一種平面tem樣品的制備方法
【專利摘要】一種平面TEM樣品的制備方法，包括：步驟S1：將樣品之截面制備至接近目標(biāo)區(qū)域；步驟S2：將樣品以截面為上，呈縱向放入聚焦離子束系統(tǒng)；步驟S3：根據(jù)位于硅化物之面向硅基襯底一側(cè)的多晶硅厚度，控制聚焦離子束之電壓，將所述多晶硅切割至預(yù)設(shè)剩余厚度，并使得預(yù)設(shè)剩余厚度之多晶硅恰好全部非晶化；步驟S4：對(duì)樣品之異于非晶化的一側(cè)進(jìn)行背減至平面TEM樣品厚度；步驟S5：完成平面TEM樣品的制備。本發(fā)明通過(guò)控制聚焦離子束之電壓，將多晶硅切割至預(yù)設(shè)剩余厚度，并使得在聚焦離子束之電壓下，預(yù)設(shè)剩余厚度之多晶硅恰好全部非晶化，故基于多晶硅之雜亂的晶粒襯度影響硅基襯底上晶體管溝道中晶格缺陷的判斷之缺陷便可避免。
【專利說(shuō)明】
一種平面TEM樣品的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種平面TEM樣品的制備方法?！颈尘凹夹g(shù)】
[0002]透射電子顯微鏡(Transmiss1n Electron Microscope，TEM)在包括集成電路的各個(gè)領(lǐng)域都有著極為廣泛，且越來(lái)越重要的應(yīng)用，而聚焦離子束(FIB)制樣則是半導(dǎo)體領(lǐng)域最為主要的TEM樣品制備的手段。
[0003]在半導(dǎo)體技術(shù)領(lǐng)域，除了截面TEM樣品，更多的時(shí)候需要做平面的TEM分析，且平面 TEM的樣品亦同樣采用FIB來(lái)完成。例如，M0S器件，其包括單晶的硅基襯底和柵氧層上的多晶硅柵極，晶體管溝道中的晶格缺陷一般多使用平面TEM的方式來(lái)分析。
[0004]作為本領(lǐng)域技術(shù)人員，容易知曉地，傳統(tǒng)的平面TEM樣品之制備方式雖然可以避免重金屬材質(zhì)硅化物對(duì)于溝道/AA形貌的影響，但對(duì)于觀測(cè)晶體管溝道中的晶格缺陷效果很差，因?yàn)樵谄矫鎀EM樣品成像時(shí)，多晶硅之雜亂的晶粒襯度會(huì)極大的影響硅基襯底上晶體管溝道中晶格缺陷的判斷。
[0005]故針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題，本案設(shè)計(jì)人憑借從事此行業(yè)多年的經(jīng)驗(yàn)，積極研究改良，于是有了本發(fā)明一種平面TEM樣品的制備方法。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中，傳統(tǒng)的平面TEM樣品之制備方式雖然可以避免重金屬材質(zhì)硅化物對(duì)于溝道/AA形貌的影響，但對(duì)于觀測(cè)晶體管溝道中的晶格缺陷效果很差等缺陷提供一種平面TEM樣品的制備方法。
[0007]為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明之目的，本發(fā)明提供一種平面TEM樣品的制備方法，所述平面TEM樣品的制備方法，包括:
[0008]執(zhí)行步驟S1:將樣品之截面制備至接近目標(biāo)區(qū)域；
[0009]執(zhí)行步驟S2:將截面已制備至接近目標(biāo)區(qū)域的樣品，以截面為上，呈縱向放入聚焦咼子束系統(tǒng)；
[0010]執(zhí)行步驟S3:根據(jù)位于硅化物之面向硅基襯底一側(cè)的多晶硅的厚度，控制聚焦離子束之電壓，將所述多晶硅切割至預(yù)設(shè)剩余厚度，并使得在所述聚焦離子束之電壓下，所述預(yù)設(shè)剩余厚度之多晶硅恰好全部非晶化；
