[发明专利]一种透射电子显微镜观测样品制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体制造技术和材料分析领域，特别涉及一种透射电子显微镜观测样品制备方法。

背景技术

在光学显微镜下无法看清小于0.2μm的细微结构，这些结构称为亚显微结构或超微结构。要想看清这些结构，就必须选择波长更短的光源，以提高显微镜的分辨率。由于电子束的波长要比可见光和紫外光短得多，透射电子显微镜(transmission electron microscope，TEM)以电子束作为光源，用电磁场作透镜，将经过加速和聚集的电子束投射到非常薄的样品上，电子与样品中的原子碰撞而改变方向，从而产生立体角散射。散射角的大小与样品的密度、厚度相关，因此可以形成明暗不同的影像。目前TEM的分辨力可达0.2nm。由于电子束的穿透力很弱，因此用于电镜的样品必须制成厚度约50nm～100nm左右的超薄切片。同时，由于电子束穿不透由玻璃等制成的样品承载台，因而制作好的样品通常被放置为具有网格的样品观测载网上作电镜观察。

请结合参阅图1a至图1c，图1a至图1c为现有技术的透射电子显微镜观测样品制备方法示意图。首先，如图1a和图1b所示，使用聚焦离子束(FIB)1在半导体器件2的正面或侧面切割出厚度小于100nm的样品3；接着，如图1b所示，在微型操作手的控制下.将尖端直径为0.2～0.5um的玻璃棒4靠近样品3，由于玻璃棒4尖端的静电作用，样品3脱离半导体器件2，被吸引到玻璃棒4的尖端上；然后，如图1c所示，通过玻璃棒4将样品3放到具有网格的样品观测载网5上；最后，将样品观测载网5连同样品3放入透射电子显微镜中进行电镜观察。

将采用上述现有技术制备透射电子显微镜的观测样品时，采用玻璃棒4将样品3吸附放置于样品观测载网5上时，样品3从玻璃棒4上掉落的风险很大，必须由技术熟练的人员操作才能完成。同时，将样品3放置于样品观测载网5上后，通过透射电子显微镜进行观测时仍然存在样品3从在样品观测载网5上掉落的问题。当样品3连同样品观测载网5一同被放置在透射电子显微镜的样品杆上后，往往需要将样品3连同样品观测载网5旋转一定的角度再进行观测，而在这一旋转过程中，由于样品观测载网5的粘附力不足，样品3有时依然会从样品观测载网上掉落，此时通过透射电子显微镜进行观测时会发现无法找到观测样品，这样观测人员就不得不重新制备观测样品。因此，现有的透射电子显微镜的观测样品制备方法耗费的时间长，成功率和效率低且成本较大。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种透射电子显微镜观测样品制备方法，以提高透射电子显微镜的观测样品制备的效率，减少样品制备的时间和成本。

为解决上述技术问题，本发明提供一种透射电子显微镜观测样品制备方法，提供一半导体器件，所述半导体器件包括衬底和位于所述衬底上的图形层，其特征在于，包括以下步骤：

在所述图形层的表面选定电镜观测区域，去除同所述电镜观测区域一边相邻的图形层及衬底，暴露出所述电镜观测区域该边的图像层截面和衬底层截面；

去除所述半导体器件衬底的大部分，保留5um至15um厚度的衬底；

对所述电镜观测区域内的衬底进行削切，形成一贯通槽，所述贯通槽在所述图形层至所述衬底的方向贯通于所述衬底内；

对与所述贯通槽相邻的所述暴露出的电镜观测区域一边的图形层截面进行削切，使得所述图形层截面上的需观测图层上包括无其他图层和衬底在该图层的前后对该图层进行遮挡的特定部分，所述各图层的特定部分共同构成图形层观测区；

对所述半导体器件进行削切，使得包含所述图形层观测区的器件尺寸符合透射电子显微镜的样品尺寸要求，形成透射电子显微镜观测样品。

可选的，所述去除同所述电镜观测区域一边相邻的图形层及衬底的方法为对所述半导体器件的一个侧面进行机械研磨。

可选的，在进行所述机械研磨之前，在所述半导体器件上与进行机械研磨的侧面相对的另一侧面上粘附一T型研磨夹具，完成研磨后，去除所述T型研磨夹具。

可选的，所述去除所述半导体器件的衬底的方法为对所述半导体器件的衬底进行机械研磨。

可选的，进行所述机械研磨前，首先在紧邻所述电镜观测区域的所述图形层的表面粘附一半圆铜环；其次在所述半圆铜环上粘附一玻璃板；最后在所述玻璃板上再粘附一T型研磨夹具，完成所述机械研磨后，去除所述玻璃板及所述T型研磨夹具。

可选的，所述对所述电镜观测区域内的衬底进行削切，形成一贯通槽的方法为采用聚焦离子束对所述电镜观测区域内的衬底进行削切，形成所述贯通槽。