SEM样品的制备方法技术

本发明专利技术提供一种SEM样品的制备方法，至少包括以下步骤：S1：提供一待测试样品；S2：去除所述金属层，并将去除所述金属层后的待测试样品放入扫描电子显微镜中；S3：采用扫描电子显微镜电子束对去除所述金属层后的待测试样品的预设区域进行扫描，使该区域被碳化；S4：将步骤S3获得的结构浸泡在双氧水中以去除所述金属栓；S5：将步骤S4获得的结构浸泡在氢氟酸溶液中以去除部分所述层间介质层；S6：用水冲洗步骤S5获得的结构以使所述字线、控制栅及擦除栅被水流冲走。本发明专利技术去掉了浮栅周围不必要的结构，增强了SEM图像对比度；样品的制备过程中主要采用SEM电子束扫描和化学处理，提高了目标的命中率，能够保证目标的完整性，样品制备效率高。

【技术实现步骤摘要】
SEM样品的制备方法
本专利技术属于半导体制造领域，涉及一种观测样品的制造方法，特别涉及一种SEM样品的制备方法。
技术介绍
集成电路(IntegratedCircuit，IC)按照摩尔定律的演进，集成度不断提高，特征尺寸不断减小。在不断微缩的器件结构中，引起器件失效的缺陷也越来越小。虽然通过缺陷检测系统可以捕捉到大部分制造过程中产生的各种缺陷，但无法告诉生产者产生这些缺陷的原因。扫描电子显微镜(ScanningElectronMicroscope，SEM)是最常使用的失效分析设备，利用SEM可以对样品截面或表面进行细微的观察。SEM放大倍数可以从上千倍到数十万倍，分辨率达到3nm，因而可以满足现阶段乃至未来数十年集成电路微观结构观察的需求。在目前的半导体产业中，集成电路产品主要可分为三大类型：模拟电路、数字电路和数/模混合电路，其中存储器件是数字电路中的一个重要类型。而在存储器件中，近年来闪速存储器(flashmemory，简称闪存)的发展尤为迅速。闪存的主要特点是在不加电的情况下能长期保持存储的信息；且具有集成度高、存取速度快、易于擦除和重写等优点，因而在微机、自动化控制等多项领域得到了广泛的应用。闪存的标准物理结构称为存储单元(bit)。存储单元的结构与常规MOS晶体管不同。常规的MOS晶体管的栅极(gate)和导电沟道间由栅极绝缘层隔开，一般为氧化层(oxide)；而闪存在控制栅(CG：controlgate，相当于常规的MOS晶体管的栅极)与导电沟道间还多了一层物质，称之为浮栅(FG：floatinggate)。由于浮栅的存在，使闪存可以完成三种基本操作模式：即读、写、擦除。即便在没有电源供给的情况下，浮栅的存在可以保持存储数据的完整性。现有的分立栅快闪存储器中，每个存储单元包括两个存储管和与之相邻的擦除栅(EG：erasinggate)，每个存储单元的两个存储晶体管共用一个擦除栅，每个存储晶体管包括浮栅、控制栅，所述浮栅与控制栅间具有层间绝缘层；同时在控制栅和层间绝缘层两侧形成有侧墙；所述擦除栅与浮栅之间具有隧穿绝缘层。由于所述浮栅的物理特性与结构，其可以储存电荷，根据储存电荷的情况，可以通过在浮栅上存在或者不存在电荷来表示二进制状态。从而可以存储一位二进制数据。浮栅中储存电荷的状态和其所代表的二进制数据(0或1)之间的对应关系可以有不同的定义，一般而言，当浮栅被注入负电子时，该位就由数字“1”被写成“0”，这一过程为写入，也可称为编程模式；相对的，当负电子从浮栅中移走后，该位就由数字“0”变成“1”，此过程称为擦除。关于电子注入或擦除的技术在业界有许多探讨，其中编程时通常采用隧穿注入(channelhotinjection)机理。在编程时，源极接地，控制栅的电压大于漏极电压时，浮栅与导电沟道间氧化层的能带会变窄，因此在导电沟道中的负电子会被加速，能从沟道跃迁到浮栅中，从而完成编程。