[0011]執(zhí)行步驟S4:對(duì)樣品之異于所述非晶化的一側(cè)進(jìn)行背減至平面TEM樣品厚度；
[0012]執(zhí)行步驟S5:完成平面TEM樣品的制備。
[0013]可選地，所述樣品之截面制備至接近目標(biāo)區(qū)域的方式為裂片或者研磨方式的其中之一。
[0014]可選地，所述截面之外側(cè)與所述目標(biāo)區(qū)域的距離為1?5M1。[0〇15] 可選地，所述預(yù)設(shè)剩余厚度為25?35nm時(shí)，所述聚焦離子束之電壓為30KV。[〇〇16] 可選地，所述預(yù)設(shè)剩余厚度為10?25nm時(shí)，所述聚焦離子束之電壓為10?20KV。
[0017]可選地，所述預(yù)設(shè)剩余厚度為5nm時(shí)，所述聚焦離子束之電壓為5KV。[〇〇18]可選地，所述預(yù)設(shè)剩余厚度為2nm時(shí)，所述聚焦離子束之電壓為2KV。[〇〇19] 可選地，所述平面TEM樣品的厚度為80?200nm。[〇〇2〇]可選地，所述平面TEM樣品用于觀測(cè)晶體管溝道中硅單晶的晶格缺陷。
[0021]綜上所述，本發(fā)明平面TEM樣品的制備方法，通過(guò)控制聚焦離子束之電壓，將所述多晶硅切割至預(yù)設(shè)剩余厚度，并使得在所述聚焦離子束之電壓下，所述預(yù)設(shè)剩余厚度之多晶硅恰好全部非晶化，故基于所述多晶硅之雜亂的晶粒襯度影響硅基襯底上晶體管溝道中晶格缺陷的判斷之缺陷便可避免?！靖綀D說(shuō)明】[〇〇22]圖1所示為本發(fā)明平面TEM樣品的制備方法之流程圖；[〇〇23]圖2(a)?圖2(e)所示為本發(fā)明平面TEM樣品之制備階段性示意圖。【具體實(shí)施方式】
[0024]為詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明創(chuàng)造的技術(shù)內(nèi)容、構(gòu)造特征、所達(dá)成目的及功效，下面將結(jié)合實(shí)施例并配合附圖予以詳細(xì)說(shuō)明。
[0025]透射電子顯微鏡(Transmiss1n Electron Microscope，TEM)在包括集成電路的各個(gè)領(lǐng)域都有著極為廣泛，且越來(lái)越重要的應(yīng)用，而聚焦離子束(FIB)制樣則是半導(dǎo)體領(lǐng)域最為主要的TEM樣品制備的手段。[〇〇26]在半導(dǎo)體技術(shù)領(lǐng)域，除了截面TEM樣品，更多的時(shí)候需要做平面的TEM分析，且平面 TEM的樣品亦同樣采用FIB來(lái)完成。例如，M0S器件，其包括單晶的硅基襯底和柵氧層上的多晶硅柵極，晶體管溝道中的晶格缺陷一般多使用平面TEM的方式來(lái)分析。
[0027]作為本領(lǐng)域技術(shù)人員，容易知曉地，傳統(tǒng)的平面TEM樣品之制備方式雖然可以避免重金屬材質(zhì)硅化物對(duì)于溝道/AA形貌的影響，但對(duì)于觀測(cè)晶體管溝道中的晶格缺陷效果很差，因?yàn)樵谄矫鎀EM樣品成像時(shí)，多晶硅之雜亂的晶粒襯度會(huì)極大的影響硅基襯底上晶體管溝道中晶格缺陷的判斷。[〇〇28]請(qǐng)參閱圖1，圖1所示為本發(fā)明平面TEM樣品的制備方法之流程圖。所述平面TEM樣品的制備方法，包括:
[0029]執(zhí)行步驟S1:將樣品之截面制備至接近目標(biāo)區(qū)域；
