制备透射电子显微镜样品的方法技术

本发明专利技术提供了一种制备透射电子显微镜样品的方法，包括：第一步骤：利用聚焦离子束对需要制备的芯片样品进行处理，以获得透射电子显微镜薄片样品；第二步骤：使用反应气体对透射电子显微镜薄片样品进行处理；第三步骤：利用透射电子显微镜对处理后的透射电子显微镜样品薄片进行观测。

Method for preparing transmission electron microscope sample

The present invention provides a method for preparing samples for transmission electron microscopy: the first step: using a focused ion beam to the chip prepared samples were processed for transmission electron microscope sample sheet; second steps of transmission electron microscope slice samples were processed using the reaction gas; third steps: observation the treatment of the transmission electron microscope sample sheet using transmission electron microscopy.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及集成电路分析领域，更具体地说，本专利技术涉及一种制备透射电子显微镜样品的方法。
技术介绍
透射电子显微镜(TEM)在包括集成电路分析在内的各个领域都有着极为广泛且越来越重要的应用，而聚焦离子束(FIB)制样则是半导体领域最为主要的透射电子显微镜样品制备手段。常规的聚焦离子束制样方法是将需要制备的芯片样品10(如图1的俯视图以及图2的截面图所示)放入聚焦离子束后(如图4的虚线箭头所示)，利用离子束进行切割和减薄，制备成厚度约在100纳米左右的透射电子显微镜样品薄片20，然后放入透射电子显微镜设备进行分析(如图3的俯视图以及图4的截面图所示)。但这种方法制备出的透射电子显微镜样品，由于有些材料(比如硅、氧化硅、氮化硅等)存在特性较为接近等特点，造成不易区分。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是针对现有技术中存在上述缺陷，提供一种能够将透射电子显微镜样品上不同的材质区分得更加清楚的制备透射电子显微镜样品的方法。为了实现上述技术目的，根据本专利技术，提供了一种制备透射电子显微镜样品的方法，包括：第一步骤：利用聚焦离子束对需要制备的芯片样品进行处理，以获得透射电子显微镜薄片样品；第二步骤：使用反应气体对透射电子显微镜薄片样品进行处理；第三步骤：利用透射电子显微镜对处理后的透射电子显微镜样品薄片进行观测。优选地，在第一步骤中，向需要制备的芯片样品射入聚焦离子束，利用离子束对需要制备的芯片样品进行切割和减薄。优选地，在第二步骤，使得反应气体以倾斜角度向透射电子显微镜薄片样品20，以使得透射电子显微镜薄片样品20的侧壁与反应气体反应。优选地，透射电子显微镜样品薄片的厚度在50纳米至150纳米之间。优选地，透射电子显微镜样品薄片的厚度在80纳米至120纳米之间。优选地，透射电子显微镜样品薄片的厚度为100纳米。优选地，在第二步骤使用聚焦离子束配备的气体注入系统的反应气体对透射电子显微镜薄片样品进行处理。优选地，第二步骤中对透射电子显微镜薄片样品进行处理的反应气体是XeF2气体。优选地，第二步骤中对透射电子显微镜薄片样品进行处理的处理时间为3～5秒。在根据本专利技术的制备透射电子显微镜样品的方法中，通过使用反应气体对透射电子显微镜薄片样品上的某些材质进行轻微的腐蚀或改性，使其在透射电子显微镜分析时具有与其附近材质具有较大的差异，从而获得更好的透射电子显微镜分辨效果。根据本专利技术的制备透射电子显微镜样品的方法可以将透射电子显微镜样品上不同的材质区分得更加清楚。附图说明结合附图，并通过参考下面的详细描述，将会更容易地对本专利技术有更完整的理解并且更容易地理解其伴随的优点和特征，其中：图1示意性地示出了需要制备的芯片样品的俯视图。图2示意性地示出了需要制备的芯片样品的截面图图3示意性地示出了透射电子显微镜薄片样品的俯视图。图4示意性地示出了透射电子显微镜薄片样品的截面图。图5示意性地示出了根据本专利技术优选实施例的制备透射电子显微镜样品的方法的示意图。图6示出了传统方法获得的透射电子显微镜照片。图7示出了根据本专利技术优选实施例的制备透射电子显微镜样品的方法获得的透射电子显微镜照片。需要说明的是，附图用于说明本专利技术，而非限制本专利技术。注意，表示结构的附图可能并非按比例绘制。