透射电子显微镜样品的制备方法与流程

本发明涉及半导体制备，特别涉及一种透射电子显微镜样品的制备方法。

背景技术：

1、随着半导体技术的发展，集成电路的复杂性和集成度不断提高，单个芯片上集成的器件已经达到上亿甚至数十亿，不断减小的特征尺寸(cd，critical dimension)对观测和分析技术提出了挑战。由于透射电子显微镜(tem，transmission electron microscope)分辨率高，可以观测到薄膜区域的内部结构，因此随着半导体工艺水平的不断提高，透射电子显微镜已经成为观测和分析集成电路内部结构的必要手段。目前，在制备透射电子显微镜观测的样品时，通常采用fib(focused ion beam，聚焦离子束)将失效区域整体提取出，并进行减薄制备平面透射电镜样品，再利用tem对样品进行观察，以精确定位失效位置。然而，如图1所示，对于一些大面积(截面面积大于8μm×6μm)的样品10在减薄后会发生不可逆的形变，因此导致无法进行后续tem分析。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种透射电子显微镜样品的制备方法，以解决透射电子显微镜样品在制备过程中发生形变的问题。

2、为解决上述技术问题，本发明提供一种透射电子显微镜样品的制备方法，包括：

3、提供一待测样品，所述待测样品包括基底，所述基底包括相互垂直的第一表面和第二表面，所述第一表面形成有目标膜层和第一保护层，所述第一保护层覆盖所述目标膜层，所述目标膜层覆盖所述第一表面；

4、将所述待测样品固定于样品载体上；

5、沿所述第二表面对所述基底进行刻蚀，以形成贯穿所述基底的开口，并利用剩余的所述基底构成支撑结构，所述支撑结构围绕所述开口设置；

6、沿所述第一保护层的表面及所述开口的内壁向靠近所述第二表面的方向，对所述待测样品进行减薄处理，直至暴露出所述目标膜层，剩余的所述待测样品构成透射电子显微镜样品。

7、可选的，在所述的透射电子显微镜样品的制备方法中，所述开口的形状为矩形。

8、可选的，在所述的透射电子显微镜样品的制备方法中，采用聚焦离子束沿所述第一表面对所述基底进行刻蚀，以形成所述开口。

9、可选的，在所述的透射电子显微镜样品的制备方法中，在沿所述第一表面对所述基底进行刻蚀之前，所述透射电子显微镜样品的制备方法还包括：将所述待测样片旋转预定角度，以使所述第一表面朝向所述聚焦离子束。

10、可选的，在所述的透射电子显微镜样品的制备方法中，所述基底还包括相对设置的第三表面和第四表面，所述第三表面和第四表面均与所述第一表面和所述第二表面相邻。

11、可选的，在所述的透射电子显微镜样品的制备方法中，所述基底还包括第五表面，所述第五表面与所述第一表面和所述第二表面均呈角度设置，所述开口从所述第一表面延伸至所述第五表面，其中，所述第五表面的形状、所述第一表面的形状和所述第二表面的形状均为矩形，所述第三表面和所述第四表面的形状均为三角形。

12、可选的，在所述的透射电子显微镜样品的制备方法中，将所述待测样品固定于所述样品载体上的方法包括：采用焊接的方式将所述第三表面或者所述第四表面固定于所述样品载体上。

13、可选的，在所述的透射电子显微镜样品的制备方法中，所述第一保护层和所述目标膜层位于所述第二表面的一侧上形成有第二保护层，且所述第二保护层延伸覆盖部分所述第二表面。

14、可选的，在所述的透射电子显微镜样品的制备方法中，对所述待测样品进行减薄处理的方法包括：采用聚焦离子束依次刻蚀所述第二保护层、所述第一保护层和所述开口内壁的所述支撑结构，直至暴露出所述目标膜层。

15、可选的，在所述的透射电子显微镜样品的制备方法中，所述第二保护层的材质和所述第一保护层的材质均包括碳、铂和钨。

16、在本发明提供的透射电子显微镜样品的制备方法中，先沿基底的第二表面对基底进行刻蚀，以形成贯穿基底的开口，并利用剩余的基底构成支撑结构，支撑结构围绕开口设置；然后，沿第一保护层的表面及开口的内壁向靠近第二表面的方向，对待测样品进行减薄处理，直至暴露出目标膜层，剩余的待测样品构成透射电子显微镜样品；由于在对待测样品进行减薄处理之前形成了支撑结构，由此在减薄处理的过程中，支撑结构可以起到支撑的作用，使得待测样品不会发生形变，由此避免透射电子显微镜样品在制备过程中发生形变，提高透射电子显微镜样品的制样成功率。

技术特征：

1.一种透射电子显微镜样品的制备方法，其特征在于，包括：

2.如权利要求1所述的透射电子显微镜样品的制备方法，其特征在于，所述开口的形状为矩形。

3.如权利要求1所述的透射电子显微镜样品的制备方法，其特征在于，采用聚焦离子束沿所述第一表面对所述基底进行刻蚀，以形成所述开口。

4.如权利要求3所述的透射电子显微镜样品的制备方法，其特征在于，在沿所述第一表面对所述基底进行刻蚀之前，所述透射电子显微镜样品的制备方法还包括：将所述待测样片旋转预定角度，以使所述第一表面朝向所述聚焦离子束。

5.如权利要求1所述的透射电子显微镜样品的制备方法，其特征在于，所述基底还包括相对设置的第三表面和第四表面，所述第三表面和第四表面均与所述第一表面和所述第二表面相邻。

6.如权利要求5所述的透射电子显微镜样品的制备方法，其特征在于，所述基底还包括第五表面，所述第五表面与所述第一表面和所述第二表面均呈角度设置，所述开口从所述第一表面延伸至所述第五表面，其中，所述第五表面的形状、所述第一表面的形状和所述第二表面的形状均为矩形，所述第三表面和所述第四表面的形状均为三角形。

7.如权利要求5所述的透射电子显微镜样品的制备方法，其特征在于，将所述待测样品固定于所述样品载体上的方法包括：采用焊接的方式将所述第三表面或者所述第四表面固定于所述样品载体上。

8.如权利要求1所述的透射电子显微镜样品的制备方法，其特征在于，所述第一保护层和所述目标膜层位于所述第二表面的一侧上形成有第二保护层，且所述第二保护层延伸覆盖部分所述第二表面。

9.如权利要求8所述的透射电子显微镜样品的制备方法，其特征在于，对所述待测样品进行减薄处理的方法包括：采用聚焦离子束依次刻蚀所述第二保护层、所述第一保护层和所述开口内壁的所述支撑结构，直至暴露出所述目标膜层。

10.如权利要求8所述的透射电子显微镜样品的制备方法，其特征在于，所述第二保护层的材质和所述第一保护层的材质均包括碳、铂和钨。

技术总结
本发明提供一种透射电子显微镜样品的制备方法，先沿基底的第二表面对基底进行刻蚀，以形成贯穿基底的开口，并利用剩余的基底构成支撑结构，支撑结构围绕开口设置；然后，沿第一保护层的表面及开口的内壁向靠近第二表面的方向，对待测样品进行减薄处理，直至暴露出所述目标膜层，剩余的所述待测样品构成透射电子显微镜样品；由于在对待测样品进行减薄处理之前形成了支撑结构，由此在减薄处理的过程中，支撑结构可以起到支撑的作用，使得待测样品不会发生形变，由此避免透射电子显微镜样品在制备过程中发生形变，提高透射电子显微镜样品的制样成功率。

技术研发人员：李丽媛,史燕萍,李明,高金德
受保护的技术使用者：上海华力微电子有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/8/1