[发明专利]用于三维（3D）半导体器件的原子探头层析成像样本制备的方法

权利要求书

1.一种用于由形成于半导体结构内的三维(3D)场效应晶体管器件进行原子探头层析成像(APT)样本制备的方法，所述方法包括：

测量3D场效应晶体管器件的电容－电压(C-V)特性；

基于测得的电容－电压(C-V)特性，识别出对应于3D场效应晶体管器件的鳍结构；

采用纳米操纵器探头顶端使所识别出的鳍结构与3D场效应晶体管器件分离；

采用具有低于大约1000eV的电压的入射聚焦离子束将分离的鳍焊接到纳米操纵器探头顶端上；以及

向焊接到纳米操纵器探头顶端的鳍的顶端施加具有低于大约1000eV的电压的入射聚焦离子束，其中，通过所述聚焦离子束修尖所述鳍的顶端。

2.根据权利要求1所述的方法，还包括：

对通过聚焦离子束修尖的鳍应用原子探头层析成像测量。

3.根据权利要求1所述的方法，其中，将所述鳍的顶端修尖为具有处于大约20nm到100nm的范围内的直径。

4.根据权利要求1所述的方法，其中，测量3D场效应晶体管器件的电容－电压(C-V)特性包括：

暴露与3D场效应晶体管器件相关的第一接触区域和第二接触区域；

将具有大约5Mhz到大约110Mhz的频率范围的高频阻抗探头耦合至阻抗分析器；

将高频阻抗探头耦合至第一原子力探头顶端和第二原子力探头顶端；

采用原子力显微镜将第一原子力探头顶端耦合至暴露的第一接触区域；

采用原子力显微镜将第二原子力探头顶端耦合至暴露的第二接触区域；以及

在阻抗分析器上测量3D场效应晶体管器件的C-V特性，所述阻抗分析器采用高频阻抗探头对3D场效应晶体管器件的第一接触区域和第二接触区域施加对应于大约5Mhz到大约110Mhz的频率范围的工作频率。

5.根据权利要求4所述的方法，还包括：

固持高频阻抗探头的XYZ操纵台，所述XYZ操纵台操纵高频阻抗探头的XYZ位置，从而通过既控制与耦合至高频阻抗的接地连接的第一电导体相关的第一物理张力，又控制与耦合至高频阻抗探头的信号导体的第二电导体相关的第二物理张力而优化针对3D场效应晶体管器件测得的C-V特性。

6.根据权利要求4所述的方法，其中，暴露所述第一接触区域和第二接触区域包括：

向在射频上工作的感应耦合氩离子源施加处于大约50eV到小于300eV的范围内的电压；

由所述氩离子源生成入射到对应于所述第一接触区域和第二接触区域的表面上的准直离子束，以实现所述表面的各个层的平面去除；以及

基于所述各个层的平面去除，利用端点检测器暴露位于所述表面下的第一接触区域和第二接触区域。

7.根据权利要求6所述的方法，其中，使所生成的准直离子束以大约3-12度的角入射到所述半导体结构的所述表面上。

8.根据权利要求6所述的方法，其中，所述射频(RF)包括1.4MHz信号。

9.根据权利要求6所述的方法，其中，所述端点探测器包括次级离子质谱(SIMS)检测器。

10.根据权利要求6所述的方法，其中，所述的各个层的平面去除包括采用选择性蚀刻六氟乙烷(C₂F₆)气体去除各氮化硅层。

11.根据权利要求6所述的方法，其中，所述的各个层的平面去除包括采用选择性蚀刻四氟甲烷(CF₄)气体去除各氧化硅层。

12.根据权利要求6所述的方法，其中，所述的各个层的平面去除包括去除各铜金属化层。

13.根据权利要求6所述的方法，其中，暴露的第一接触区域和第二接触区域包括耦合至3D场效应晶体管器件的钨柱。

14.根据权利要求1所述的方法，其中，利用C-V测量确定鳍结构中的掺杂浓度。

15.根据权利要求4所述的方法，其中，将高频阻抗探头耦合至第一电导体和第二电导体，所述第一电导体耦合至所述高频阻抗探头的接地连接，而所述第二导电体耦合至所述高频阻抗探头的信号导体。