一种tem样品制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及半导体制造技术领域，尤其涉及一种TEM(Transmiss1nElectronMicroscope透射电子显微镜)的样品制备方法。
【背景技术】
[0002]在半导体制造业中，有各种各样的检测设备，其中EM是用于检测组成器件的薄膜的形貌、尺寸及特性的一个重要工具。常用的EM包TEM(Transmiss1nElectronMicroscope 透射电子显微镜)和 SEM(ScanningElectron Microscope 扫描电子显微镜)。TEM的工作原理是将需检测的样片以切割、研磨、离子减薄等方式减薄，然后放入TEM观测室，以高压加速的电子束照射样片，将样片形貌放大、投影到屏幕上，照相，然后进行分析，TEM的一个突出优点是具有较高的分辨率，可观测极薄薄膜的形貌及尺寸。
[0003]现有技术中，本领域技术人员利用透射电子显微镜(TEM)的方法对样品进行观测，所述样品通常为利用利用截面研磨或平面聚焦离子束(FIB)的方法对样品硅衬底进行制作形成。常规的使用FIB方法进行TEM样品制备的方法有很多种，但是单个样品的厚度都是一样的。然而，各种分析目的对样品的厚度要求是不一样的，比如，TEM观测对样品的厚度要求大致是10nm左右，而EDX(X射线能谱仪)对样品厚度要求较大，约300nm左右，EELS(电子能量损失谱仪)则对样品的厚度要求较小，约60纳米以下。因此，如果需要对样品进行不同的观测，往往需制备多个不同厚度的样品。
[0004]综上所述，如何在单个样品上能够方便快速地制备出具有不同厚度区域的样品成为本领域技术人员亟待解决的问题。
【发明内容】
[0005]本发明目的是提供一种可以在同一样品上快速方便地制备出不同厚度区域的TEM样品制备方法。
[0006]为了实现上述目的，本发明提供了一种TEM样品制备方法，包括:
[0007]步骤S1、提供硅衬底，并在所述硅衬底上确认至少两个薄厚程度不同的制样区域；
[0008]步骤S2、在各制样区域的上表面沉积相同厚度的保护层；
[0009]步骤S3、在各制样区域对应的保护层的上表面沉积不同预设厚度的厚度调节层；
[0010]步骤S4、重复实施步骤S3，直至所述厚度调节层符合要求；
[0011]步骤S5、对所述TEM样品进行离子束减薄；
[0012]步骤S6、在所述硅衬底上对所述减薄后的TEM样品进行切割工艺，并提取出TEM样品O
[0013]优选的，所述保护层的材质为金属，采用平面聚焦离子束的方法制备所述保护层。
[0014]优选的，采用Pt或者W作为金属源进行所述保护层的沉积工艺。
[0015]优选的，所述厚度调节层与所述保护层的材质相同。
[0016]优选的，采用平面聚焦离子束的方法制备所述厚度调节层。
[0017]优选的，在电压为30kv的条件下，采用电流为50pA?100pA的Ga离子束，于聚焦离子束设备中进行TEM样品的切割工艺。
[0018]优选的，所述保护层的厚度范围为100?lOOOnm。
[0019]优选的，所述厚度调节层的厚度范围为10nm?100nm0
[0020]本发明提供了一种TEM样品制备方法，首先在硅衬底上沉积相同厚度的保护层，在保护层的基础上对应各制样区域沉积不同厚度的厚度调节层，继而对TEM样品进行离子束减薄和切割，最终形成具有不同厚度区域的TEM样品。本发明解决了现有技术中针对不同的检测，往往需制备多个不同厚度的样品的问题，本领域技术人员采用该方法可方便快捷地制备出具有不同厚度区域的样品。
【附图说明】
[0021]图1为本发明中TEM样品制备方法的流程框图；
[0022]图2至图5为本发明TEM样品制备方法一个实施例中所形成TEM样品的剖面结构示意图。
【具体实施方式】
[0023]为使本发明的内容更加清楚易懂，以下结合说明书附图，对本发明的内容作进一步说明。当然本发明并不局限于该具体实施例，本领域内的技术人员所熟知的一般替换也涵盖在本发明的保护范围内。其次，本发明利用示意图进行了详细的表述，在详述本发明实例时，为了便于说明，示意图不依照一般比例局部放大，不应以此作为对本发明的限定。
[0024]上述及其它技术特征和有益效果，将结合实施例及附图1至图5对本发明的TEM样品制备方法进行详细说明。图1为本发明中TEM样品制备方法的流程框图；图2至图5为本发明TEM样品制备方法一个实施例中所形成TEM样品的剖面结构示意图。
[0025]请参阅图1，图1为本发明中TEM样品制备方法的流程框图；在本实施例中，本发明提供一种TEM样品制备方法，包括以下步骤:
[0026]步骤S1、提供硅衬底，并在硅衬底上确认至少两个薄厚程度不同的制样区域；
[0027]步骤S2、在各制样区域的上表面沉积相同厚度的保护层；
