一种透射电镜样品的制作方法技术

本发明专利技术提供一种透射电镜样品的制作方法，属于半导体制造技术领域，包括：在待观测层上设置复数个位置标记；微透镜层上方的第一平面电镀铂金保护层；沿垂直于第一平面的方向对失效芯片切割得到具有失效点以及位置标记的待检测样品；将待检测样品上与第一平面相垂直的第二平面粘贴于第一承载基体上；沿垂直于第二平面的方向对待检测样品及第一承载基体进行切割得到具有失效点以及位置标记且底部附着有第一承载基体切割后剩余部分的立体透射电镜样品；将立体透射电镜样品粘贴于第二承载基体上并进行减薄操作，得到具有失效点以及位置标记的平面透射电镜样品并染色。本发明专利技术的有益效果：解决BSI芯片的透射电镜样品无法有效染色的问题。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及半导体制造
，尤其涉及一种透射电镜样品的制作方法。
技术介绍
透射电镜(transmissionelectronmicroscope，TEM)作为电子显微学的重要工具，通常用以观测材料的微观结构，包括晶体形貌、微孔尺寸、多相结晶和晶格缺陷等，其点分辨率可达到0.1nm。所述透射电镜的工作原理如下：将需检测的透射电镜样品(TEM样品)放入TEM观测室，以高压加速的电子束照射所述TEM样品，将TEM样品的形貌放大投影到屏幕上，照相，然后进行分析。在半导体工艺中，常常需要制取平面TEM样品，以观测在晶圆上所制造的芯片的某一层结构。在对半导体芯片进行失效分析时，针对源极和漏极离子注入浓度失效模式的案例，首先通过电性失效定位分析(ElectricalFailureAnalysis，EFA)手段定到失效地址，通过染色(stain)的方式来验证该地址源极和漏极是否有离子注入。一般stain方法有两种，一种是断面样品stain，另一种是TEM薄片样品stain。对于TEM薄片样品stain而言，首先利用聚焦离子束(FocusedIonbeam，FIB)包住目标地址制备成厚度为100nm左右的TEM薄片样品，然后将TEM薄片置于特定stain酸中stain几秒，提取TEM薄片样品，使用TEM观察相关位置的微观结构，一般有离子注入的位置会被蚀刻成空洞，而没有离子注入的地方则没有蚀刻形成空洞，所以以此来判断目标地址是否有离子注入，从而判断失效模式。如图1所示，为半导体芯片中常见的背照式图像传感器(BackIlluminatedImageSensor，BSI)芯片的截面图，其由上及下依次包含：背照式(BackIlluminatedImage，BSI)、硅片层(Silicon)/氧化物层(Oxide)、前照式(FrontsideIllumination，FSI)三大部分。BSI部分由上及下包括：微透镜(Macrolens)、彩色滤光膜(RGB)。FSI部分由上及下包括：光电二极管离子注入区域(图中的Targetaddress)、第一金属层(Metal1，M1)、第二金属层(Metal2，M2)、第三金属层(Metal3，M3)、第四金属层(Metal4，M4)、第五金属层(Metal5，M5)。其中，Macrolens到Targetaddress的距离为4.3um。对于BSI芯片，我们需要对其光电二极管离子注入区域进行TEM样品stain，按照正常的步骤用FIB包住目标地址而制成TEM薄片样品，TEM薄片样品的微透镜(macrolens)部分厚度为100nm左右，但是光电二极管部分厚度将大于100nm，如果stain时间短了，离子注入区域无法蚀刻成空洞，stain时间长了，离子注入区域和未被离子注入区域将被同时蚀刻完全，无法得到理想的TEM样品stain结果。因此，目前需要开发一种针对BSI芯片的TEM薄片样品离子注入区域的stain新方法，得到针对BSI芯片的可控stain方法，解决BSI芯片TEM样品无法有效染色的问题。
