透射电镜样品的制备方法技术

本发明专利技术提供了一种透射电镜样品的制备方法，首先在芯片的正面粘贴一金属环；然后剥离所述芯片的背面至所需观测的结构层；最后切除所述金属环外围的芯片，保留了所述金属环连同所述金属环内的芯片，形成最终的透射电镜样品。此时整个金属环的内部均为薄区，进一步的，所述样品的面积已达mm2级别，实现了大面积透射电镜观测的效果，透射电镜能够对该样品进行大面积观测以寻找失效结构。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及半导体制造
，特别涉及一种透射电镜样品的制备方法。
技术介绍
透射电子显微镜(TransmissionElectronMicroscopy，缩写TEM，简称透射电镜)由于具有超高的分辨率和极强的分析功能，已经成为先进工艺半导体行业中进行材料结构分析、半导体失效分析的非常重要的工具和手段。其中，在透射电镜进行分析过程中最为重要的莫过于透射电镜样品的制备。在半导体失效分析过程中，首先需要将芯片失效地址制备成厚度约0.1um，面积约30um2～200um2的样品，再通过透射电镜观测样品是否有结构上的异常。现有透射电镜观测样品制备的面积范围，经常是针对某个或者某几十个器件的物理地址结构(um2级别)，但如果需要利用透射电镜进行大面积观测(mm2级别)以寻找失效结构，目前尚未有可行的方法来制备出这样的样品。因此需要专利技术一种新颖的透射电镜样品的制备方法，用于制备大面积平面透射电镜样品，增加多倍观测面积，满足相关案例的需求，填补失效分析技术空白，提高工作效率。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种透射电镜样品的制备方法，解决现在无法制备出大面积平面透射电镜样品的问题。为解决上述技术问题，本专利技术提供一种透射电镜样品的制备方法，将芯片制备成用于透射电镜的样品，包括如下步骤：在芯片的正面粘贴一金属环；剥离所述芯片的背面至所需观测的结构层；切除所述金属环外围的芯片，保留所述金属环连同所述金属环内的芯片，形成透射电镜样品。可选的，在所述透射电镜样品的制备方法中，在芯片的正面粘贴一金属环之前，所述透射电镜样品的制备方法还包括：对所述芯片的正面进行研磨，直至所述所需观测的结构层。可选的，在所述透射电镜样品的制备方法中，剥离所述芯片的背面至所需观测的结构层包括：将所述芯片的正面粘贴在一载体的顶部，在所述载体的底部粘上支撑物；去除所述芯片背面的硅衬底；逐层剥离所述芯片的背面至所需观测的结构层。可选的，在所述透射电镜样品的制备方法中，去除所述芯片背面的硅衬底包括：对所述芯片背面的硅衬底进行研磨，去除部分厚度的硅衬底；通过化学蚀刻去除所述芯片背面剩余的硅衬底。可选的，在所述透射电镜样品的制备方法中，在切除所述金属环外围的芯片前，所述透射电镜样品的制备方法还包括：将剥离后的芯片放入有机溶剂浸泡干净。可选的，在所述透射电镜样品的制备方法中，所述所需观测的结构层是所述芯片中失效地址电路单元所在的结构层。可选的，在所述透射电镜样品的制备方法中，通过热凝胶在所述芯片的正面粘贴所述金属环。可选的，在所述透射电镜样品的制备方法中，所述金属环包围所述芯片上的失效地址电路单元。可选的，在所述透射电镜样品的制备方法中，所述金属环的材料为铜或钼。可选的，在所述透射电镜样品的制备方法中，所述金属环为椭圆环。可选的，在所述透射电镜样品的制备方法中，所述椭圆环长轴的长度最大为3mm。可选的，在所述透射电镜样品的制备方法中，通过热熔胶将所述芯片的正面粘贴在所述载体的顶部。可选的，在所述透射电镜样品的制备方法中，所述载体为玻璃片。可选的，在所述透射电镜样品的制备方法中，所述支撑物为铁块。可选的，在所述透射电镜样品的制备方法中，通过球磷酸进行化学蚀刻去除所述芯片背面剩余的硅衬底。可选的，在所述透射电镜样品的制备方法中，在60℃～100℃的温度下进行所述化学蚀刻。可选的，在所述透射电镜样品的制备方法中，所述有机溶剂为丙酮。在本专利技术提供的透射电镜样品的制备方法中，首先在芯片的正面粘贴一金属环；然后剥离所述芯片的背面至所需观测的结构层；最后切除所述金属环外围的芯片，保留了所述金属环连同所述金属环内的芯片，形成最终的透射电镜样品，即可将所述样品放入透射电镜进行观察分析。此时整个金属环的内部均为薄区，进一步的，所述样品的面积已达mm2级别，即实现了大面积透射电镜观测的效果。附图说明图1是本专利技术实施例提供的透射电镜样品的制备方法的流程示意图；图2～图8是本专利技术实施例的透射电镜样品的制备方法中所形成的器件结构示意图。具体实施方式以下结合附图和具体实施例对本专利技术提出的透射电镜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，本专利技术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、明晰地辅助说明本专利技术实施例的目的。本专利技术提供了一种透射电镜样品的制备方法，用于制备大面积透射电镜样品，以提供给透射电镜进行大面积观测(mm2级别)寻找失效结构，具体的流程示意图如图1所示。所述透射电镜样品的制备方法包括如下步骤：步骤S11，在芯片的正面粘贴一金属环；步骤S12，剥离所述芯片的背面至所需观测的结构层；步骤S13，切除所述金属环外围的芯片，保留所述金属环连同所述金属环内的芯片，形成透射电镜样品。具体的，如图2所示，是芯片1的示意图。在所述芯片1上包含失效地址电路单元(图中小方格所示)，所述失效地址电路单元在所述芯片1中的结构层，即所需观察的结构层。首先对所述芯片1的正面进行研磨，直至所述失效地址电路单元所在的所需观测结构层，以便能够更清楚的观察所述失效地址电路单元，对其进行分析。然后请参阅图3，在所述芯片1的正面粘贴一金属环2，并且所述金属环2包围了所述芯片1中的所述失效地址电路单元，以确保最终制备得到的透射电镜样品中含有失效地址电路单元。具体的，是通过热凝胶在所述芯片1的正面粘贴所述金属环2，因为热凝胶在干燥状态下能够保持极强的稳定性。进一步的，所述金属环的材料可以为铜或钼，所述金属环是椭圆环，其长轴的长度最大为3mm。如图4所示，因为热熔胶粘贴速度快，效率高，因此通过热熔胶3将所述芯片1的正面粘贴在载体4的顶部，并且在所述载体4的底部粘上支撑物5，能够方便地对所述芯片1背面的硅衬底10进行研磨。进一步的，所述载体4优选为玻璃片，以便在研磨所述硅衬底10时能够进行实时观测，避免研磨过度。所述支撑物5优选为铁块。接着去除所述芯片1背面的所述硅衬底10。进一步的，首先对所述芯片1背面的硅衬底10进行研磨，以去除所述芯片1背面的大部分硅衬底，具体的，将所述芯片1背面的硅衬底10磨薄至几十个微米厚度，具体如图5所示。然后通过化学蚀刻去除所述芯片1背面剩余的硅衬底。优选的，是通过球磷酸对所述芯片1背面剩余的硅衬底进行化学蚀刻，进一步的，整个化学蚀刻过程是在60℃～100℃的温度下进行，以便能够将所述芯片1背面剩余的硅衬底按照一定的速度去除，去除剩余硅衬底后的芯片示意图具体请参阅图6。随后，对所述芯片1的背面按照常规的方式进行逐层剥离，对不同种类的材质层即采用相应的常规方法进行去除，直至所述失效地址电路单元所在的结构层，如图7所示是剥离后的芯片结构示意图。最后将剥离后的芯片放入丙酮中进行浸泡直至所述芯片上的杂质被去除，手动切除所述金属环外围的芯片，保留所述金属环连同所述金属环内的芯片，最终形成所需要的透射电镜样品，并且在所述样品中包含了所需要观察的失效地址电路单元。进一步的，此时整个被所述金属环2包围的内部均为薄区，面积已达mm2级别，即实现了大面积透射电镜观测的效果，具体如图8所示。上述描述仅是对本专利技术较佳实施例的描述，并非对本专利技术范围的任何限定，本专利
的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于权利要求书的保护本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种透射电镜样品的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：在芯片的正面粘贴一金属环；剥离所述芯片的背面至所需观测的结构层；切除所述金属环外围的芯片，保留所述金属环连同所述金属环内的芯片，形成透射电镜样品。