并且，附图中，相同或者类似的元件标有相同或者类似的标号。具体实施方式为了使本专利技术的内容更加清楚和易懂，下面结合具体实施例和附图对本专利技术的内容进行详细描述。根据本专利技术优选实施例的制备透射电子显微镜样品的方法包括：第一步骤：利用聚焦离子束对需要制备的芯片样品10进行处理，以获得透射电子显微镜薄片样品；具体地，在第一步骤中，向需要制备的芯片样品10(如图1的俯视图以及图2的截面图所示)射入聚焦离子束(如图4的虚线箭头所示)，利用离子束对需要制备的芯片样品10进行切割和减薄。透射电子显微镜样品薄片的厚度在100纳米左右。例如，优选地，透射电子显微镜样品薄片的厚度在50纳米至150纳米之间。进一步优选地，透射电子显微镜样品薄片的厚度在80纳米至120纳米之间。更优选地，透射电子显微镜样品薄片的厚度为100纳米。第二步骤：使用反应气体对透射电子显微镜薄片样品20进行处理(如图5的虚线箭头所示)。优选地，如图5的虚线箭头所示，在第二步骤，使得反应气体以倾斜角度(各侧依次倾斜入射)向透射电子显微镜薄片样品20，以使得透射电子显微镜薄片样品20的侧壁与反应气体反应。可选的，在第二步骤使用聚焦离子束配备的GIS(气体注入系统)的反应气体对透射电子显微镜薄片样品20进行处理。例如，第二步骤中对透射电子显微镜薄片样品20进行处理的反应气体是XeF2气体。而且例如，第二步骤中对透射电子显微镜薄片样品20进行处理的处理时间为3～5秒。第三步骤：利用透射电子显微镜对处理后的透射电子显微镜样品薄片进行观测。使用传统的方法对某闪存芯片样品进行透射电子显微镜制样分析，由于透射电子显微镜样品特别薄，无法分辨在有源区上是否有重叠入浅沟槽隔离，并且硅化物(Silicide)的形貌也不是特别清楚(如图6所示)。采用本专利技术所描述的方法，在常规制样完成后的透射电子显微镜薄片样品上，通过聚焦离子束上的GIS系统通入XeF2气体，对样品处理3～5秒钟后，气体一起会与Si进行轻微反应，再将薄片样品放入透射电子显微镜进行观测，获得的透射电子显微镜图像可以很清楚地看见有源区(Si)上重叠的有少量的浅沟槽隔离(SiO2)，并且接触区底部硅化物的形貌也更加清楚(如图7所示)。在根据本专利技术优选实施例的制备透射电子显微镜样品的方法中，通过使用反应气体对透射电子显微镜薄片样品上的某些材质进行轻微的腐蚀或改性，使其在透射电子显微镜分析时具有与其附近材质具有较大的差异，从而获得更好的透射电子显微镜分辨效果。根据本专利技术优选实施例的制备透射电子显微镜样品的方法可以将透射电子显微镜样品上不同的材质区分得更加清楚。此外，需要说明的是，除非特别说明或者指出，否则说明书中的术语“第一”、“第二”、“第三”等描述仅仅用于区分说明书中的各个组件、元素、步骤等，而不是用于表示各个组件、元素、步骤之间的逻辑关系或者顺序关系等。可以理解的是，虽然本专利技术已以较佳实施例披露如上，然而上述实施例并非用以限定本专利技术。对于任何熟悉本领域的技术人员而言，在不脱离本专利技术技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的
技术实现思路
对本专利技术技术方案作出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本专利技术技术方案的内容，依据本专利技术的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本专利技术技术方案保护的范围内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制备透射电子显微镜样品的方法，其特征在于包括：第一步骤：利用聚焦离子束对需要制备的芯片样品进行处理，以获得透射电子显微镜薄片样品；第二步骤：使用反应气体对透射电子显微镜薄片样品进行处理；第三步骤：利用透射电子显微镜对处理后的透射电子显微镜样品薄片进行观测。

【技术特征摘要】
1.一种制备透射电子显微镜样品的方法，其特征在于包括：第一步骤：利用聚焦离子束对需要制备的芯片样品进行处理，以获得透射电子显微镜薄片样品；第二步骤：使用反应气体对透射电子显微镜薄片样品进行处理；第三步骤：利用透射电子显微镜对处理后的透射电子显微镜样品薄片进行观测。2.根据权利要求1所述的制备透射电子显微镜样品的方法，其特征在于，在第一步骤中，向需要制备的芯片样品射入聚焦离子束，利用离子束对需要制备的芯片样品进行切割和减薄。3.根据权利要求1或2所述的制备透射电子显微镜样品的方法，其特征在于，透射电子显微镜样品薄片的厚度在50纳米至150纳米之间。4.根据权利要求1或2所述的制备透射电子显微镜样品的方法，其特征在于，透射电子显微镜样品薄片的厚度在80纳米至120纳米之间。5.根据权利要求1或2所...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈强，邱燕蓉，
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