技术实现思路
针对现有技术中存在的问题，本专利技术提供了一种能够解决BSI芯片的透射电镜样品无法有效染色的问题的透射电镜样品的制作方法。本专利技术采用如下技术方案：一种透射电镜样品的制作方法，应用于对失效芯片的失效点进行检测，所述失效芯片由上及下依次包括：微透镜层、彩色滤光片层、氧化物层、硅片层、光电二极管层、复数个金属层，所述光电二极管层为所述失效芯片的待观测层；所述方法包括：步骤S1、在所述待观测层上设置复数个位置标记，所述位置标记环绕所述失效点设置；步骤S2、在所述失效芯片的所述微透镜层上方的第一平面上电镀铂金保护层；步骤S3、采用聚焦离子束沿垂直于所述第一平面的方向对所述失效芯片进行切割，得到具有所述失效点以及所述位置标记的待检测样品；步骤S4、将所述待检测样品上与所述第一平面相垂直的第二平面粘贴于一第一承载基体上；步骤S5、采用聚焦离子束沿垂直于所述第二平面的方向对所述待检测样品及所述第一承载基体进行切割操作，得到具有所述失效点以及所述位置标记，且底部附着有所述第一承载基体切割后剩余部分的立体透射电镜样品；步骤S6、将所述立体透射电镜样品上，对应所述待检测样品的所述第一平面的面粘贴于一第二承载基体上；步骤S7、对所述立体透射电镜样品进行减薄操作，得到具有所述失效点以及所述位置标记的平面透射电镜样品；步骤S8、采用染色酸对所述平面透射电镜样品进行染色操作。优选的，通过激光或者聚焦离子束设置所述位置标记于所述待观测层上。优选的，所述步骤S3中获得的所述待检测样品由上及下依次包括：所述微透镜层、所述彩色滤光片层、所述氧化物层、所述硅片层、所述光电二极管层、所述复数个金属层。优选的，所述待检测样品与所述第一承载基体通过热固胶或环氧胶进行粘贴。优选的，所述第一承载基体的长×宽×高为1cm×1cm×700um，所述第一承载基体包括第三平面，所述第三平面的长×宽为1cm×1cm，所述第二平面与所述第三平面粘贴。优选的，所述步骤S5中获得的所述立体透射电镜样品由上及下一次包括：所述氧化物层、所述硅片层、所述光电二极管层、所述金属层中与所述光电二极管层相邻的第一金属层，以及所述切割操作后所述第一承载基体剩余的部分。优选的，所述立体透射电镜样品与所述第二承载基体通过热固胶或环氧胶进行粘贴。优选的，所述减薄操作包括：在所述立体透射电镜样品的所述待观测层的两侧分别挖一个凹槽，得到一平面透射电镜样品粗片；减薄所述平面透射电镜样品粗片，得到经过所述减薄操作后的预定厚度的所述平面透射电镜样品。优选的，所述平面透射电镜样品粗片的厚度为3.5um(相当于3个像素点宽度)，和/或所述平面透射电镜样品的厚度为100nm。优选的，所述第一承载基体为硅片；和/或所述第二承载基体为硅片。本专利技术的有益效果是：连同平面透射电镜样品和第一承载基体一起进行染色操作，然后提取平面透射电镜样品，解决BSI芯片的透射电镜样品无法有效染色的问题。附图说明图1为现有技术中BSI芯片的剖面图；图2为本专利技术的一种优选实施例中，步骤S1的示意图；图3为本专利技术的一种优选实施例中，步骤S2的示意图；图4为本专利技术的一种优选实施例中，步骤S3的示意图；图5为本专利技术的一种优选实施例中，步骤S4的示意图；图6为本专利技术的一种优选实施例中，步骤S5的示意图；图7为本专利技术的一种优选实施例中，步骤S6的示意图；图8为本专利技术的一种优选实施例中，步骤S7的示意图；图9为本专利技术的一种优选实施例中，透射电镜样品的制作方法的流程图。具体实施方式需要说明的是，在不冲突的情况下，下述技术方案，技术特征之间可以相互组合。