透射电镜样品制备方法及透射电镜样品技术

本发明专利技术的透射电镜样品，包括：衬底，位于所述衬底上的关注区域，在所述衬底和所述关注区域上依次形成有介质层和金属层，所述介质层的衬度与所述关注区的衬度差值大于预定值。透射电镜样品的制备方法，包括：提供衬底，所述衬底上形成有关注区域；在所述关注区域及所述衬底上形成介质层；在所述介质层上形成金属层，其中，所述介质层的衬度与所述关注区的衬度差值大于预定值；截取透射电镜样品，所述透射电镜样品包括所述关注区域、所述介质层以及所述金属层。本发明专利技术透射电镜样品的制备方法简单易行，透射电镜样品可以得到更清晰准确的透射电镜图像。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及半导体
，尤其涉及透射电镜样品制备方法及透射电镜样品。
技术介绍
透射电镜(Transmission Electron Microscopy,TEM)是 IC行业观测微观结构非常重要的工具和手段。在线检测的很多关键尺寸都需要和透射电镜的测量值做比较，同时也是解决在线检测很多问题的一个重要方式。通常，技术人员通过观测透射电镜图像的衬度来分析各个关注区域，衬度是分析TEM图像时，图像的亮暗差别。随着半导体行业的先进制程的开发，关键尺寸越来越小，当制程到65nm的时候， CD (critical dimension，关键尺寸)或Spacer (栅极侧壁上的侧间隙壁)的宽度小于透射电镜样品的横向厚度；当制程到45nm的时候，CD与Spacer的宽度之和小于透射电镜样品的横向厚度。使用FIB(R)CUs Ion Beam，聚焦离子束)方法制备透射电镜样品时，如果图案的尺寸与样品横向厚度相近，则样品内可能会包含前后层的信息，表现在TEM照片中就是前后图形的叠影，影响尺寸的量测以及形貌的判断。透射电镜样品制备十分复杂，FIB是一种能够精确定位切割的制备透射电镜样品的方法，样品的横向厚度一般只能做到IOOnm左右， 目前的样品制备方式很难使样品更薄。用研磨方式制备透射电镜样品其样品厚度能减薄，但是不易精确定位所关注的区域。在透射电镜样品中，其金属硅化物(silicide)的尺寸远小于透射电镜样品横向厚度。所以当所关注区域样品的纵向高度高出其周围结构的时候，透射电镜图像重影现象特别明显，甚至无法得到清晰准确的图像。当使用传统的FIB方法制备透射电镜样品时，通常会先沉积一层钼(Pt)，该沉积的钼会填入浅沟道隔离区(Shallow Trench Isolation，浅沟道隔离)形成的凹槽。如图1所示，该区域的有源区(Active Area, AA) 1大大高于浅沟道隔离区2，在有源区1间隙间形成有浅沟道隔离区凹槽。钼4也可以用钨(W)代替。由于有源区1尺寸很小，FIB制样最终截取包含所需有源区1，浅沟道隔离区2，以及金属硅化物层3的约IOOnm横向厚度的样品5，其横向方向上同时包含有源区1，浅沟道隔离区2，金属硅化物3和钼4。由于样品5制备十分复杂，样品5的横向厚度一般只能做到IOOnm左右， 而窄小的有源区1横向尺寸小于70nm。当用透射电镜检测透射电镜样品时，透射电镜发出的高能入射电子与透射电镜样品作用，故透射电镜收集到的透射电子能够反应样品5整个厚度内的信息。也就是说，在透射电镜图像中，同时包含金属硅化物3和钼4的衬度，由于两者在透射电镜图像中的衬度很相近，所形成的重影导致无法清晰准确地表征金属硅化物 3。
技术实现思路
本专利技术解决的技术问题是，减小透射电镜图像中的重影现象，使得关注区域的图3像清晰准确。为解决上述技术问题，本专利技术提出一种透射电镜样品的制备方法，包括如下步骤提供衬底，所述衬底上形成有关注区域；在所述关注区域及所述衬底上形成介质层；在所述介质层上形成金属层，其中，所述介质层的衬度与所述关注区的衬度差值大于预定值；截取透射电镜样品，所述透射电镜样品包括所述关注区域、所述介质层以及所述^^^J^l J^ O可选的，所述的透射电镜样品的制备方法中，所述介质层为非晶态薄膜。可选的，所述的透射电镜样品的制备方法中，所述关注区域为晶体薄膜。