[发明专利]透射电子显微镜样品的制备方法

说明书

本发明提供了一种透射电子显微镜样品的制备方法，将待制样的芯片样品及透射电子显微镜载网置入聚焦离子束设备内；从所述芯片样品中切割出包含目标膜层的样片，所述目标膜层上还覆盖有非目标膜层；将所述样片转移并固定至所述透射电子显微镜载网上，沿所述样片中膜层堆叠的方向切除所述非目标膜层的部分厚度；沿垂直于所述样片中膜层堆叠的方向减薄所述样片的表面，直至形成透射电子显微镜样品。本发明由于在减薄所述样片的表面之前将所述非目标膜层的部分厚度切除了，防止减薄所述样片的表面时导致所述样片扭曲变形。

技术领域

本发明涉及半导体制备技术领域，尤其涉及一种透射电子显微镜样品的制备方法。

背景技术

在半导体制造业中，有各种各样的检测设备，其中EM(Electron Microscope，电子显微镜)是用于检测组成器件的薄膜的形貌、尺寸及特性的一个重要工具。常用的EM工具包括TEM(Transmission Electron Microscope，透射电子显微镜)和SEM(Scanning ElectronMicroscope，扫描电子显微镜)。透射电子显微镜分析技术的工作原理是将需检测的样片以切割、离子减薄等方式进行减薄形成透射电子显微镜样品，然后将透射电子显微镜样品放入透射电子显微镜观测室，以高压加速的电子束照射透射电子显微镜样品，将透射电子显微镜样品形貌放大、投影到屏幕上，然后进行分析，透射电子显微镜分析的一个突出优点是具有较高的分辨率，可观测极薄薄膜的形貌及尺寸。

透射电子显微镜样品制备是透射电子显微镜分析技术中非常重要的一环，其直接影响透射电子显微镜分析结果的准确性。目前，待制样的芯片样品的目标膜层上通常都会覆盖一些非目标膜层，例如需要对Ti/TiN膜层的厚度进行透射电子显微镜分析时，Ti/TiN膜层即为目标膜层，然而Ti/TiN膜层上通常还会覆盖后段金属层，例如铝层，此时后段金属层即为非目标膜层，而非目标膜层对透射电子显微镜样品制备通常具有不利影响。

传统的透射电子显微镜样品的制备方式有两种。第一种方式是直接将待制样的芯片样品置入FIB(Focused Ion beam，聚焦离子束)设备中，在带有非目标膜层的情况下直接进行透射电子显微镜样品制备，由于非目标膜层厚度较厚，芯片样品粗切割时无法切割较薄，后续为了进一步制备较薄的透射电子显微镜样品时容易导致透射电子显微镜样品扭曲变形，这种透射电子显微镜样品难以进行透射电子显微镜分析。第二种方式是在待制样的芯片样品进入聚焦离子束设备之前，先采用诸如盐酸等腐蚀剂去除待制样的芯片样品的非目标膜层，然后再进入聚焦离子束设备中进行透射电子显微镜样品制备，这种方式腐蚀剂对非目标膜层腐蚀不可控，如果非目标膜层被完全腐蚀，目标膜层就会裸露出来被腐蚀剂损伤或者发生形变，这均会导致透射电子显微镜分析的准确性降低。

发明内容

本发明的目的在于提供一种透射电子显微镜样品的制备方法，以提高透射电子显微镜分析的准确性。

为了达到上述目的，本发明提供了一种透射电子显微镜样品的制备方法，包括：

将待制样的芯片样品及透射电子显微镜载网置入聚焦离子束设备内；

从所述芯片样品中切割出包含目标膜层的样片，所述目标膜层上还覆盖有非目标膜层；

将所述样片转移并固定至所述透射电子显微镜载网上，沿所述样片中膜层堆叠的方向切除所述非目标膜层的部分厚度；以及，

沿垂直于所述样片中膜层堆叠的方向减薄所述样片的表面，直至形成透射电子显微镜样品。

可选的，从所述芯片样品中切割出包含目标膜层的样片的步骤包括：

至少从所述芯片样品的目标区域的相对的两侧垂直向下开槽，形成从所述芯片样品的表面延伸至所述芯片样品内的凹槽，所述凹槽的底部低于所述目标膜层的底部；以及，

对所述目标区域进行U形切断，形成所述样片，所述样片的底面及一侧与所述芯片样品分离，所述样片的另一侧的至少部分与所述芯片样品连接。