[发明专利]样品制备方法以及二次离子质谱分析方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体测试分析技术领域，特别是涉及一种样品制备方法以及二次离子质谱分析方法。

背景技术

半导体制造是一个工艺极其复杂的过程，在整个半导体制造过程中，需要对所制造产品进行各种检测，以确定所制造产品是否符合设计要求，进而保证半导体产品的质量。

例如，离子注入是半导体制造中十分重要的一道工序。离子注入包括不同类型的离子注入，典型的是N型离子的注入和P型离子的注入。在半导体制造中N型离子注入中以磷(P)和砷(As)为主，P型离子以硼(B)和铟(In)为主。离子注入是在密封的反应腔内进行。目前的反应腔多是弧电反应腔，在进行离子注入时，将离子源和预注离子的晶圆放入反应腔，然后电离离子，通过电磁场对离子进行筛选，同时提高筛选的离子能量，最后将其注入晶圆。在通过电磁场对电离进行筛选时，电磁场是通过荷质比对反应腔内的离子进行筛选。在进行这种离子筛选的时候，容易将荷质比与预筛选的离子相同的离子误选中注入晶圆，这样便会使注入离子受到其他离子的污染。

为了检测注入晶圆的离子是否有其他污染离子，目前往往利用二次离子质谱分析的技术。二次离子质谱分析(Secondary Ion Mass Spectroscopy，简称SIMS)是利用质谱法分析由初级离子入射靶材后所溅射产生的二次离子，从而获取材料表面或深度剖面元素信息的一种分析方法。SIMS可以分析包括氢在内的全部元素并能给出同位素的信息，分析化合物组分和分子结构。二次离子质谱分析的方法具有很高的灵敏度，可达到ppm(part per million，即百万分之一)甚至ppb(part per billion，即十亿分之一)的量级，因此广泛应用于材料的分析领域。

由于二次离子质谱分析的特点，对样品有一定的要求：首先，样品的表面应尽量保持洁净和平坦；其次，样品需预留足够的分析区域面积；另外，样品需具有较好的导电性。然而，在现有技术中，对于一些特定的样品(如一些已经所有工艺流程的样品)，样品的正面太粗糙、分析区域小或导电性差，使得二次离子质谱的分析结果的准确性和参考价值大大降低。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种样品制备方法以及二次离子质谱分析方法，提高测试分析的准确性。

为解决上述技术问题，本发明提供一种样品制备方法，包括：

提供一形成有若干规则排列的待测结构的半导体芯片，所述半导体芯片包括正面、与所述正面相对的背面以及垂直于所述正面和背面的横截面；

对所述半导体芯片的正面进行剥离，剥离至所述待测结构所在膜层的上一层膜层，根据所述待测结构所在膜层的上一层膜层的结构，判断所述待测结构的位置分布；

对所述半导体芯片的横截面进行腐蚀处理，根据所述腐蚀处理的结果，判断所述待测结构的深度以及所述待测结构在所述横截面的宽度；

根据所述待测结构的位置分布、深度以及宽度，从所述半导体芯片的正面制备至少一开孔，所述开孔位于其中一个所述待测结构的至少两个侧面，所述开孔的深度大于等于所述待测结构的深度；

对所述半导体芯片的背面进行研磨，直至露出所述开孔，得到分析样品。

可选的，在所述样品制备方法中，在所述半导体芯片的正面制备至少一开孔的步骤和对所述半导体芯片的背面进行研磨的步骤之间，还包括：

在所述开孔内填充导电材料。

可选的，在所述样品制备方法中，所述导电材料为铂。

可选的，在所述样品制备方法中，在对所述半导体芯片的正面进行剥离的步骤和对所述半导体芯片的横截面进行腐蚀处理的步骤之间，还包括：

采用聚焦离子束对所述半导体芯片的横截面进行预处理。

可选的，在所述样品制备方法中，在所述半导体芯片的正面制备至少一开孔的步骤和对所述半导体芯片的背面进行研磨的步骤之间，还包括：

在所述半导体芯片的正面粘贴一基板。

可选的，在所述样品制备方法中，所述基板为导电基板，所述半导体芯片和所述导电基板通过导电胶粘贴。

可选的，在所述样品制备方法中，对所述半导体芯片的背面进行研磨的步骤包括：

对所述半导体芯片的背面进行粗磨，直至所述半导体芯片的背面表面距所述开孔50nm～1000nm；

对所述半导体芯片的背面进行细磨，露出所述开孔。

可选的，在所述样品制备方法中，所述半导体芯片包括若干层叠的膜层，所述待测结构在其中一个所述膜层内排列。