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：如图1-9所示，一种透射电镜样品的制作方法，应用于对失效芯片的失效点1进行检测，上述失效芯片由上及下依次包括：微透镜层、彩色滤光片层、氧化物层、硅片层、光电二极管层、复数个金属层，上述光电二极管层为上述失效芯片的待观测层；上述方法包括：步骤S1、在上述待观测层上设置复数个位置标记2，上述位置标记2环绕上述失效点1设置；步骤S2、在上述失效芯片的上述微透镜层上方的第一平面3上电镀铂金保护层；步骤S3、采用聚焦本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种透射电镜样品的制作方法，应用于对失效芯片的失效点进行检测，所述失效芯片由上及下依次包括：微透镜层、彩色滤光片层、氧化物层、硅片层、光电二极管层、复数个金属层，所述光电二极管层为所述失效芯片的待观测层；其特征在于，所述方法包括：步骤S1、在所述待观测层上设置复数个位置标记，所述位置标记环绕所述失效点设置；步骤S2、在所述失效芯片的所述微透镜层上方的第一平面上电镀铂金保护层；步骤S3、采用聚焦离子束沿垂直于所述第一平面的方向对所述失效芯片进行切割，得到具有所述失效点以及所述位置标记的待检测样品；步骤S4、将所述待检测样品上与所述第一平面相垂直的第二平面粘贴于一第一承载基体上；步骤S5、采用聚焦离子束沿垂直于所述第二平面的方向对所述待检测样品及所述第一承载基体进行切割操作，得到具有所述失效点以及所述位置标记，且底部附着有所述第一承载基体切割后剩余部分的立体透射电镜样品；步骤S6、将所述立体透射电镜样品上，对应所述待检测样品的所述第一平面的面粘贴于一第二承载基体上；步骤S7、对所述立体透射电镜样品进行减薄操作，得到具有所述失效点以及所述位置标记的平面透射电镜样品；步骤S8、采用染色酸对所述平面透射电镜样品进行染色操作。...

【技术特征摘要】
1.一种透射电镜样品的制作方法，应用于对失效芯片的失效点进行检测，所述失效芯片由上及下依次包括：微透镜层、彩色滤光片层、氧化物层、硅片层、光电二极管层、复数个金属层，所述光电二极管层为所述失效芯片的待观测层；其特征在于，所述方法包括：步骤S1、在所述待观测层上设置复数个位置标记，所述位置标记环绕所述失效点设置；步骤S2、在所述失效芯片的所述微透镜层上方的第一平面上电镀铂金保护层；步骤S3、采用聚焦离子束沿垂直于所述第一平面的方向对所述失效芯片进行切割，得到具有所述失效点以及所述位置标记的待检测样品；步骤S4、将所述待检测样品上与所述第一平面相垂直的第二平面粘贴于一第一承载基体上；步骤S5、采用聚焦离子束沿垂直于所述第二平面的方向对所述待检测样品及所述第一承载基体进行切割操作，得到具有所述失效点以及所述位置标记，且底部附着有所述第一承载基体切割后剩余部分的立体透射电镜样品；步骤S6、将所述立体透射电镜样品上，对应所述待检测样品的所述第一平面的面粘贴于一第二承载基体上；步骤S7、对所述立体透射电镜样品进行减薄操作，得到具有所述失效点以及所述位置标记的平面透射电镜样品；步骤S8、采用染色酸对所述平面透射电镜样品进行染色操作。2.根据权利要求1所述的透射电镜样品的制作方法，其特征在于，通过激光或者聚焦离子束设置所述位置标记于所述待观测层上。3.根据权利要求1所述的透射电镜样品的制作方法，其特征在于，所述步骤S3中获得的所述待检测样品由上及下依次包括：所述微透镜层、所述彩色滤光片层、所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：卢勤，张顺勇，高慧敏，汤光敏，
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