一种tem芯片样品的标记方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及透射电镜观察芯片样品的领域，特别涉及一种TEM芯片样品的标记方法。
【背景技术】
[0002]透射电子显微镜(Transmiss1nElectron Microscope，简称 TEM)，简称透射电镜，是把经加速和聚集的电子束投射到非常薄的样品上，电子与样品中的离子碰撞而改变方向，从而产生立体角散射，散射角的大小与样品的密度、厚度相关，因此可以形成明暗不同的影像，影像将在放大、聚焦后在成像器件(如荧光屏、胶片或感光耦合组件)上显示出来。如今透射电镜在包括集成电路分析在内的各个领域都有着极为广泛且越来越重要的应用，而FIB (Focused 1n beam，聚焦离子束)制样则是半导体领域最为主要的TEM样品制备手段。而随着半导体集成电路工艺持续的开发，芯片的特征尺寸从微米级别逐渐发展到现在的纳米级别，TEM已经取代SEM(扫描电子显微镜)成为集成电路材料和结构分析的主要工具。
[0003]—般情况下，在几微米X几微米尺寸的TEM样品上，如图1所示，需分析的目标是比较明显的，很容易在TEM样品上找到。但是，对于某些小尺寸的重复单元结构，如图2所示，在TEM样品上存在包括目标单元在内的多个重复的单元结构1，如每个单元结构I为多晶硅栅极或者金属引线等微小的重复单元，而每个微小的重复单元无论是结构、尺寸还是颜色需要做成完全一样并且并列排布在硅衬底2上，这样便形成了若干个重复的单元结构1，除了制样的人员以外，其他TEM操作人员无法确认目标单元的位置。如果某一个TEM样品需要再次观测，且TEM操作人员并非制样人员，或即使是制样人员但已不记得目标单元或者目标区域的相对位置，就会出现问题而无法操作。
[0004]因此针对上述缺陷，有必要发明一种TEM芯片样品的标记方法，减少在观察分析TEM芯片样品时因为寻找目标区域而浪费的时间，提高工作效率。
【发明内容】
[0005]本发明提供一种TEM芯片样品的标记方法，针对上述问题，使用透射电镜的电子束将芯片样品上距离目标区域0.2μπι?3μπι范围内的硅衬底的晶格改变，将晶格改变部分形成晶格改变圈，所述晶格改变圈的半径小于所述晶格改变圈到所述目标区域的距离，这样在透射电镜下，立刻能寻找出需要观察分析的目标区域，减少在观察分析TEM芯片样品时因为寻找目标区域而浪费的时间，增加工作效率。
[0006]为达到上述目的，本发明提供一种TEM芯片样品的标记方法，使用透射电镜的电子束将芯片样品上距离目标区域0.2μπι?3μπι范围内的硅衬底的晶格改变，将晶格改变部分形成晶格改变圈，所述晶格改变圈的半径小于所述晶格改变圈到所述目标区域的距离。
[0007]作为优选，使用透射电镜的电子束将芯片样品上距离所述目标区域0.2 μπι?3 μ m范围内的硅衬底部分的晶格损伤。
[0008]作为优选，使用透射电镜的电子束将芯片样品上距离所述目标区域0.2 μπι?3 μ m范围内的硅衬底部分的晶格损伤形成非晶，所述晶格改变圈即为非晶圈。
[0009]作为优选，透射电镜的电子束光斑直径在5nm以内。
[0010]作为优选，透射电镜的电子束的曝光时间为20sec?30sec。
[0011]作为优选，使用透射电镜的电子束将芯片样品上距离所述目标区域0.4 μπι处的娃衬底的晶格损伤。
[0012]作为优选，所述芯片样品内规则排布有若干个重复的单元结构。
[0013]作为优选，所述非晶圈的半径小于每个所述重复的单元结构的宽度。
