[发明专利]TEM平面样品的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体检测技术领域，特别涉及一种TEM平面样品的制备方法。

背景技术

随着半导体制造工艺的发展，半导体器件的关键尺寸越来越小。薄膜的填充能力对于45nm以及更先进的工艺来说，成为了一个挑战。薄膜的填充能力的提高也依赖于薄膜分析技术的改进。近年来，电子显微分析技术的长足发展，为研究薄膜材料的微观状态提供了众多的分析测试手段。其中，透射电子显微镜（TEM）是最常用薄膜分析设备之一。

透射电子显微镜（TEM）的工作原理是，将需要检测的样品以切割、研磨、离子减薄等方式制成适合观察的TEM样品，然后将TEM样品放入TEM观测室，利用高压加速的电子束照射TEM样品，通过一系列电磁透镜将穿过样品的电子信号放大成像，然后进行分析。透射电子显微镜（TEM）的放大倍数可达几十万倍，分辨率一般在0.2～0.3nm，非常适合于研究和观察薄膜材料的微观结构形貌。

透射电子显微镜（TEM）一般通过截面样品来观察和分析薄膜的填充能力，截面样品是用于观察薄膜生长的截面，一个截面样品就可以实现不同深度的连续观察，可以得到薄膜厚度、结构、生长缺陷等信息。但是，通过截面样品来观察和分析薄膜的填充能力也是有局限性的，比如，由于一个样品只能观察一个截面，分析区域比较小；由于样品存在一定厚度，观察时会出现叠影影响观察，比如，发现有空洞的时候难以判断空洞的具体位置。

发明内容

本发明的目的在于提供一种TEM平面样品的制备方法，以解决现有的TEM截面样品存在分析局限性的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供一种TEM平面样品的制备方法，所述TEM平面样品的制备方法包括：

提供一晶片，所述晶片包括基底和半导体器件层；

在所述半导体器件层的上面涂布有机物薄膜；

切割涂布有有机物薄膜的晶片形成待测样品；

与涂有有机物薄膜的表面相邻的一表面形成保护层；

对所述待测样品执行离子减薄，形成TEM平面样品。

优选的，在所述的TEM平面样品的制备方法中，所述有机物薄膜的厚度是500～700nm。

优选的，在所述的TEM平面样品的制备方法中，所述有机物薄膜含碳。

优选的，在所述的TEM平面样品的制备方法中，所述保护层的材料是Pt或者W。

优选的，在所述的TEM平面样品的制备方法中，所述离子减薄包括离子束粗切、U型切割和离子束细切；

其中，所述离子束粗切是指从涂布有有机物薄膜的表面相对的一表面，对所述待测样品进行离子轰击，形成具有凹坑的样品。

优选的，在所述的TEM平面样品的制备方法中，所述凹坑的数量为一个。

优选的，在所述的TEM平面样品的制备方法中，所述凹坑的位置靠近待测样品的中心。

优选的，在所述的TEM平面样品的制备方法中，所述U型切割保留靠近保护层的部分侧面。

优选的，在所述的TEM平面样品的制备方法中，所述离子束细切包括第一侧面切割和第二侧面切割。

在本发明提供的TEM平面样品的制备方法中，通过在样品上覆盖一定厚度的有机物薄膜，避免样品制备过程中形成保护层的材料（Pt或W）溅到样品上，影响样品的观测。由此，平面样品可以得到清晰的TEM图像，实现了用平面样品观察和分析薄膜填充能力的目的，弥补了现有技术中截面样品的分析局限性。

附图说明

图1是传统方式制备的TEM平面样品的TEM图像；

图2是传统方式制备的TEM平面样品在保护层形成之前的结构示意图；

图3是传统方式制备的TEM平面样品在保护层形成之后的结构示意图；

图4是本发明实施例的TEM平面样品的制备方法的流程图；

图5是本发明实施例的TEM平面样品在保护层形成之前的结构示意图；

图6是本发明实施例的TEM平面样品在保护层形成之后的结构示意图；

图7是本发明实施例的TEM平面样品的TEM图像。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明提出的TEM平面样品的制备方法作进一步详细说明。根据下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。