[0030]執(zhí)行步驟S2:將截面已制備至接近目標(biāo)區(qū)域的樣品，以截面為上，呈縱向放入聚焦咼子束系統(tǒng)；[0031 ]執(zhí)行步驟S3:根據(jù)位于硅化物之面向硅基襯底一側(cè)的多晶硅的厚度，控制聚焦離子束之電壓，將所述多晶硅切割至預(yù)設(shè)剩余厚度，并使得在所述聚焦離子束之電壓下，所述預(yù)設(shè)剩余厚度之多晶硅恰好全部非晶化；[〇〇32]執(zhí)行步驟S4:對(duì)樣品之異于所述非晶化的一側(cè)進(jìn)行背減至平面TEM樣品厚度；[〇〇33]執(zhí)行步驟S5:完成平面TEM樣品的制備。[〇〇34]為了更直觀的揭露本發(fā)明之技術(shù)方案，凸顯本發(fā)明之有益效果，現(xiàn)結(jié)合【具體實(shí)施方式】，對(duì)所述平面TEM樣品的制備方法和原理進(jìn)行闡述。在【具體實(shí)施方式】中，所述平面TEM樣品的制備之各工藝參數(shù)等僅為列舉，不應(yīng)視為對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案的限制。
[0035]請(qǐng)參閱圖2(a)?圖2(e)，并結(jié)合參閱圖1，圖2(a)?圖2(e)所示為本發(fā)明平面TEM 樣品之制備階段性示意圖。所述平面TEM樣品的制備方法，包括:[〇〇36]執(zhí)行步驟S1:將樣品10之截面11制備至接近目標(biāo)區(qū)域12;
[0037]其中，所述樣品10之功能層包括但不限于硅基襯底101、淺溝槽隔離102、柵氧層 103、多晶硅104、間隔物105、硅化物106,及其上層金屬線107等。具體地，所述樣品10之截面 11制備至接近目標(biāo)區(qū)域12的方式為裂片或者研磨方式的其中之一。所述截面11之外側(cè)111 與所述目標(biāo)區(qū)域12的距離為1?5mi。[〇〇38]執(zhí)行步驟S2:將截面11已制備至接近目標(biāo)區(qū)域12的樣品10,以截面11為上，呈縱向放入聚焦離子束系統(tǒng)(未圖示)；[0039 ] 執(zhí)行步驟S3:根據(jù)位于硅化物106之面向硅基襯底101—側(cè)的多晶硅104的厚度，控制聚焦離子束之電壓，將所述多晶硅104切割至預(yù)設(shè)剩余厚度X，并使得在所述聚焦離子束之電壓下，所述預(yù)設(shè)剩余厚度x之多晶硅104恰好全部非晶化；
[0040]執(zhí)行步驟S4:對(duì)樣品10之異于所述非晶化的一側(cè)進(jìn)行背減至TEM樣品13厚度；[〇〇411執(zhí)行步驟S5:完成TEM樣品13的制備。[〇〇42] 非限制性地，所述TEM樣品13的厚度為80?200nm。所述TEM樣品13用于觀測(cè)晶體管溝道中硅單晶的晶格缺陷。[〇〇43]明顯地，在所述步驟S3中，根據(jù)位于硅化物106之面向硅基襯底101—側(cè)的多晶硅 104的厚度，控制聚焦離子束之電壓，將所述多晶硅104切割至預(yù)設(shè)剩余厚度X，并使得在所述聚焦離子束之電壓下，所述預(yù)設(shè)剩余厚度x之多晶硅104恰好全部非晶化。故，基于所述多晶硅104之雜亂的晶粒襯度影響硅基襯底101上晶體管溝道中晶格缺陷的判斷之缺陷便可避免。即，所述預(yù)設(shè)剩余厚度x之多晶硅104恰好全部非晶化，便可清楚的分辨和觀測(cè)晶體管溝道中存在的位錯(cuò)缺陷，為失效分析提供強(qiáng)有力的證據(jù)。