【技术特征摘要】
1.一种透射电镜样品的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：在芯片的正面粘贴一金属环；剥离所述芯片的背面至所需观测的结构层；切除所述金属环外围的芯片，保留所述金属环连同所述金属环内的芯片，形成透射电镜样品。2.如权利要求1所述的透射电镜样品的制备方法，其特征在于，在芯片的正面粘贴一金属环之前，所述透射电镜样品的制备方法还包括：对所述芯片的正面进行研磨，直至所述所需观测的结构层。3.如权利要求1所述的透射电镜样品的制备方法，其特征在于，剥离所述芯片的背面至所需观测的结构层包括：将所述芯片的正面粘贴在一载体的顶部，在所述载体的底部粘上支撑物；去除所述芯片背面的硅衬底；逐层剥离所述芯片的背面至所需观测的结构层。4.如权利要求3所述的透射电镜样品的制备方法，其特征在于，去除所述芯片背面的硅衬底包括：对所述芯片背面的硅衬底进行研磨，去除部分厚度的硅衬底；通过化学蚀刻去除所述芯片背面剩余的硅衬底。5.如权利要求1所述的透射电镜样品的制备方法，其特征在于，在切除所述金属环外围的芯片前，所述透射电镜样品的制备方法还包括：将剥离后的芯片放入有机溶剂浸泡干净。6.如权利要求1所述的透射电镜样品的制备方法，其特征在于，所述所需观测的结构层是所述芯片中失效...

【专利技术属性】
技术研发人员：高慧敏，张顺勇，汤光敏，卢勤，
申请(专利权)人：武汉新芯集成电路制造有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北;42