一种TEM样品的制备方法技术

本发明专利技术提供一种TEM样品制备的方法，所述制备方法至少包括步骤：提供一半导体结构，所述半导体结构中包含目标检测区域，所述目标检测区域自下而上依次包括第一目标层、狭缝和第二目标层；在所述目标检测区域至少一侧的半导体结构中形成通孔；在所述目标检测区域的侧壁上沉积用于将所述第一目标层和第二目标层连接的金属连接层；分离所述目标检测区域；取出所述目标检测区域，将所述目标检测区域固定于TEM固定部件上并将所述金属连接层去除。本发明专利技术通过在目标检测区域的侧壁上沉积金属连接层，使样品进行切割时所述第一目标层和第二目标层不会因为之间存在狭缝而发生位置的移动，并且在进行切割后便于所述目标检测区域从半导体器件中取出。

【技术实现步骤摘要】
一种TEM样品的制备方法
本专利技术涉及半导体制造
，特别是涉及一种TEM样品的制备方法。
技术介绍
在半导体制造业中，有各种各样的检测设备，其中EM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包括TEM(TransmissionElectronMicroscope透射电子显微镜)和SEM(ScanningElectronMicroscope扫描电子显微镜)。TEM的工作原理是将需检测的样片以切割、研磨、离子减薄等方式减薄，然后放入TEM观测室，以高压加速的电子束照射样片，将样片形貌放大、投影到屏幕上，照相，然后进行分析，TEM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。在半导体器件的制造工艺中，经常会出现器件内部分层(delamination)的现象，导致器件内部开裂，造成器件开路或短路，影响器件的运行性能。为了深入研究分层发生的具体机制，一般先采用聚焦离子束FIB将半导体器件切割露出分层的区域表面，再制成样品进行TEM形貌观察。样片制备是TEM分析技术中非常重要的一环，制备的样品非常薄，约为100nm左右。由于样品非常薄，因此，半导体器件中若存在裂缝，制备的样品则被裂缝分为无连接的上下两层，当用FIB进行切割时上下两层容易发生位置移动破坏观察区域的原始样貌，并且进行切割后上下两层也不易从半导体器件中取出。因此，提供一种制备存在裂缝的TEM样品的方法是本领域技术人员需要解决的技术课题。
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TEM样品的制备方法，用于解决现有技术中制备样品过程中容易发生上下两层位置移动，并且进行切割后上下两层不易从半导体器件中取出的问题。为实现上述目的及其他相关目的，本专利技术提供一种TEM样品的制备方法，所述TEM样品的制备方法至少包括步骤：1)提供一半导体结构，所述半导体结构中包含目标检测区域，所述目标检测区域自下而上依次包括第一目标层、第二目标层、及处于所述第一目标层和第二目标层之间使所述第一目标层和第二目标层分离的狭缝；2)在所述目标检测区域至少一侧的半导体结构中形成通孔，所述通孔暴露出所述目标检测区域的侧壁；3)在暴露出的所述目标检测区域的侧壁上沉积用于将所述第一目标层和第二目标层连接的金属连接层；4)切割使所述半导体结构中的所述目标检测区域分离出来；5)取出所述目标检测区域，将所述目标检测区域固定于TEM固定部件上，并将所述金属连接层去除，从而完成TEM样品的制备。优选地，所述步骤3)中金属连接层采用离子束诱导沉积工艺来制备，离子源为Ga或In源，离子束的入射角度范围为0～7度，离子束电压为5～30kV，离子束的能量范围为5～30keV，离子束电流为10～21000pA。优选地，所述金属连接层的材料为钨或铂。优选地，所述金属连接层为长方形薄片，其厚度范围为50～300nm。优选地，所述第一目标层和第二目标层均为低K介质层。优选地，所述低K介质层为含氮的碳化硅或含碳的二氧化硅。优选地，所述目标检测区域还包括位于所述第一目标层背面的半导体衬底。优选地，所述步骤1)中还包括采用离子束诱导沉积工艺在所述第二目标层表面沉积保护层的步骤；制备的保护层的材料为钨或铂。优选地，所述步骤2)中采用聚焦离子束工艺在所述目标检测区域两侧的半导体体器件中形成通孔；所述通孔自上而下穿透所述半导体结构。优选地，所述步骤4)中采用聚焦离子束工艺对所述半导体结构进行切割使所述目标检测区域分离。优选地，所述步骤5)中采用原位取出方式取出所述目标检测结构。优选地，所述步骤5)中TEM固定部件表面具有粘附所述目标检测区域的粘结层。优选地，所述步骤5)中采用精减薄工艺去除所述金属连接层，去除后将所述目标检测区域继续减薄至TEM样品所要求的尺寸。优选地，所述TEM样品所要求的尺寸为(5～30μm)*(50～300nm)*(2～10μm)。如上所述，本专利技术的TEM样品的制备方法，具有以下有益效果：通过在目标检测区域的侧壁上沉积金属连接层，使第一目标层和第二目标层固定连接，从而在进行切割分离时所述第一目标层和第二目标层不会因为之间存在狭缝而发生位置的移动，并且在进行切割后便于所述目标检测区域从半导体器件中取出。本专利技术可以使TEM观察到的是样品的原始形貌，确保观察结果的准确性，有利于分析判断半导体器件中分层产生的机制。附图说明图1为本专利技术TEM样品的制备方法的工艺流程示意图。图2a为本专利技术提供的具有目标检测区域的半导体结构的俯视图。图2b为本专利技术提供的具有目标检测区域的半导体结构的剖视图。图3a为本专利技术在目标检测区域上沉积保护层的结构俯视图。图3A为本专利技术图3a中在目标检测区域上沉积保护层的结构俯视放大图。图3B为本专利技术图3a中在目标检测区域上沉积保护层的结构剖视放大图。图4A为本专利技术在目标检测区域两侧形成通孔的俯视放大图。图5A为本专利技术在目标检测区域的侧壁上沉积金属连接层的结构俯视放大图。图5B为本专利技术在目标检测区域的侧壁上沉积金属连接层的结构剖视放大图。图6A为本专利技术的目标检测区域从半导体结构中取出后的结构俯视放大图。图6B为本专利技术的目标检测区域从半导体结构中取出后的结构剖视放大图。图7A为本专利技术的将目标检测区域粘结到TEM固定部件上的结构俯视放大图。图7B为本专利技术的将目标检测区域粘结到TEM固定部件上的结构剖视放大图。图8A为本专利技术的将目标检测区域进行精减薄后的结构俯视放大图。图8B为本专利技术的将目标检测区域进行精减薄后的结构剖视放大图。元件标号说明S1～S5步骤100半导体结构1001空心夹层1目标检测区域11第一目标层12狭缝13第二目标层14半导体衬底15金属层2保护层3通孔4金属连接层5TEM固定部件6粘结层具体实施方式以下通过特定的具体实例说明本专利技术的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本专利技术的其他优点与功效。本专利技术还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本专利技术的精神下进行各种修饰或改变。请参阅附图。需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本专利技术的基本构想，遂图式中仅显示与本专利技术中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。本专利技术提供一种TEM样品的制备方法，如图1所示为工艺流程图，所述TEM样品的制备方法至少包括以下步骤：S1，提供一半导体结构，所述半导体结构中包含目标检测区域，所述目标检测区域自下而上依次包括第一目标层、第二目标层和处于所述第一目标层和第二目标层之间使所述第一目标层和第二目标层分离的狭缝；S2，在所述目标检测区域至少一侧的半导体体器件中形成通孔，所述通孔暴露出所述目标检测区域的侧壁；S3，在暴露出的所述目标检测区域的侧壁上沉积用于将所述第一目标层和第二目标层连接的金属连接层；S4，切割使所述半导体结构中的所述目标检测区域分离出来；S5，取出所述目标检测区域，将所述目标检测区域固定于TEM固定部件上，并将所述金属连接层去除，完成TEM样品的制备。下面结合具体附图详细描述本专利技术提供的TEM样品的制备方法：首先执行步骤S本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种TEM样品的制备方法，其特征在于，所述TEM样品的制备方法至少包括步骤：1）提供一半导体结构，所述半导体结构中包含目标检测区域，所述目标检测区域自下而上依次包括第一目标层、第二目标层、及处于所述第一目标层和第二目标层之间使所述第一目标层和第二目标层分离的狭缝；2）在所述目标检测区域至少一侧的半导体结构中形成通孔，所述通孔暴露出所述目标检测区域的侧壁；3）在暴露出的所述目标检测区域的侧壁上沉积用于将所述第一目标层和第二目标层连接的金属连接层；4）切割使所述半导体结构中的所述目标检测区域分离出来；5）取出所述目标检测区域，将所述目标检测区域固定于TEM固定部件上，并将所述金属连接层去除，从而完成TEM样品的制备。