[0028]步骤S3、在各制样区域对应的保护层的上表面沉积不同预设厚度的厚度调节层；
[0029]步骤S4、重复实施步骤S3，直至厚度调节层符合要求；
[0030]步骤S5、对TEM样品进行离子束减薄；
[0031]步骤S6、在硅衬底上对减薄后的TEM样品进行切割工艺，并提取出TEM样品。
[0032]下面结合具体实施例对本发明的技术方案进行详细的说明。为了更好地说明本发明的技术方案，请结合图2-图5所示的本发明一个实施方式的TEM样品制作方法剖面结构示意图。
[0033]首先，请参阅图2，提供硅衬底10，并在硅衬底10上确认至少两个薄厚程度不同的制样区域20 ;其中，制样区域20的位置和数量可根据实际情况而定。
[0034]然后，请参阅图3，在各制样区域20的上表面沉积相同厚度的保护层30 ;其中，保护层30的材质优选为金属，可采用Pt或者W作为金属源进行保护层30的沉积工艺，优选使用平面聚焦离子束的方法制备保护层30，保护层30的厚度范围优选为100?lOOOnm。
[0035]接着，请参阅图4，在各制样区域20对应的保护层30的上表面沉积不同预设厚度的厚度调节层40，可重复实施该步骤，直至厚度调节层40符合要求；其中，优选采用平面聚焦离子束的方法制备厚度调节层40，厚度调节层40优选与保护层30的材质相同，厚度调节层40的厚度范围优选为10nm?lOOOnm。
[0036]再接着，对TEM样品进行离子束减薄；离子束在金属层比较厚的制样区域切割速度比较慢，形成了不同厚度的制样区域。
[0037]最后，请参阅图5、在硅衬底10上对减薄后的TEM样品50进行切割工艺，并提取出TEM样品50。其中，在电压为30kv的条件下，优选采用电流为50pA?100pA的Ga离子束，于聚焦离子束设备中进行TEM样品50的切割工艺，并将其提出出来，进行TEM检测。
[0038]综上所述，本发明提供了一种TEM样品制备方法，首先在硅衬底10上沉积相同厚度的保护层30，在保护层30的基础上对应各制样区域沉积不同厚度的厚度调节层40，继而对TEM样品进行离子束减薄和切割，最终形成具有不同厚度区域的TEM样品50。本发明解决了现有技术中针对不同的检测，往往需制备多个不同厚度的样品的问题，本领域技术人员采用该方法可方便快捷地制备出具有不同厚度区域的样品。
[0039]以上所述仅是发明的优选实施方式的描述，应当指出，由于文字表达的有限性，而在客观上存在无限的具体结构，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。
【主权项】
1.一种TEM样品制备方法，其特征在于，包括: 步骤S1、提供硅衬底，并在所述硅衬底上确认至少两个薄厚程度不同的制样区域； 步骤S2、在各制样区域的上表面沉积相同厚度的保护层； 步骤S3、在各制样区域对应的保护层的上表面沉积不同预设厚度的厚度调节层； 步骤S4、重复实施步骤S3，直至所述厚度调节层符合要求； 步骤S5、对所述TEM样品进行离子束减薄； 步骤S6、在所述硅衬底上对所述减薄后的TEM样品进行切割工艺，并提取出TEM样品。
2.根据权利要求1所述的TEM样品制备方法，其特征在于，所述保护层的材质为金属，采用平面聚焦离子束的方法制备所述保护层。
3.根据权利要求2所述的TEM样品制备方法，其特征在于，采用Pt或者W作为金属源进行所述保护层的沉积工艺。
4.根据权利要求2所述的TEM样品制备方法，其特征在于，所述厚度调节层与所述保护层的材质相同。
5.根据权利要求4所述的TEM样品制备方法，其特征在于，采用平面聚焦离子束的方法制备所述厚度调节层。
6.根据权利要求1所述的TEM样品制备方法，其特征在于，在电压为30kv的条件下，采用电流为50pA?100pA的Ga离子束，于聚焦离子束设备中进行TEM样品的切割工艺。
7.根据权利要求1?6任一所述的TEM样品制备方法，其特征在于，所述保护层的厚度范围为100?100nmo
8.根据权利要求1?6任一所述的TEM样品制备方法，其特征在于，所述厚度调节层的厚度范围为10nm?100nm0
【专利摘要】本发明涉及半导体工艺技术领域，本发明提供了一种TEM样品制备方法，首先在硅衬底上沉积相同厚度的保护层，在保护层的基础上对应各制样区域沉积不同厚度的厚度调节层，继而对TEM样品进行离子束减薄和切割，最终形成具有不同厚度区域的TEM样品。本发明解决了现有技术中针对不同的检测，往往需制备多个不同厚度的样品的问题，本领域技术人员采用该方法可方便快捷地制备出具有不同厚度区域的样品。
【IPC分类】G01N1-28
【公开号】CN104697836
【申请号】CN201510144200
【发明人】陈强
【申请人】上海华力微电子有限公司
【公开日】2015年6月10日
【申请日】2015年3月30日