[发明专利]制备TEM样品的半导体结构和方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种半导体工艺方法和结构，尤其涉及一种制备TEM样品的半导体结构和方法。

背景技术

在半导体器件的制造过程中，经常需要进行各种检测来反应半导体器件在制造过程中，或设计过程中的问题，以便及时采取措施。TEM是检测过程中的一个重要工具，透射电子显微镜（Transmission electron microscope，简称TEM），简称透射电镜，工作原理是将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响。通常电子显微镜的分辨率为0.1～0.2nm，放大倍数为几万至几百万倍，用于观察超微结构和亚显微结构。其具有较高的分辨率使得其常被用于观测极薄薄膜的形貌及尺寸，因此，在业界通常会将待测试的半导体器件的测试结构制成TEM样品后，采用TEM对其进行物性分析，以查看其工艺状况。

在现有的制备TEM样品的过程中，通常在测试结构层的上方分布有Dummy（虚设）结构，该虚设结构用于优化铜的化学机械研磨（Chemical Mechanical Polishing，简称CMP）工艺，但是正是由于该虚设结构的存在，当样品在聚焦离子束（Focused Ion Beam，简称FIB）中进行TEM制样时，位于上方的虚设结构会挡住下方的测试结构，以至于无法得到测试结构的准确位置。图1A是现有技术中TEM制样时的测试层以及上层结构的立体结构示意图；图1B是现有技术中TEM制样时的测试层以及上层结构的俯视结构示意图；图1C是现有技术中TEM制样时的测试层以及上层结构的侧视结构示意图。如图1A-1C所示，位于测试层中的测试结构2’的上方分布有多个虚设结构1’，该虚设结构1’呈不规则分布，位于该虚设结构1’下方的测试结构2’在竖直方向上被位于其上方的虚设结构1’所挡住，只能看见位于上层的虚设结构1’，而无法准确定位下层的测试结构2’的形状和位置，导致无法准确地进行TEM制样。

针对上述的问题，目前业界采用的是采用激光标记定位等方式对其进行定位，但是，该方法的精度较差，同时对器件的破坏性也较大。

中国专利（授权公告号：CN101644642B）公开了一种在聚焦离子束显微镜中进行快速样品制备的方法和装置，用于制备TEM样品架的样坯，其包括片材，所述片材包括TEM样品架模版。片材至少有一部分将TEM样品架模块与片材的其他部分相连。通过在压机中从样坯上切出TEM样品架模版而形成TEM样品架，所述切削将纳操作器末梢的针尖与所形成的TEM样品架相接合，所述探针的针尖上连接有样品，用于在TEM中进行检验。该专利仅解决了聚焦离子束显微镜中进行快速样品制备的问题，并没有涉及确定样品的测试结构位置的相关方法。

中国专利（公开号：CN102346109A）公开了一种透射电子显微镜的半导体样品的制备方法，该方法包括：在晶圆片上形成包含目标结构的样品并用FIB将样品切至1微米左右厚度，在样品底部切出一条长度至少完全隔离目标结构和晶片的横向开口；然后在目标结构上方保留保护层FIB去除样品内位于目标结构上方的晶圆片上层的半导体器件；最后将样品的两面侧壁进行细抛，直到包含目标结构区域的样品厚度满足TEM样品的要求。该专利中所公开的TEM样品制备方法主要是避免了由于目标结构与样品表面的距离引起的聚焦离子束能量损失和分布不均匀造成TEM样品厚度问题，但并未涉及如何避免上述提及的虚设结构挡住测试结构导致在进行制样时测试结构的位置确定不准确的问题的改进措施。

可见，目前对于现有技术中存在的上述问题，在业界还没有一个有效的解决方法。

发明内容

鉴于上述问题，本发明提供一种制备TEM样品的半导体结构和方法。

本发明解决技术问题所采用的技术方案为：

一种半导体结构，应用于TEM制样工艺中，所述半导体结构包括一衬底，且该衬底上设置有一测试层，所述测试层包括一测试结构，其中，所述半导体结构还包括复制层，所述复制层包括一复制结构；

所述复制结构位于所述测试结构的正上方，且该复制结构的上表面图案与该测试结构的上表面图案相同。

所述的半导体结构，其中，所述复制结构的厚度与所述测试结构的厚度相同。

所述的半导体结构，其中，所述复制层还包括虚设结构，所述虚设结构的上表面与所述复制结构的上表面位于同一平面内。

所述的半导体结构，其中，所述虚设结构的材质为金属。

所述的半导体结构，其中，所述复制结构的材质为金属。