所述測試樣品的制備方法中，所述襯底面向所述正面的一側還具有淺槽隔離，對所述背面細拋至所述淺槽隔離的下方50nm～200nm處。進一步的，在所述測試樣品的制備方法中，采用研磨工藝對所述樣品的正面進行剝離至露出所述栓塞。根據本專利技術的另一面，還提供一種測試方法，包括：提供一測試樣品，所述測試樣品采用如上任意一項所述測試樣品的制備方法得到；將所述測試樣品放到透射電子顯微鏡中，對所述測試樣品的正面進行觀察；將所述測試樣品放到一基體上，所述測試樣品的正面位于背離所述基體；以及將所述基體放到納米探針樣品臺上，使用納米探針對所述測試樣品進行測試。進一步的，在所述測試方法中，將所述測試樣品放到一基體上的步驟包括：在所述基體上制備一凹坑；將所述測試樣品放到所述凹坑中。進一步的，在所述測試方法中，所述凹坑的深度是所述測試樣品的厚度的1/4～3/4。進一步的，在所述測試方法中，所述凹坑和測試樣品均為方形，所述凹坑的長度是所述測試樣品的長度的1.1～1.3倍，所述凹坑的寬度是所述測試樣品的寬度的1.1～1.3倍。進一步的，在所述測試方法中，通過熱固性膠將所述測試樣品固定到所述凹坑中。進一步的，在所述測試方法中，所述基體的材料和所述襯底的材料相同。進一步的，在所述測試方法中，所述基體為方形，所述基體的尺寸為5mm×5mm～15mm×15mm。進一步的，在所述測試方法中，使用納米探針對所述測試樣品進行測試時，所述納米探針分別接觸與所述源極區、漏極區和體區相導通的栓塞；或，對所述正面細拋至所述柵極上方，所述納米探針分別接觸與所述柵極、源極區、漏極區和體區相導通的栓塞。與現有技術相比，本專利技術提供的測試樣品的制備方法以及測試方法具有以下優點：在本專利技術提供的測試樣品的制備方法中，先提供一樣品，所述樣品具有正面以及與所述正面相對的背面，所述樣品包括襯底、柵極、介質層、多個栓塞，所述襯底位于所述背面的一側，所述襯底面向所述正面的一側具有阱區，所述阱區中設置有源極區、漏極區和體區，所述柵極位于所述襯底面向所述正面的一側，所述介質層位于所述襯底面向所述正面的一側，所述介質層覆蓋所述襯底和柵極，所述栓塞位于所述介質層中，多個所述栓塞分別導通所述柵極、源極區、漏極區和體區；然后，對所述樣品的正面進行剝離至露出所述栓塞；接著，對所述樣品進行截面研磨工藝，暴露出所述樣品的一縱截面；之后，分別對所述樣品的正面以及背面進行細拋，對所述正面細拋至所述阱區上方，對所述背面細拋至所述阱區的下方，以得到所述測試樣品，所述測試樣品的厚度小于1.5μm。由于所述測試樣品的厚度小于1.5μm，所以，所述測試樣品可以放入透射電子顯微鏡中進行觀察；并且，在所述測試樣品中保留了所述源極區、漏極區和體區相導通的栓塞，所述測試樣品還可以也用納米探針分析電壓-電流特性。附圖說明圖1為本專利技術中一實施例測試樣品的制備方法的流程圖；圖2為本專利技術中一實施例測試樣品的制備方法的流程圖；圖3-圖8為本專利技術一實施例的測試樣品在制備過程中的示意圖；圖9為本專利技術中一實施例測試樣品放置在所述基體上的示意圖。具體實施方式現有技術中的TEM的樣品為薄片樣品，在進行TEM觀察看，所述薄片樣品不能在進行納米探針的測試。專利技術人對現有技術研究發現，常見的器件都是四端器件，只要柵極、源極區、漏極區和體區的結構完整，那么該器件的電壓-電流特性就可以進行分析；而對于分析PN結電壓-電流特性的情況，只要保證源極區、漏極區和體區的結構完整即可。專利技術人進一步研究發現，如果TEM的樣品可以保證柵極、源極區、漏極區和體區的結構完整，那么TEM的樣品則可以使用納米探針檢測電壓-電流特性。