一种透射电镜样品的制备方法及定位方法技术

本发明专利技术提供一种透镜样品的制备方法及定位方法，其中，所述制备方法制作了两道紧挨的标记：第一标记和第二标记，且第一标记设置在具有缺陷点的目标位置区域，第二标记根据第一标记位置设置，因此能够设置在距离目标位置较近的位置；所述定位方法能够依据第二标记快速准确地定位目标位置，实现缺陷失效点的精确定位，因此，本发明专利技术的制备方法及定位方法简单，成本低，能够有效实现缺陷失效点的精确定位，保证TEM样品制备的成功率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及半导体制造领域，尤其涉及一种透射电镜样品的制备方法及定位方法。
技术介绍
在半导体生产工艺中，难免会出现部分半导体器件在衬底上形成的过程中出现问题的情况，比如在淀积过程中薄膜淀积厚度不均匀。因此有必要在生产过程中对半导体器件的内部结构进行实时检验，以去除有问题的器件或器件的一部分，并找到出问题的原因，以利于后续的生产。目前常用的方法是，从衬底中提取出可供透射电镜(TEM，Transmission electron microscope)观测的样品，并通过TEM观测TEM样品的横截面寻找失效点的位置，以及失效位置产生的现象，并进行失效原因的分析。TEM是适用于检测组成器件的薄膜的形貌、尺寸及特性的一种重要工具，其工作原理是把需要检测的样品以切割、研磨、离子减薄等方式减薄到0.1μm左右，然后放入TEM样品室，以高压电子束照射样品，观察样品形貌，获得TEM影像，再进行后期的TEM数据分析。TEM的一个突出优点是具有较高的分辨率，可观测极薄的薄膜的形貌和尺寸。由于TEM的原理是电子衍射穿透样品成像，因此对TEM样品制备的要求很高，通常要求样品的厚度不超过0.1μm，因此样品制备是TEM分析技术非常重要的一环，实际工艺中，只有垂直检测面方向上的样品的厚度越薄，最后TEM成像才越清晰、越能反应样品的结构。TEM样品的制备是整个TEM分析过程中非常重要的环节，因为样品制备的成功与否决定了整个分析的成功与否；而且，样品制备的好坏直接影响到分析结果的正确性与充分性。现有技术中TEM样品的制备方法有很多，较为有效的是采用FIB(聚焦离子束，Focused Ion beam)系统制备TEM样品。FIB系统是利用电透镜将离子束聚焦成非常小尺寸的显微切割仪器，它可以将液态金属离子源产生的离子束经过离子枪加速，聚焦后照射于样品表面产生二次电子信号取得电子像。通过FIB制备TEM样品是指用FIB在衬底特定位置作截面断层，其特点是从纳米或微米尺度的试样中直接切取可供透射电镜研究的薄膜。该技术可以制备研究界面结构的TEM试样，其重要特点是对原始组织损伤很小。现有技术中应用FIB技术制备TEM样品的方法包括：首先在待检样品上选定目标位置的区域；然后对待检样品进行切割分离，获得目标位置的区域，并且在U型切割的同时对目标位置做一个标记(FIB Mark)；对目标位置的区域进行减薄工艺后，获得TEM样品；之后，根据TEM样品中显示的标记对应位置的目标位置进行TEM样品检测。然而，对于特殊样品的定位则直接影响到样品的观测以及判断，如图1所示，芯片表面异常，失效点(如箭头标注圆圈所示)的尺寸在纳米级，需要精确定位，才能保证制样的成功率。上述应用FIB技术制备TEM样品的方法中，由于仅仅制作了FIB Mark，而且FIB Mark距离目标位置比较远(如图2所示)，不好判断，无法保证样品制备的成功率。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种透镜样品的制备方法及定位方法，能够在TEM样品制备过程以及分析过程实现缺陷失效点的精确定位，保证TEM样品制备的成功率。为解决上述问题，本专利技术提出一种透镜样品的制备方法，包括：将一具有缺陷的初始TEM样品放入FIB机台中，并选定目标位置区域；在所述FIB机台中沉积第一保护层到所述目标位置区域，所述第一保护层为第一标记；在所述FIB机台中采用所述FIB机台的离子束线切割第一保护层一侧的区域，形成第二标记；在所述FIB机台中沉积第二保护层以覆盖所述第一标记和第二标记；在所述FIB机台中采用所述FIB机台的离子束切割所述第二保护层的覆盖区域至第二标记；在所述FIB机台中进行所述TEM样品的提取，获得TEM样品。进一步的，所述第一保护层和/或第二保护层通过镀金机并用物理沉积Pt或Au形成。进一步的，所述FIB机台为包括电子束E-beam和离子束I-beam的双束系统的离子束机台。进一步的，在所述FIB机台的电子束E-beam下，沉积第一保护层到所述目标位置区域，所述第一标记为E-beam标记。进一步的，在所述FIB机台的离子束I-beam下，采用离子束线切割所述第一保护层一侧的区域，形成第二标记，所述第二标记为I-beam标记，所述第二标记完全形成在目标位置区域内，或者完全形成目标位置区域外；或者部分形成在目标位置区域内。进一步的，所述第二标记和第一标记形成同一直线上。进一步的，在所述FIB机台的离子束I-beam下，沉积第二保护层以覆盖所述第一标记和第二标记。进一步的，切割所述第二保护层的覆盖区域至第二标记的步骤包括：在所述FIB机台的离子束I-beam下，以第一切割电流切割所述第二保护层的覆盖区域至第一标记处；在所述FIB机台的离子束I-beam下，以小于第一切割电流的第二切割电流继续切割所述第二保护层的覆盖区域至第二标记处。进一步的，所述第一标记与第二标记紧挨的边缘距离为0～5微米。进一步的，所述方法在获得TEM样品之后，还包括：通过缺陷扫描机台扫描TEM样品，获得TEM样品缺陷扫描图像，其中，第二标记或第一、第二标记在TEM样品缺陷扫描图像以及由FIB机台显示的TEM样品形貌图像中可见。本专利技术还提供一种透镜样品的定位方法，包括：提供上述之一的透镜样品的制备方法制备的TEM样品；将所述TEM样品放置到所述FIB机台中，并根据TEM样品的第二标记对TEM样品中的缺陷进行定位。与现有技术相比，本专利技术的透镜样品的制备方法及定位方法，其中，所述制备方法制作了两道紧挨的标记：第一标记和第二标记，且第一标记设置在具有缺陷点的目标位置区域，第二标记根据第一标记位置设置，因此能够设置在距离目标位置较近的位置；所述定位方法能够依据第二标记快速准确地定位目标位置，实现缺陷失效点的精确定位，因此，本专利技术的制备方法及定位方法简单，成本低，能够有效实现缺陷失效点的精确定位，保证TEM样品制备的成功率。附图说明图1是现有技术中一芯片表面异常点的TEM图；图2是传统的TEM样品图；图3是本专利技术具体实施例的TEM样品的制备方法流程图；图4A至图4D分别是图3所示的方法流程中的器件结构俯视图和剖面示意图；图5是本专利技术具体实施例的TEM样品的TEM图。具体实施方式为使本专利技术的目的、特征更明显易懂，下面结合附图对本专利技术的具体实施方式作进一步的说明，然而，本专利技术可以用不同的形式本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种透镜样品的制备方法，其特征在于，包括：将一具有缺陷的初始TEM样品放入FIB机台中，并选定目标位置区域；在所述FIB机台中沉积第一保护层到所述目标位置区域，所述第一保护层为第一标记；在所述FIB机台中采用所述FIB机台的离子束线切割第一保护层一侧的区域，形成第二标记；在所述FIB机台中沉积第二保护层以覆盖所述第一标记和第二标记；在所述FIB机台中采用所述FIB机台的离子束切割所述第二保护层的覆盖区域至第二标记；在所述FIB机台中进行所述TEM样品的提取，获得TEM样品。