[0014]与现有技术相比，本发明的有益效果是:本发明提供一种TEM芯片样品的标记方法，使用透射电镜的电子束将芯片样品上距离目标区域0.2μπι?3μπι范围内的硅衬底的晶格改变，将晶格改变部分形成晶格改变圈，所述晶格改变圈的半径小于所述晶格改变圈到所述目标区域的距离。本发明提供的TEM芯片样品的标记方法使得在需要使用透射电镜观察的目标区域附近部分晶格改变，尤其是将晶格损伤形成非晶圈，在非晶圈内晶格与附近硅衬底的晶格不同，在透射电镜下，这种晶格的变化会非常明显，且由于使用透射电镜的电子束，可精确控制损伤形成的非晶圈的位置和半径，可以减少对目标区域的误伤率，也可以直接在目标区域10正下方造成损伤标记，使得在使用透射电镜观察分析TEM芯片样品时，立刻能寻找出需要观察分析的目标区域，减少在观察分析TEM芯片样品时因为寻找目标区域而浪费的时间，提高工作效率。
【附图说明】
[0015]图1为单一结构的TEM芯片样品照片；
[0016]图2为具有重复单元结构的TEM芯片样品照片；
[0017]图3为本发明提供的标记方法的示意图；
[0018]图4为本发明提供的标记方法标记后的TEM芯片样品照片。
[0019]现有技术图示:1-单元结构、2-硅衬底；
[0020]本发明图示:10_目标区域、20-重复的单元结构、30-非晶圈、40-硅衬底。
【具体实施方式】
[0021]为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的【具体实施方式】做详细的说明。
[0022]为达到上述目的，本发明提供一种TEM芯片样品的标记方法，主要包括以下步骤:
[0023]步骤一:在TEM芯片样品中寻找需要观察分析的目标区域。请参照图3，TEM芯片样品中需要观察分析的目标区域为多晶硅栅极或者金属引线等微小的重复单元区域，该TEM芯片样品中，以一个微小的重复单元为单元结构，在硅衬底40上，在水平方向上，并列排布着若干个与每个微小重复单元相同的单元结构，即重复的单元结构20。一般地，需要观察分析的目标区域10皆为产生失效的区域，但是这些区域即使在透射电镜下，外观大致也与其它重复的单元结构20相似，需要仔细分辨才能寻找出。
[0024]步骤二:在找到目标区域10后，使用透射电镜的电子束将距离目标区域10大约0.2 μπι?3 μπι范围内娃衬底40的部分晶格损伤，形成非晶圈30，非晶圈30由于在透射电镜下晶格与周围的晶格组成不同，因此在透射电镜下，非晶圈30的存在非常明显，所述非晶圈30的半径小于所述非晶圈30到所述目标区域10的距离。
[0025]请继续参照图3和图4，目标区域10为金属引线或者多晶硅材料制备形成的栅极或者其它微小的重复结构，则做标记的最佳位置应该选在目标区域10下方的硅衬底40上，但为了避免误伤到目标区域10，因此需要将非晶圈30的距离与目标区域的距离控制在0.2 μπι以外，但为了将非晶圈30与目标区域10控制在一个视场内，非晶圈30与目标区域10的距离控制在3 μ m以内。
[0026]较佳地，将非晶圈30与目标区域10的距离控制在0.4 μ m处，且非晶圈30的位置控制在硅衬底40上，并且透射电镜的电子束光斑直径从拍摄状态的10nm调整至5nm以内，将透射电镜的电子束的曝光时间从拍摄状态的0.5sec调整为20sec?30sec。
[0027]将透射电镜的电子束的上述参数调整完成后，在与目标区域10距离0.4μπι处的硅衬底40上，使用透射电镜的电子束将该处的硅衬底40的晶格损伤。