可选的，所述的透射电镜样品的制备方法中，所述关注区域的材料为金属硅化物。可选的，所述的透射电镜样品的制备方法中，所述金属层为金属钼层或金属钨层。可选的，所述的透射电镜样品的制备方法中，所述关注区域和所述介质层都为非晶态薄膜。可选的，所述的透射电镜样品的制备方法中，所述关注区域的材料为二氧化硅。可选的，所述的透射电镜样品的制备方法中，所述介质层为氮化硅层。本专利技术还提供一种透射电镜样品，包括衬底，位于衬底上的关注区域，在所述衬底和所述关注区域上依次形成有介质层和金属层，所述介质层的衬度与所述关注区的衬度差值大于预定值。可选的，在所述的透射电镜样品中，所述介质层为非晶态薄膜。可选的，在所述的透射电镜样品中，所述关注区域为晶体薄膜。可选的，在所述的透射电镜样品中，所述关注区域的材料为金属硅化物。可选的，在所述的透射电镜样品中，所述金属层为金属钼层或金属钨层。可选的，在所述的透射电镜样品中，所述关注区域和所述介质层都为非晶态薄膜。可选的，在所述的透射电镜样品中，所述关注区域的材料为二氧化硅。可选的，在所述的透射电镜样品中，所述介质层为氮化硅层。本专利技术的透射电镜样品和透射电镜样品的制备方法中，在所述关注区域和所述金属层之间形成一层介质层，且所述介质层的衬度和所述关注区域的衬度之间的差值大于预定值，可以减少甚至完全消除透射电镜样品中的重影现象，从而得到更清晰准确的透射电镜图像。附图说明图1是采用现有技术制备的透射电镜样品的剖面示意图；图2是本专利技术一个实施例制备的透射电镜样品的剖面示意图；图3是本专利技术另一个实施例制备的透射电镜样品的剖面示意图；图4是本专利技术又一个实施例制备的透射电镜样品的剖面示意图；图5是本专利技术又一个实施例制备的透射电镜样品的剖面示意图。图中1—有源区2—浅沟道隔离区3—金属硅化物层4—钼(Pt)层5—透射电镜样品6—周围结构7—关注区域13、8-—非晶态薄膜9-—介质层 10-—金属硅化物11—多晶娃12—第一非晶态薄膜14—第二非晶态薄膜具体实施例方式为了使本专利技术的保护范围更加清楚、易懂，下面结合附图以较佳实施例对本专利技术进行说明。本专利技术的核心思想在于，通过在关注区域与金属层之间增加介质层，且保证所述介质层的衬度与所述关注区的衬度之间的差值大于预定值，即能够达到人眼的分辨能力， 使能够分辨出所述关注区域与所述介质层之间的边界，从而解决关注区域与金属层之间衬度相近，在透射电镜样品中不能分辨所述关注区域的问题。如，在MOS器件中，所述关注区域可以是有源区的金属硅化物，所述介质层为氮化硅层。实施例1图2是本专利技术一个实施例制备的透射电镜样品的剖面示意图；参照图2所示， 在本是实例中，所述透射电镜样品包括关注区域7，该透射电镜样品的横向方向尺寸小于 lOOnm，且所述关注区域7纵向方向上的位置高于所述关注区域周围结构6，所述关注区域上淀积有一层非晶态薄膜8，所述非晶态薄膜8填平该周围结构6低于该关注区域7的部分并覆盖所述关注区域7，在所述非晶态薄膜8上还淀积有一层钼或钨薄膜(未图示)，且所述非晶态薄膜8与所述关注区域7在透射电镜图像中的衬度差异大于所述关注区域7与钼或钨在透射电镜图像中的衬度差异，所述关注区域7与所述非晶态薄膜8之间的衬度差异越大，越容易观察所述关注区域7的形貌。继续参照图2所示，本实施例的透射电镜样品的制备方法包括当透射电镜样品的横向方向上的尺寸小于lOOnm，且所述关注区域7纵向方向上的位置高于其周围结构6 时，在制备透射电镜样品之前，在所述关注区域7上淀积一层非晶态薄膜8，所述非晶态薄膜8覆盖所述关注区域7及所述透射电镜样品的周围结构6。所述非晶态薄膜8与所述关注区域7在透射电镜图像中的衬度差异大于所述关注区域样品7与钼4在透射电镜图像中的衬度差异。所述关注区域7可以为晶体薄膜，则所述非晶态薄膜8可以选自氧化硅、氧化氮， 碳氧化硅、氮化本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：庞凌华，段淑卿，陈玉华，
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：