[发明专利]TEM样品的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体制造领域，尤其涉及一种TEM样品的制备方法。

背景技术

目前，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，后续再对所述TEM样品的图像进行观察、测量以及分析。

现有技术中，聚焦离子束(FIB)机台可以在整片晶片（wafer）的局部区域完成TEM样品的制备，其过程是将wafer作为样品水平放置在FIB机台的样品台上，从FIB机台的液态金属离子源(一般为镓Ga)中抽取的离子束经过加速、质量分析、整形等处理之后形成具有一定束流和离子束斑直径的聚焦离子束(Ibeam)，聚焦在样品表面轰击wafer的局部区域，从而对wafer进行切割和微细加工，以制备TEM样品。

如图1所示，现有技术中，在FIB机台上制备TEM样品的方法，用于同时制备逻辑IC电路的NMOS和PMOS的TEM样品，包括：

步骤S101，提供一晶片，在晶片上表面形成保护层;

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，参考图2A，需要通过I beam（聚焦离子束）和E beam（聚焦电子束）预先在提供的晶片10的上表面镀一层金属铂(Pt)作为保护层11，且保护层11位于预设的TEM样品的上方，沉积的保护层11的分布区域通常为1*5μm。

步骤S102，在所述保护层两侧形成两个洞；

参考图2B，采用FIB晶片10进行初步切割，在FIB的切割过程中，高压加速的离子束对晶片10和保护层11进行轰击，在保护层11两侧形成两个洞（或凹槽）12、13，大小为5*15μm，两个洞12、13之间的部分为包含保护层11的样品。

步骤S103，在两个洞的底部分别形成U型开口；

参考图2C，首先定义远离洞底部的样品面为样品表面、在靠近洞底部的样品上先切出一条与样品表面平行的横向开口，该横向开口的长度与凹槽长度相当，隔开了保护层11与晶片10；再分别以横向开口的两端作为起点切出两条垂直于横向开口方向的纵向开口。其中，纵向开口的长度要求低于样品的高度，使得切出纵向开口之后，样品仍然连接在晶片10上未脱离。如图2c所示，横向开口和两条纵向开口组合形成U型开口14。

步骤S104，从保护层两侧细抛每个洞中靠近样品的侧壁;

请参考图2D,用I beam分别细切每个洞12、13中靠近样品的侧壁，用E beam观察样品图像，即从样品两侧削薄样品厚度，直到包含保护层11的样品的厚度达到0.1微米以下，以满足作为TEM样品的厚度要求。

步骤S105，切断样品与晶片的连接部分，取出样品即为TEM样品。

现有的逻辑集成电路中，NMOS和PMOS的TEM样品是分析静态存储器（SRAM）等半导体器件性能的关键所在，但是按照上述现有的TEM样品制备方法，只能分别制备NMOS和PMOS的TEM样品，非常耗时耗力，影响测试进程。

发明内容

本发明的目的在于提供一种TEM样品的制备方法，可以同时制备两个TEM样品，节约时间成本。

为解决上述问题，本发明提出一种TEM样品的制备方法，包括以下步骤：

提供一晶片，在所述晶片上表面形成保护层；

在所述保护层两侧形成两个洞；

在所述两个洞的底部分别形成开口；

将所述保护层覆盖的区域划分为多个相互间隔的子区域，在所述两个洞中分别对每个子区域的晶片侧壁细抛；

切断每个子区域与所述晶片的连接部分，形成多个TEM样品。

进一步的，所述保护层的材质为铂和/或钨。

进一步的，所述保护层的形状为长条状。

进一步的，所述晶片上表面形成的保护层的长度为5~15μm。

进一步的，所述晶片上表面形成的保护层的宽度为0.5~5μm。

进一步的，所述洞的长度至少大于所述晶片上表面形成的保护层的长度。

进一步的，所述洞的宽度3～10μm。

进一步的，所述TEM样品的厚度小于0.1μm。

进一步的，相邻两个子区域的间隔为0.5～2μm。

进一步的，细抛后的相邻两个字区域的同侧侧壁不在同一条直线上。