TEM样品的再加工方法技术

本发明专利技术公开了一种TEM样品的再加工方法，分别获取TEM样品的第一非晶层和第二非晶层表面的SEM图片，然后根据第一非晶层和第二非晶层表面的SEM图片，确定将第一非晶层或第二非晶层的表面作为TEM样品的再加工表面，采用FIB对所确定的TEM样品的再加工表面进行扫描处理。采用本发明专利技术公开的方法有效地减小了TEM样品的厚度。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及半导体制造领域，特别涉及一种TEM样品的再加工方法。
技术介绍
透射电子显微镜(TEM)是电子显微学的重要工具，TEM通常用于检测组成半导体器件的薄膜的形貌、尺寸和特征等。将TEM样品放入TEM观测室后，TEM的主要工作原理为高能电子束穿透TEM样品时发生散射、吸收、干涉及衍射等现象，使得在成像平面形成衬度，从而形成TEM样品的图像，后续再对图像进行观察、测量以及分析。TEM样品在一定程度上决定了分析结果的准确度，因此TEM样品的制作是至关重要的，下面对现有技术中TEM样品制作方法进行介绍。图1 图5为现有技术中TEM样品制作方法的过程剖面示意图，该方法主要包括首先需要说明的是，图1 图5所示为剖面图，为了对本专利技术进行清楚地说明，建立了 XYZ坐标系，其中，X轴、Y轴和Z轴相互垂直，所述剖面为XY平面。步骤101，参见图1，提供一晶片1001。步骤102，参见图2，在晶片1001上表面形成保护层1002。在现有技术中，TEM样品的形成主要是利用聚焦离子束(FIB)的切割作用，为了防止后续的FIB对TEM样品的上表面造成损伤，预先在晶片1001的上表面镀一层金属钼(Pt) 作为保护层1002，且保护层1002位于预设的TEM样品的上方。步骤103，参见图3，采用FIB对晶片1001进行切割。在FIB的切割过程中，高压加速的离子束(I-Beam)对晶片1001和保护层1002进行轰击。步骤104，参见图4，切割完毕后，形成TEM样品。由于FIB切割过程中的高压加速的离子束的能量很大，因此可能会对TEM样品的上表面以及两个侧表面造成损伤，如图4所示，TEM样品的上表面由于受到保护层1002的覆盖，则TEM的上表面没有损伤，但是保护层1002由于受到损伤而厚度减小，TEM样品的两个侧表面由于受到损伤而形成非晶层，将两个侧表面的非晶层分别记作第一非晶层1003 和第二非晶层1005，而没有受到损伤的区域为切割晶片1001而形成的晶层1004。可见，最终制作而成的TEM样品包括第一非晶层1003、第二非晶层1005和晶层 1004。在TEM分析时，我们所感兴趣的区域为目标区域1006，目标区域1006 —定位于 TEM样品的晶层1004中。步骤105，参见图5，采用TEM获取TEM样品的图像，以对目标区域1006进行后续的研究。需要说明的是，当采用TEM获取图像时，TEM发出的高能电子束(E-Beam)的方向沿 X轴方向，也就是说，高能电子束依次穿透第一非晶层1003、晶层1004和第二非晶层1005， 或依次穿透第二非晶层1005、晶层1004和第一非晶层1003。至此，本流程结束。在实际应用中，通常要求一个TEM样品在X轴方向(沿厚度方向)上仅包括一个目标区域，这是因为，假设在X方向上包括多个目标区域，则在最终获取的TEM图像上，多个目标区域的图像会重叠在一起，而且图像衬度也不清晰。随着半导体技术的发展，半导体器件的关键尺寸(CD)越来越小，目标区域的尺寸也在减小，这就要求TEM样品的厚度(即在X轴方向上的宽度)也需要变小，其中，TEM样品的厚度是指第一非晶层1003、晶层1004和第二非晶层1005的厚度之和，如图5所示，长度d为TEM样品的厚度。然而，采用现有技术中的TEM样品制作方法却难以满足越来越小的厚度要求，这是因为即使增加FIB的离子束的强度或增长FIB的切割时间使得TEM样品厚度变小，但是加大FIB的离子束的强度或增长FIB的切割时间必然会使得TEM样品的上表面和两个侧表面受到更大的损伤，则增加了第一非晶层1003和第二非晶层1005的厚度(即第一非晶层1003和第二非晶层1005在X轴方向上的宽度)，图6为增加FIB的离子束的强度或增长FIB的切割时间时的TEM样品的剖面示意图，如图6所示，随着第一非晶层1003和第二非晶层1005的厚度的增加，晶层1004的厚度越来越小，甚至晶层1004中的目标区域1006 的位置被第一非晶层1003和第二非晶层1005所占据。