但是TEM的樣品不能太厚，否則TEM的電子無法穿透所述TEM的樣品。如果所述測試樣品的厚度小于1.5μm，則測試樣品可以放入透射電子顯微鏡中進行觀察。根據上述研究，本專利技術的核心思想在于，提供一種測試樣品的制備方法，如圖1所示，包括：步驟S11、提供一樣品，所述樣品具有正面以及與所述正面相對的背面，所述樣品包括襯底、柵極、介質層、多個栓塞，所述襯底位于所述背面的一側，所述襯底面向所述正面的一側具有阱區，所述阱區中設置有源極區、漏極區和體區，所述柵極位于所述襯底面向本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種測試樣品的制備方法，其特征在于，包括：提供一樣品，所述樣品具有正面以及與所述正面相對的背面，所述樣品包括襯底、柵極、介質層、多個栓塞，所述襯底位于所述背面的一側，所述襯底面向所述正面的一側具有阱區，所述阱區中設置有源極區、漏極區和體區，所述柵極位于所述襯底面向所述正面的一側，所述介質層位于所述襯底面向所述正面的一側，所述介質層覆蓋所述襯底和柵極，所述栓塞位于所述介質層中，多個所述栓塞分別導通所述柵極、源極區、漏極區和體區；對所述樣品的正面進行剝離至露出所述栓塞；對所述樣品進行截面研磨工藝，暴露出所述樣品的一縱截面；以及分別對所述樣品的正面以及背面進行細拋，對所述正面細拋至所述阱區上方，對所述背面細拋至所述阱區的下方，以得到所述測試樣品，所述測試樣品的厚度小于1.5μm。

【技術特征摘要】
1.一種測試樣品的制備方法，其特征在于，包括：提供一樣品，所述樣品具有正面以及與所述正面相對的背面，所述樣品包括襯底、柵極、介質層、多個栓塞，所述襯底位于所述背面的一側，所述襯底面向所述正面的一側具有阱區，所述阱區中設置有源極區、漏極區和體區，所述柵極位于所述襯底面向所述正面的一側，所述介質層位于所述襯底面向所述正面的一側，所述介質層覆蓋所述襯底和柵極，所述栓塞位于所述介質層中，多個所述栓塞分別導通所述柵極、源極區、漏極區和體區；對所述樣品的正面進行剝離至露出所述栓塞；對所述樣品進行截面研磨工藝，暴露出所述樣品的一縱截面；以及分別對所述樣品的正面以及背面進行細拋，對所述正面細拋至所述阱區上方，對所述背面細拋至所述阱區的下方，以得到所述測試樣品，所述測試樣品的厚度小于1.5μm。2.如權利要求1所述測試樣品的制備方法，其特征在于，在對所述樣品進行截面研磨工藝之前，所述制備方法還包括：在剝離后所述樣品的正面確定一目標地址。3.如權利要求2所述測試樣品的制備方法，其特征在于，對所述樣品進行截面研磨工藝后，所述縱截面具所述目標地址的距離為2μm～10μm。4.如權利要求1至3中任意一項所述測試樣品的制備方法，其特征在于，采用聚焦離子束對所述樣品的正面以及背面進行細拋。5.如權利要求4所述測試樣品的制備方法，其特征在于，從所述縱截面對所述樣品的正面以及背面進行細拋，并使用掃描電子顯微鏡觀察停刀位置。6.如權利要求5所述測試樣品的制備方法，其特征在于，所述掃描電子顯微鏡的觀察電壓為0.5KV～2KV。7.如權利要求6所述測試樣品的制備方法，其特征在于，所述掃描電子顯微鏡的觀察電壓為1KV、1.5KV。8.如權利要求1所述測試樣品的制備方法，其特征在于，所述測試樣品的厚度為700nm～1μm。9.如權利要求1所述測試樣品的制備方法，其特征在于，對所述正面細拋至所述柵極上方。10.如權利要求9所述測試樣品的制備...

【專利技術屬性】
技術研發人員：盧勤，湯光敏，張順勇，高慧敏，
申請(專利權)人：武漢新芯集成電路制造有限公司，
類型：發明
國別省市：湖北;42