专利名称：一种用于阶梯覆盖检查的透射电子显微镜样品制备方法
技术领域：
本发明涉及一种透射电子显微镜样品的制备方法，具体涉及半导体集成电路制造工艺中用于阻障层和籽晶层(Barrier/Seed)阶梯覆盖检查的透射电子显微镜样品制备方法。属于功能材料结构分析技术领域。
背景技术：
随着集成电路制造工艺技术的不断进步，器件线宽不断减小，硅材料中缺陷的危害越来越不可忽视。在现代超大规模集成电路工艺中，器件的特征尺寸越来越小，集成度也越来越高。在目前的半导体集成电路工艺中，微观尺度上的缺陷已经变得十分重要。缺陷的存在会影响硅材料局部的物理性质和电学性质，并最终影响到集成电路的成品率。
在电路越来越复杂、集成度越来越高的今天，作为适应工艺发展和器件分析要求的手段，透射电子显微镜(TEM)分析的分辨率高，可以对晶格结构直接成像，比较适合用来进行上述微观尺度缺陷的分析。
用物理气相沉积阻障层和籽晶层(Barrier/Seed)的技术目前广泛应用于半导体工艺中大多数改良的铜金属化后端互连。阶梯覆盖能力是评价阻障层和籽晶层形成性能以及工艺稳定性的关键性标准。最普通的制备阶梯覆盖检查TEM样品的操作是，常规的沉积阻障层和籽晶层(Barrier/Seed)接着再进行透射电子显微镜(TEM)取样步骤。由于TEM取样步骤例如环氧化物粘着和硬化、聚焦离子束(FIB)切割和离子束研磨等等都会产生热量，所述沉积的籽晶层会很容易团聚。结果是很难测量籽晶层的精确厚度。
发明内容
为了克服上述因为TEM取样的操作条件使籽晶层团聚，从而不能精确测量沉积籽晶层实际厚度的缺点提出本发明。
本发明的目的在于，通过在原有工艺中加入容易实施的简单步骤，保护己沉积的籽晶层使之不会发生前述的缺点，这样处理后作TEM分析可得到高质量的透射电子显微镜图片，其具有清晰的籽晶层剖面轮廓，图4为应用本发明方法后得到的透射电子显微镜图片。
按照本发明的方法，在常规地沉积阻障层和籽晶层后，可于同一机台中以低温沉积一封盖层(cap layer)，如此则不再会由于TEM取样操作例如环氧化物粘着和硬化、聚焦离子束(FIB)切割和离子束研磨等等使籽晶层团聚。
沉积封盖层的温度以不引起籽晶受热团聚为宜，较好的方案是不超过80℃。
封盖层的材料可以和阻障层材料相同，也可以选用钽(Ta)、氮化钽(TaN)等材料或者这些材料的混合物。
本发明的优点在于其可以很方便快速地实施于同一个PVD系统中，并且可以有效地保护已沉积的籽晶层不团聚，从而得到高质量的透射电子显微镜(TEM)照片，可以很精确地测量籽晶层的厚度。
本申请书中包括的多个附图显示出本发明的实施例，本申请中包括的附图是说明书的一个构成部分，附图与说明书和权利要求书一起用于说明本发明的实质内容，用于更好地理解本发明。附图中相同或相似的构成部分用相同的参考数字指示。附图中图1是常规的阻障层和籽晶层沉积示意图，其中1表示籽晶层，2表示阻障层，3表示电介质；图2是籽晶层受热团聚的示意图，其中1表示籽晶层，2表示阻障层，3表示电介质，椭圆形区域内为团聚的形状。
图3是本发明的工艺示意图，其中1表示籽晶层，2表示阻障层，3表示电介质，4表示封盖层；图4是应用本发明方法后的电子显微镜图片。
具体实施例方式
为了更好地理解本发明的工艺，下面结合说明书附图对本发明作进一步说明。
如图1所示，在半导体基底的介电层上先常规性地采用PVD的方法沉积阻障层和籽晶层。
接着在同一个PVD系统中于75℃再沉积一层封盖层，覆盖在籽晶层之上。如图3所示。
然后可以进行常规的透射电子显微镜样品的取样步骤，例如环氧化物粘着和硬化、聚焦离子束(FIB)切割和离子束研磨等等。
因为有封盖层置于籽晶层上方，保护了籽晶层不受热团聚，所以尽管电子显微镜样品的取样步骤有热产生，但是籽晶层不会受到影响。这样制备出的电子扫描显微镜样品的籽晶层剖面轮廓清晰，可以准确地测量籽晶层的厚度。
本发明简单有效地通过增加一层封盖层解决了籽晶层受热团聚影响其厚度测量的问题，并且步骤方便快速，只要在同一个机台就可以完成。优点是十分明显的。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明的范围内。本发明要求保护的范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
权利要求
1.一种透射电子显微镜样品的制备方法，先在作为半导体基底的电介质上用物理气相沉积的方法沉积阻障层和籽晶层，再进行环氧化物粘着和硬化、聚焦离子束(FIB)切割和离子束研磨等电子显微镜样品的取样步骤，其特征在于，在进行电子显微镜样品的取样步骤前还包括沉积一层封盖层的步骤。
2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，沉积封盖层采用的方法是物理气相沉积。
3.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，沉积封盖层采用的温度不高于80℃。
4.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，其中封盖层的材料可以是和阻障层材料相同，也可以是钽、氮化钽或者它们的混合物。
全文摘要
一种半导体集成电路制造工艺中用于阻障层和籽晶层(Barrier/Seed)阶梯覆盖检查的透射电子显微镜样品的制备方法，先在作为半导体基底的电介质上用物理气相沉积的方法沉积阻障层和籽晶层，于籽晶层上再沉积一层封盖层以防止籽晶层受热团聚，然后进行取样步骤。由于封盖层的存在，取样步骤产生的热量不会使籽晶层团聚。得到的电子显微镜照片籽晶层剖面轮廓清晰，可以准确测量其厚度。
文档编号G01N13/00GK1865898SQ20051002597
公开日2006年11月22日 申请日期2005年5月19日 优先权日2005年5月19日
发明者牛崇实, 高强, 张启华, 吴廷斌 申请人:中芯国际集成电路制造(上海)有限公司