[发明专利]一种纳米微粒浮栅透射电子显微镜观测样品制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体集成电路测试技术领域，特别涉及一种纳米微粒浮栅透射电子显微镜观测样品制备方法。

背景技术

闪存(Flash Memory)作为非挥发性浮栅结构存储器的典型器件目前已广泛应用于U盘、MP3播放器及手机、数码照相机等移动电子设备，并有望在不久的将来替代PC中的硬盘实现大规模数据存储。然而目前广泛应用的多晶硅薄膜浮栅存储器结构在向45nm特征尺寸发展实现超大规模器件集成的同时，在存储时间和控制功耗等方面将面临严峻的挑战。

如果用纳米微粒代替闪存的浮动栅，绝缘氧化物层中的薄点只影响一个相邻纳米微粒，并且对其它存储纳米微粒没有影响。因此，能够减小隧道(栅)氧化物和极间(控制)氧化物的厚度而不会牺牲存储保持时间。因此，应用纳米微粒替代传统多晶硅薄膜作为浮栅的存储器件因具有低功耗、高速度、高存储密度等特点，被广泛认为将成为替代闪存的新一代非挥发性浮栅存储器件。

由于透射电子显微镜(TEM)通过高加速电压的电子穿透厚度约为100nm的样品从而成像，对于纳米微粒浮栅存储器上的结晶态纳米微粒浮栅可以通过TEM形成其晶格像。因此，现有技术中，通常采用TEM对纳米微粒浮栅存储器的纳米微粒浮栅层进行观测来判断纳米微粒的大小和分布。但现有技术的观察方法是通过观测纳米微粒浮栅层的截面形态来对纳米微粒浮栅层的分布进行判断的。

请参看图1a-图1c，图1a-图1c为现有技术的纳米微粒浮栅透射电子显微镜观测样品制备方法示意图。现有技术的纳米微粒浮栅透射电子显微镜观测样品制备方法中，首先，如图1a所示，提供一纳米微粒浮栅样品，所述样品包括衬底100及位于所述衬底上的纳米微粒浮栅层101，所述纳米微粒浮栅层101上还可以有一高温氧化物层102，用以保护纳米微粒浮栅层101；其次，如图1b所示，分别机械研磨所述纳米微粒浮栅样品的两个相对的侧面，对所述样品进行减薄；再次，使用离子束对所述纳米微粒浮栅样品的侧面进行进一步的减薄，使得纳米微粒浮栅样品的厚度符合TEM的观测要求；最后，将暴露出的纳米微粒浮栅层101的截面放入至TEM中进行观测。但由于纳米微粒浮栅层101比较薄，再加上TEM对观测样品尺寸的限制，通过纳米微粒浮栅层101的截面很难比较清楚准确的看出纳米微粒的分布情况。但如果采用从纳米微粒浮栅层的顶面观测的方法，由于纳米微粒浮栅层和其上的高温氧化物层的厚度加起来也只有300-400A，而通过一般机械研磨加离子束减薄的方法所制备的样品的厚度最小也有700A(一般多为100nm)，因此制备从纳米微粒浮栅层的顶面观测的样品时很难完全去除纳米微粒浮栅层下方的衬底，而衬底硅晶格的存在将影响从顶面对纳米微粒浮栅层的观测，使得不能从纳米微粒浮栅层的顶面清楚观察纳米微粒的大小和分布情况。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种纳米微粒浮栅透射电子显微镜观测样品制备方法，以解决通过现有技术的方法制备的纳米微粒浮栅透射电子显微镜观测样品不能清楚准确的观察纳米微粒分布情况的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供一种纳米微粒浮栅透射电子显微镜观测样品制备方法，包括以下步骤：

提供一纳米微粒浮栅样品，所述样品包括衬底、位于所述衬底上的非晶态膜层、位于所述非晶态膜层之上的纳米微粒浮栅层；

通过机械研磨去除所述衬底的大部分，保留一薄层的衬底；

使用离子束对保留的衬底进行进一步的减薄，使所述纳米微粒浮栅样品上部分区域的保留衬底被完全去除。

可选的，所述非晶态膜层的厚度为400-1000埃。

可选的，所述非晶态膜层是氧化硅或氮化硅。

可选的，所述纳米微粒浮栅层的厚度为80-100埃。

可选的，所述纳米微粒浮栅层上还沉积有高温氧化物层。

可选的，所述高温氧化物层的厚度为80-150埃。

可选的，所述高温氧化物层为二氧化硅层。

本发明提供的纳米微粒浮栅透射电子显微镜观测样品制备方法中由于在衬底之上、纳米微粒浮栅层之下增加了非晶态膜层，有效实现了制备从顶面观测纳米微粒浮栅层的TEM观测样品。通过本发明方法制备的纳米微粒浮栅透射电子显微镜观测样品由于非晶态膜层的存在保护了纳米微粒浮栅层的完整性，同时可消除硅衬底晶格对纳米微粒浮栅层的观测产生的干扰影响，实现了通过TEM从顶面完整的观测整个纳米微粒浮栅层的分布情况，且可利用衬底最薄区周围残留的衬底做衍射，减小观测样品投影下来的误差，保证了对纳米微粒浮栅层观测的准确性。

附图说明