[0028]硅属于晶体，在晶体中原子的周期性排列称为晶格，不论是单晶体还是多晶体硅，皆是由晶格组成。由于半导体中的硅衬底40在经过多道工艺后，晶格已变得复杂，即使将硅衬底40中的某个晶格损伤，由于硅衬底40中原子排列的复杂性，甚至于在晶格中掺入了其它元素的原子，因此某个晶格的损伤很难牵连其它部分产生损伤，更甚至在硅衬底40上晶格损伤的非晶圈30处，由于聚焦离子束的破坏，使得非晶圈30的表面的晶格发生紊乱，非晶圈30内的物质变成了非晶体，如果将该非晶圈30扩大则需要更大的能量，因此即使硅衬底40表面产生了非晶圈30，也不会将损坏部位扩大至目标区域10。
[0029]较佳地，形成的非晶圈30的半径小于整个目标区域的宽度，避免在透射电镜下，非晶圈30的半径过大，目标区域10与相邻重复的单元结构20发生混淆。
[0030]与现有技术相比，本发明的有益效果是:本发明提供的??Μ芯片样品的标记方法使得在需要使用透射电镜观察的目标区域10附近硅衬底40部分晶格损伤，由于使用透射电镜中的电子束，可精确控制损伤形成的非晶圈30的位置和半径，可以减少对目标区域10的误伤率，也可以在目标区域10正下方造成损伤标记，使得在使用透射电镜观察分析TEM芯片样品时，立刻能寻找出需要观察分析的目标区域10，减少在观察分析TEM芯片样品时因为寻找目标区域10而浪费的时间，提高工作效率。
[0031]显然，本领域的技术人员可以对发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包括这些改动和变型在内。
【主权项】
1.一种TEM芯片样品的标记方法，其特征在于，使用透射电镜的电子束将芯片样品上距离目标区域0.2μπι?3μπι范围内的硅衬底的晶格改变，将晶格改变部分形成晶格改变圈，所述晶格改变圈的半径小于所述晶格改变圈到所述目标区域的距离。2.如权利要求1所述的TEM芯片样品的标记方法，其特征在于，使用透射电镜的电子束将芯片样品上距离所述目标区域0.2 μπι?3 μπι范围内的硅衬底部分的晶格损伤。3.如权利要求2所述的TEM芯片样品的标记方法，其特征在于，使用透射电镜的电子束将芯片样品上距离所述目标区域0.2μπ??3μπ?范围内的硅衬底部分的晶格损伤形成非晶，所述晶格改变圈即为非晶圈。4.如权利要求3所述的TEM芯片样品的标记方法，其特征在于，透射电镜的电子束光斑直径在5nm以内。5.如权利要求4所述的TEM芯片样品的标记方法，其特征在于，透射电镜的电子束的曝光时间为20sec?30seco6.如权利要求5所述的TEM芯片样品的标记方法，其特征在于，使用透射电镜的电子束将芯片样品上距离所述目标区域0.4 μπι处的硅衬底的晶格损伤。7.如权利要求6所述的TEM芯片样品的标记方法，其特征在于，所述芯片样品内规则排布有若干个重复的单元结构。8.如权利要求7所述的TEM芯片样品的标记方法，其特征在于，所述非晶圈的半径小于每个所述重复的单元结构的宽度。
【专利摘要】本发明提供一种TEM芯片样品的标记方法，使用TEM将芯片样品上距离目标区域0.2μm～3μm范围内的部分损伤，形成非晶圈，非晶圈半径小于所述非晶圈到所述目标区域的距离。本发明提供的TEM芯片样品的标记方法使得在需要使用透射电镜观察的目标区域附近部分损伤，由于使用TEM里的电子束，可精确控制损伤形成的非晶圈的位置和半径，可以减少对目标区域的误伤率，也可以对具有目标区域下方造成损伤标记，使得在使用透射电镜观察分析TEM芯片样品时，立刻能寻找出需要观察分析的目标区域，减少在观察分析TEM芯片样品时因为寻找目标区域而浪费的时间，提高工作效率。
【IPC分类】G01N1/28
【公开号】CN105136545
【申请号】CN201510680560
【发明人】陈强, 袁安东
【申请人】上海华力微电子有限公司
【公开日】2015年12月9日
【申请日】2015年10月19日