【技术特征摘要】
1.一种TEM样品的制备方法，其特征在于，所述TEM样品的制备方法至少包括步骤：1）提供一半导体结构，所述半导体结构中包含目标检测区域，所述目标检测区域自下而上依次包括第一目标层、第二目标层、及处于所述第一目标层和第二目标层之间使所述第一目标层和第二目标层分离的狭缝；2）在所述目标检测区域至少一侧的半导体结构中形成通孔，所述通孔暴露出所述目标检测区域的侧壁；3）在暴露出的所述目标检测区域的侧壁上沉积用于将所述第一目标层和第二目标层连接的金属连接层；4）切割使所述半导体结构中的所述目标检测区域分离出来；5）取出所述目标检测区域，将所述目标检测区域固定于TEM固定部件上，并将所述金属连接层去除，从而完成TEM样品的制备。2.根据权利要求1所述的TEM样品的制备方法，其特征在于：所述步骤3）中金属连接层采用离子束诱导沉积工艺来制备，离子源为Ga或In源，离子束的入射角度范围为0～7度，离子束电压为5～30kV，离子束的能量范围为5～30keV，离子束电流为10～21000pA。3.根据权利要求2所述的TEM样品的制备方法，其特征在于：所述金属连接层的材料为钨或铂。4.根据权利要求3所述的TEM样品的制备方法，其特征在于：所述金属连接层为长方形薄片，其厚度范围为50～300nm。5.根据权利要求1所述的TEM样品的制备方法，其特征在于：所述第一目标层和第二目标层均为低K介质层。6.根据权利要求5所述的TEM样...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵耀斌，戴海波，李日鑫，
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