[发明专利]制备透射电子显微镜样品的方法

说明书

技术领域

本发明涉及集成电路和用于半导体器件制造的工艺。特别地，本发明提供了一种在集成电路器件制造中处理透射电子显微镜样品的方法和器件。但是应该认识到，本发明的适用范围要广泛得多。

背景技术

集成电路已经将在单个硅片上制造的互连器件由几个发展到数百万个。目前，集成电路所提供的性能及复杂程度已远远超过了最初所想象的。为了提高复杂度和电路密度(即，在给定的芯片面积上能够封装的器件数量)，最小的特征尺寸，也就是公知的器件“几何形状”，已经随着集成电路的发展变得更小。

增加电路密度不仅提高了集成电路的复杂度和性能，而且为用户提供了较低的成本。一套集成电路生产设备可能要花费几亿甚至几十亿美元。每个生产设备都有一定的晶片生产量，而且每个晶片上都要有一定数量的集成电路。因此，通过把一个集成电路上的各个器件做得更小，就可以在每一个晶片上做更多的器件，这样可以增加生产设备的产量。使器件变小是一件非常具有挑战性的事，因为在集成电路制造的每一个工艺流程都有限制。也就是说，一个给定的工艺都有一个特征尺寸的下限，一旦低于这个下限，制造工艺或者器件的版图就需要修改。另外，随着对器件的速度要求越来越高，制造工艺的限制也与现有的工艺以及材料有关。而且，随着器件尺寸变得越来越小，特定的分析技术经常会失效，不能被有效应用。

一个基于给定特征尺寸限制分析过程的例子是采用透射电子显微镜(TEM)分析集成电路器件和集成电路器件结构。这种透射电子显微镜分析技术通常依赖于样品准备以制作出“薄”且能够使用电子源成像的精确结构。随着器件特征尺寸越来越小，这种透射电子显微镜的样品准备变得难以执行。当特定器件的特征尺寸变得非常小时，难以获得精确的TEM图片。本说明书并且更具体地在下面将更详细地介绍现有TEM分析技术的这些以及其他局限。

综上，需要一种改进的加工半导体器件的技术。

发明内容

根据本发明，提供了加工集成电路以制造半导体器件的技术。特别地，本发明提供了一种在集成电路器件制造中处理透射电子显微镜样品的方法和器件。但是应该认识到，本发明的适用范围要广泛得多。

在一个具体的实施例中，本发明提供了一种用于集成电路制造的样品分析的方法，比如通常被称为DRAM的动态随机存储器。该方法也提供具有厚度、宽度和长度的集成电路芯片。在一个具体实施例中，所述集成芯片具有穿过所述厚度的部分的至少一个伸长结构，所述伸长结构垂直于所述宽度和长度。在一个具体实施例中，所述伸长结构具有结构宽度和结构长度，所述结构长度穿过所述厚度的竖直部分而延伸。所述方法包括以沿垂直于所述结构长度的方向的方式从所述厚度的部分去除一所述集成电路芯片的薄片。在一个具体实施例中，所述薄片沿着所述结构长度的方向穿过整个的所述一个伸长结构，以使得提供所述伸长结构的所述薄片的厚度的部分具有基本均匀的样品厚度。这个方法还包括使用透射电子显微镜来采集所述薄片的部分一个或多个图像。

在一个可替代的具体的实施例中，本发明提供了一种用于集成电路制造的样品分析的方法，所述方法包括提供具有厚度、宽度和长度的集成电路芯片，所述集成电路芯片具有多个沿厚度方向的伸长结构，所述伸长结构垂直于所述长度和宽度，每个伸长结构具有结构宽度和结构长度，所述结构长度穿过所述厚度的竖向部分而延伸。所述方法包括以沿垂直于每个伸长结构的方向的方式从所述厚度的部分去除一所述集成电路芯片的薄片，所述薄片沿着每个结构长度穿过每个整个的伸长结构，以使得每个伸长结构具有基本均匀的样品厚度。本方法包括使用透射电子显微镜采集透过所述薄片的部分的一个或多个图像。

通过本发明可以获得很多胜过传统技术的益处。例如，本技术提供了一种基于现有技术的简单可行的方法。在一些实施例中，所述方法提高了用于TEM分析的样品的分辨率。另外，所述方法提供了与现有工艺技术相兼容的工艺，无需对现有设备和工艺作本质修改。更适宜地，根据一个具体的实施例，本发明提供了一种改进的阵列布局形成的动态随机存储器的TEM样品。依赖于该实施例，可以获得一个或多个益处。本说明书和下文将更详细地介绍这些以及其他益处。

上述所公开的样品分析的方法提供了一种基于现有技术简单可行的方法，由于运用传统方法所得的切片往往会出现上薄下厚，导致伸长结构下端的较厚区域无法获得清晰的透射电子显微镜图片。本发明的方法是沿垂直于结构长度的方向切下样品，所获得的样品的上、中、下厚度基本均匀，采用电子显微镜能够清晰地看到样品内的整个伸长结构的内部结构，获得的信息比较全面，从而有利于技术人员获取足够的信息进行下一步分析。