擦除信息时通常运用Fowler-Nordheim(简写F-N)隧道效应，此时控制栅接地，擦除栅加正电压，电子由浮栅隧穿至擦除栅，完成对浮栅中电荷的擦除。对于闪存产品来说，高温烘烤数据保持能力（dataretentionbake，DRB）是一个很关键的可靠性因素，在加速测试中，浮栅（floatinggate，FG）中的电荷损失必须低于一定值。这意味着浮栅工艺非常重要。如果浮栅的侧壁存在缺陷，闪存产品的数据保持力将大大降低。为了降低这种缺陷，需要对闪存产品的浮栅平面形貌进行分析。随着器件的尺寸变得越来越小，样品的制备及缺陷分析也变得愈加困难。例如，浮栅的高度为38纳米时，利用聚焦离子束(FocusIonBeam，FIB)定点切割后，多晶硅厚度小于等于38纳米，对该平面样品进行观测时，透射电子显微镜(transmissionelectronmicroscope，TEM)形貌的对比度太低，不能够清晰的显示浮栅的结构。目前浮栅结构观测的难点在于：1、浮栅的厚度太薄，而二氧化硅/多晶硅材料材料的对比度太低，TEM平面形貌对于先进闪存产品的缺陷分析不可行。2、传统的人工研磨+化学处理+SEM观测方法容易错过目标，并且难以保证目标的完整性。因此，提供一种能清晰呈现目标区域的样品制备方法以对缺陷进行分析，提高闪存产品的数据保持力实属必要。
技术实现思路
鉴于以上所述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种SEM样品的制备方法，用于解决现有技术中制备的样品对比度不高、容易错过目标、难以保证目标的完整性的问题。为实现上述目的及其他相关目的，本专利技术提供一种SEM样品的制备方法，所述SEM样品的制备方法至少包括以下步骤：S1：提供一待测试样品，所述待测试样品包括衬底、形成于所述衬底上的层间介质层及形成于所述层间介质层上的金属层；所述层间介质层中包括若干存储单元；所述存储单元左右两侧分别形成有接触金属层和衬底的金属栓；所述存储单元包括擦除栅、形成于所述擦除栅左右两侧的两个存储晶体管及形成于所述存储晶体管外侧的字线；所述存储晶体管包括浮栅和形成于所述浮栅上方的控制栅；所述擦除栅、浮栅、控制栅、字线及金属栓之间分立分布并通过介质隔离；S2：去除所述金属层，并将去除所述金属层后的待测试样品放入扫描电子显微镜中；S3：采用扫描电子显微镜电子束对去除所述金属层后的待测试样品的预设区域进行扫描，使该区域被碳化；所述预设区域中至少包括一个浮栅；S4：将步骤S3获得的结构浸泡在双氧水中以去除所述金属栓；S5：将步骤S4获得的结构浸泡在氢氟酸溶液中以去除部分所述层间介质层；S6：用水冲洗步骤S5获得的结构以使所述字线、控制栅及擦除栅被水流冲走，得到SEM样品。可选地，于所述步骤S3中，采用高能电子束对所述预设区域进行扫描；所述高能电子束的能量范围是10KV～30KV，扫描的时间范围是90～120秒。可选地，所述双氧水的浓度范围是25%～50%；所述双氧水的温度高于40℃。可选地，所述氢氟酸溶液的浓度范围是3%～20%；所述氢氟酸溶液浸泡的时间范围是20～30秒。可选地，所述擦除栅、控制栅及字线均为条状，多个存储单元共用擦除栅、控制栅及字线；所述浮栅为块状。可选地，所述浮栅的厚度范围是30～100纳米。可选地，所述预设区域中至少包括两个浮栅。可选地，所述浮栅、控制栅、擦除栅及字线的材料为多晶硅。可选地，所述浮栅与控制栅之间的介质为氧化硅-氮化硅-氧化硅叠层结构。可选地，所述金属栓的材料包括W、Cu、Ag或Al。