另外，根据TEM明场成像的衬度原理可知，当第一非晶层1003和第二非晶层1005 的厚度之和小于晶层1004的厚度时，才能得到有序的、可反映样品材料晶相的图像，否则只能看到无序的、样品材料的非晶相图像。可见，在现有技术中，即使加大FIB的离子束的强度或增长FIB的切割时间也不能有效地减小TEM样品厚度。综上，现有技术还未提出一种减小TEM样品厚度的有效解决方案。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供一种TEM样品的再加工方法，能够减小TEM样品的厚度。为达到上述目的，本专利技术的技术方案是这样实现的一种TEM样品的再加工方法，所述TEM样品包括第一非晶层、第二非晶层、第一非晶层和第二非晶层之间的晶层，目标区域位于晶层中，该方法包括分别获取透射电子显微镜TEM样品的第一非晶层和第二非晶层表面的扫描电子显微镜SEM图片；根据第一非晶层和第二非晶层表面的SEM图片，确定将第一非晶层或第二非晶层的表面作为TEM样品的再加工表面，其中，若第一非晶层表面的SEM图片所示为目标区域， 则将第二非晶层确定为TEM样品的再加工表面，若第二非晶层表面的SEM图片所示为目标区域，则将第一非晶层确定为TEM样品的再加工表面；采用聚焦离子束FIB对所确定的TEM样品的再加工表面进行扫描处理。所述对所确定的TEM样品的再加工表面进行扫描处理的方法包括将TEM样品放置于微栅铜网之上，TEM样品的再加工表面不与微栅铜网接触，第一非晶层表面和第二非晶层表面中不作为再加工表面的一面与微栅铜网接触； 采用导电碳胶或导电铜胶将放置有TEM样品的微栅铜网固定在FIB机台的载物台上；采用低离子束电流对再加工表面进行扫描处理。所述扫描处理时的低离子束电流为10 20皮安，扫描处理时的离子束电压为 10 30千伏；所述扫描处理时的电子束电压为5 15千伏。所述对再加工表面进行扫描处理的方法包括进行单次扫描后停止，观测TEM样品被扫描处理的位置是否是预期的位置，如果不是预期的位置，则调整扫描处理的位置后再进行单次扫描，直至达到预期的位置时再进行连续扫描；如果是预期的位置，则直接进行连续扫描。在本专利技术所提供的一种TEM样品的再加工方法中，首先分别获取TEM样品的第一非晶层和第二非晶层表面的SEM图片，然后根据第一非晶层和第二非晶层表面的SEM图片， 确定将第一非晶层或第二非晶层的表面作为TEM样品的再加工表面，最后采用FIB对所确定的TEM样品的再加工表面进行扫描处理，可见，上述方法通过FIB对第一非晶层或第二非晶层表面进行扫描处理，不会对TEM样品中的目标区域造成损伤，而且有效地减小了 TEM样品的厚度。附图说明图1 图5为现有技术中TEM样品制作方法的过程剖面示意图。图6为增加FIB的离子束的强度或增长FIB的切割时间时的TEM样品的剖面示意图。图7为本专利技术所提供的一种TEM样品的再加工方法的流程图。图8为TEM样品厚度与目标区域的关系示意图。图9为扫描处理示意图。具体实施例方式为使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下参照附图并举实施例，对本专利技术所述方案作进一步地详细说明。本专利技术的核心思想为分别获取TEM样品的第一非晶层和第二非晶层表面的SEM 图片，然本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种TEM样品的再加工方法，所述TEM样品包括第一非晶层、第二非晶层、第一非晶层和第二非晶层之间的晶层，目标区域位于晶层中，该方法包括分别获取透射电子显微镜TEM样品的第一非晶层和第二非晶层表面的扫描电子显微镜SEM图片；根据第一非晶层和第二非晶层表面的SEM图片，确定将第一非晶层或第二非晶层的表面作为TEM样品的再加工表面，其中，若第一非晶层表面的SEM图片所示为目标区域，则将第二非晶层确定为TEM样品的再加工表面，若第二非晶层表面的SEM图片所示为目标区域， 则将第一非晶层确定为TEM样品的再加工表面；采用聚焦离子束FIB对所确定的TEM样品的再加工表面进行扫描处理。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对所确定的TEM样品的再加工表面进行扫描处理的方法包括将TEM样品放置...

【专利技术属性】
技术研发人员：段淑卿，庞凌华，
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：