[0044]作為具體的實(shí)施方式，更優(yōu)選地，所述預(yù)設(shè)剩余厚度為25?35nm時(shí)，所述聚焦離子束之電壓為30KV。所述預(yù)設(shè)剩余厚度為10?25nm時(shí)，所述聚焦離子束之電壓為10?20KV。所述預(yù)設(shè)剩余厚度為5nm時(shí)，所述聚焦離子束之電壓為5KV。所述預(yù)設(shè)剩余厚度為2nm時(shí)，所述聚焦離子束之電壓為2KV。
[0045]綜上所述，本發(fā)明平面TEM樣品的制備方法，通過(guò)控制聚焦離子束之電壓，將所述多晶硅切割至預(yù)設(shè)剩余厚度，并使得在所述聚焦離子束之電壓下，所述預(yù)設(shè)剩余厚度之多晶硅恰好全部非晶化，故基于所述多晶硅之雜亂的晶粒襯度影響硅基襯底上晶體管溝道中晶格缺陷的判斷之缺陷便可避免。
[0046]本領(lǐng)域技術(shù)人員均應(yīng)了解，在不脫離本發(fā)明的精神或范圍的情況下，可以對(duì)本發(fā)明進(jìn)行各種修改和變型。因而，如果任何修改或變型落入所附權(quán)利要求書(shū)及等同物的保護(hù)范圍內(nèi)時(shí)，認(rèn)為本發(fā)明涵蓋這些修改和變型。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種平面TEM樣品的制備方法，其特征在于，所述平面TEM樣品的制備方法，包括:執(zhí)行步驟S1:將樣品之截面制備至接近目標(biāo)區(qū)域；執(zhí)行步驟S2:將截面已制備至接近目標(biāo)區(qū)域的樣品，以截面為上，呈縱向放入聚焦離子 束系統(tǒng)；執(zhí)行步驟S3:根據(jù)位于硅化物之面向硅基襯底一側(cè)的多晶硅的厚度，控制聚焦離子束 之電壓，將所述多晶硅切割至預(yù)設(shè)剩余厚度，并使得在所述聚焦離子束之電壓下，所述預(yù)設(shè) 剩余厚度之多晶硅恰好全部非晶化；執(zhí)行步驟S4:對(duì)樣品之異于所述非晶化的一側(cè)進(jìn)行背減至平面TEM樣品厚度；執(zhí)行步驟S5:完成平面TEM樣品的制備。2.如權(quán)利要求1所述平面TEM樣品的制備方法，其特征在于，所述樣品之截面制備至接 近目標(biāo)區(qū)域的方式為裂片或者研磨方式的其中之一。3.如權(quán)利要求1所述平面TEM樣品的制備方法，其特征在于，所述截面之外側(cè)與所述目 標(biāo)區(qū)域的距離為1?5M1。4.如權(quán)利要求1所述平面TEM樣品的制備方法，其特征在于，所述預(yù)設(shè)剩余厚度為25? 35nm時(shí)，所述聚焦離子束之電壓為30KV。5.如權(quán)利要求1所述平面TEM樣品的制備方法，其特征在于，所述預(yù)設(shè)剩余厚度為10? 25nm時(shí)，所述聚焦離子束之電壓為10?20KV。6.如權(quán)利要求1所述的平面TEM樣品的制備方法，其特征在于，所述預(yù)設(shè)剩余厚度為5nm 時(shí)，所述聚焦離子束之電壓為5KV。7.如權(quán)利要求1所述平面TEM樣品的制備方法，其特征在于，所述預(yù)設(shè)剩余厚度為2nm 時(shí)，所述聚焦離子束之電壓為2KV。8.如權(quán)利要求1所述平面TEM樣品的制備方法，其特征在于，所述平面TEM樣品的厚度為 80?200nm。9.如權(quán)利要求1所述平面TEM樣品的制備方法，其特征在于，所述平面TEM樣品用于觀測(cè) 晶體管溝道中硅單晶的晶格缺陷。
【文檔編號(hào)】G01N1/28GK106018022SQ201610327914
【公開(kāi)日】2016年10月12日
【申請(qǐng)日】2016年5月17日
【發(fā)明人】陳強(qiáng), 邱燕蓉
【申請(qǐng)人】上海華力微電子有限公司