如上所述，本专利技术的SEM样品的制备方法，具有以下有益效果：制备的SEM样品在扫描电子显微镜下能够清晰呈现浮栅/有源区/微小缺陷的平面形貌，双氧水与氢氟酸处理能够去掉浮栅周围不必要的结构如控制栅、擦除栅、字线、金属栓及大部分层间介质，增强SEM图像的对比度；SEM样品的制备过程中主要采用SEM电子束扫描和化学处理，提高了目标的命中率，能够保证目标的完整性，避免了人工研磨磨到目标的问题，同时也避免了传统方法中由于浮栅厚度太薄对比度不够的问题；本专利技术的SEM样品制备方法简单，容易操作，各步骤采用的都是样品制备的常规工艺，如电子束扫描和化学处理都易于操作，能够提高样品的制备效率。附图说明图1显示为本专利技术的SEM样品的制备方法的工艺流程图。图2显示为本专利技术本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种SEM样品的制备方法，其特征在于，所述SEM样品的制备方法至少包括以下步骤：S1：提供一待测试样品，所述待测试样品包括衬底、形成于所述衬底上的层间介质层及形成于所述层间介质层上的金属层；所述层间介质层中包括若干存储单元；所述存储单元左右两侧分别形成有接触金属层和衬底的金属栓；所述存储单元包括擦除栅、形成于所述擦除栅左右两侧的两个存储晶体管及形成于所述存储晶体管外侧的字线；所述存储晶体管包括浮栅和形成于所述浮栅上方的控制栅；所述擦除栅、浮栅、控制栅、字线及金属栓之间分立分布并通过介质隔离；S2：去除所述金属层，并将去除所述金属层后的待测试样品放入扫描电子显微镜中；S3：采用扫描电子显微镜电子束对去除所述金属层后的待测试样品的预设区域进行扫描，使该区域被碳化；所述预设区域中至少包括一个浮栅；S4：将步骤S3获得的结构浸泡在双氧水中以去除所述金属栓；S5：将步骤S4获得的结构浸泡在氢氟酸溶液中以去除部分所述层间介质层；S6：用水冲洗步骤S5获得的结构以使所述字线、控制栅及擦除栅被水流冲走，得到SEM样品。

【技术特征摘要】
1.一种SEM样品的制备方法，包括步骤S1：提供一待测试样品，所述待测试样品包括衬底、形成于所述衬底上的层间介质层，所述层间介质层中包括存储晶体管，所述存储晶体管包括浮栅和形成于所述浮栅上方的控制栅；其特征在于：所述待测试样品还包括形成于所述层间介质层上的金属层；所述层间介质层中包括若干存储单元；所述存储单元左右两侧分别形成有接触金属层和衬底的金属栓；所述存储单元包括擦除栅、形成于所述擦除栅左右两侧的两个所述存储晶体管及形成于所述存储晶体管外侧的字线；所述擦除栅、浮栅、控制栅、字线及金属栓之间分立分布并通过介质隔离；且所述SEM样品的制备方法还包括步骤：S2：去除所述金属层，并将去除所述金属层后的待测试样品放入扫描电子显微镜中；S3：采用扫描电子显微镜电子束对去除所述金属层后的待测试样品的预设区域进行扫描，使该区域被碳化；所述预设区域中至少包括一个浮栅；S4：将步骤S3获得的结构浸泡在双氧水中以去除所述金属栓；S5：将步骤S4获得的结构浸泡在氢氟酸溶液中以去除部分所述层间介质层；S6：用水冲洗步骤S5获得的结构以使所述字线、控制栅及擦除栅被水流冲走，得到SEM样品。2.根据权利要求1所述的SEM样品的制备方法，其特征在于：于所述步...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨梅，李日鑫，高保林，赵利利，王倩，
申请(专利权)人：中芯国际集成电路制造上海有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31