【技术特征摘要】
1.一种透镜样品的制备方法，其特征在于，包括：
将一具有缺陷的初始TEM样品放入FIB机台中，并选定目标位置区域；
在所述FIB机台中沉积第一保护层到所述目标位置区域，所述第一保护层
为第一标记；
在所述FIB机台中采用所述FIB机台的离子束线切割第一保护层一侧的区
域，形成第二标记；
在所述FIB机台中沉积第二保护层以覆盖所述第一标记和第二标记；
在所述FIB机台中采用所述FIB机台的离子束切割所述第二保护层的覆盖
区域至第二标记；
在所述FIB机台中进行所述TEM样品的提取，获得TEM样品。
2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述第一保护层和/或第二
保护层通过镀金机并用物理沉积Pt或Au形成。
3.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述FIB机台为包括电子
束E-beam和离子束I-beam的双束系统的离子束机台。
4.如权利要求3所述的制备方法，其特征在于，在所述FIB机台的电子束
E-beam下，沉积第一保护层到所述目标位置区域，所述第一标记为E-beam标
记。
5.如权利要求3所述的制备方法，其特征在于，在所述FIB机台的离子束
I-beam下，采用离子束线切割所述第一保护层一侧的区域，形成第二标记，所
述第二标记为I-beam标记；所述第二标记完全形成在目标位置区域内...

【专利技术属性】
技术研发人员：高林，史燕萍，孙蓓瑶，陈胜，陈强，
申请(专利权)人：上海华力微电子有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31