[发明专利]FIB倒切制备TEM样品的方法

权利要求书

1.一种FIB倒切制备TEM样品的方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一、将薄膜样品粘接在具有FIB和电子束的双束系统的样品台上，所述薄膜样品包括半导体衬底、形成于半导体衬底正面的具有图形结构的半导体器件层和保护层，所述薄膜样品具有长方体结构，所述薄膜样品的底部表面为所述半导体衬底的底部表面，所述薄膜样品的顶部表面为所述保护层的顶部表面，所述薄膜样品包括由长和高组成的两个相对的第一侧面和第二侧面以及由宽和高组成的两个相对的第三侧面和第四侧面；所述第三侧面靠近所述样品台的一侧，所述第四侧面远离所述样品台一侧；所述样品台具有倾斜和转动的功能；

步骤二、采用FIB对所述第四侧面进行第一次刻蚀直至在所述第四侧面露出能判断所需的TEM样品的厚度的所述半导体器件层的图形结构；

步骤三、根据所述半导体器件层的图形结构并采用FIB在所述第四侧面上进行划线并刻蚀形成两条凹槽线标记，两条所述凹槽线标记都沿所述薄膜样品的高的方向且平行，两条所述凹槽线标记之间的距离为所需的所述薄膜样品的厚度，所述凹槽线标记从所述半导体器件层延伸到所述半导体衬底中；

步骤四、采用电子束电压辅助沉积工艺在所述凹槽线标记中填充金属层形成金属线标记；

步骤五、采用FIB对所述第一侧面进行第二次刻蚀，所述第二次刻蚀从第一次侧面向内对所述薄膜样品进行减薄，所述第二次刻蚀为从所述薄膜样品的底部表面向顶表面的方向进行刻蚀以消除窗帘效应，所述第二次刻蚀的终点位置由靠近所述第一侧面的一根所述金属线标记确定；

步骤六、采用FIB对所述第二侧面进行第三次刻蚀，所述第三次刻蚀从第二次侧面向内对所述薄膜样品进行减薄，所述第三次刻蚀为从所述薄膜样品的底部表面向顶表面的方向进行刻蚀以消除窗帘效应，所述第三次刻蚀的终点位置由靠近所述第二侧面的另一根所述金属线标记确定；由所述第二次刻蚀和所述第三次刻蚀都完成后的所述薄膜样品组成TEM样品。

2.如权利要求1所述的FIB倒切制备TEM样品的方法，其特征在于：步骤一中所述薄膜样品的宽度作为厚度，所述薄膜样品的厚度为500nm以上。

3.如权利要求2所述的FIB倒切制备TEM样品的方法，其特征在于：所述薄膜样品通过对所述半导体衬底组成的晶圆进行切割和减薄工艺得到。

4.如权利要求3所述的FIB倒切制备TEM样品的方法，其特征在于：所述晶圆的直径为6英寸、8英寸和12英寸以上的尺寸中的一种。

5.如权利要求2所述的FIB倒切制备TEM样品的方法，其特征在于：所述TEM样品的厚度为100nm以下。

6.如权利要求5所述的FIB倒切制备TEM样品的方法，其特征在于：所述TEM样品的厚度为30nm以下。

7.如权利要求1所述的FIB倒切制备TEM样品的方法，其特征在于：步骤一中使用在线样品提取装置将所述薄膜样品挑起并粘接在所述样品台上。

8.如权利要求7所述的FIB倒切制备TEM样品的方法，其特征在于：所述在线样品提取装置包括探针。

9.如权利要求7所述的FIB倒切制备TEM样品的方法，其特征在于：所述样品台包括格栅，所述格栅上包括立柱，所述薄膜样品粘接在所述立柱上。

10.如权利要求1所述的FIB倒切制备TEM样品的方法，其特征在于：步骤二中的所述第一次刻蚀采用30keV的离子束进行刻蚀，在所述第一次刻蚀的30keV的离子束刻蚀之前还包括进行离子束清洗的步骤，离子束清洗的电压为5keV或2keV。

11.如权利要求1所述的FIB倒切制备TEM样品的方法，其特征在于：步骤三中采用30keV电压以及1pA电流的离子束进行划线形成所述凹槽线标记。