一种自动化的样本减薄方法与流程

本发明涉及半导体技术领域，尤其涉及一种自动化的样本减薄方法。

背景技术：

随着集成电路集成度地提高，芯片中晶体管的尺寸越来越小，cd最小尺寸也在不断缩小，器件对微小缺陷的敏感程度一逐步提高，失效分析手段面对着重重挑战。

使用聚焦离子束缺陷检测机切片是失效分析的一个常规手段，在制样过程中，遇到尺寸较小的缺陷，如何保证能够切到核心区域是本领域的一大难题。现有的技术中需要人工一边切片一边观察切的位置，切片位置很不精确，同时自动化程度不高，人工成本很高，效率较低。而且不容易将缺陷切至中心位置，制样失败几率较高。

技术实现要素：

针对上述问题，本发明提出了一种自动化的样本减薄方法，应用于制备一失效分析样本；其中，包括：

步骤s1，提供具有一缺陷的一初始样本；

步骤s2，在所述初始样本避开所述缺陷的表面上，形成以所述缺陷的两侧边缘的两条平行的延长线为起始线，槽宽向两侧延伸的两个沟槽；

步骤s3，在两个所述沟槽中填充与所述初始样本相异的金属；

步骤s4，采用聚焦离子束工艺对填充所述金属后的样本的两侧进行减薄，并在减薄的过程中实时监测减薄过程中的返回的粒子成分；

步骤s5，于监测到的所述粒子成分中相异的所述金属的成分的占比低于一预设值时，停止减薄操作。

上述的样本减薄方法，其中，所述缺陷包括一缺陷核和围绕所述缺陷核的边缘物质；

所述步骤s2中，以所述缺陷的所述缺陷核的两侧边缘的两条平行的延长线为起始线。

上述的样本减薄方法，其中，所述步骤s4中，采用所述聚焦离子束工艺对填充所述金属后的样本的两侧分别进行减薄，并在减薄的过程中实时监测减薄过程中的返回的粒子成分；

所述步骤s5中，于监测到两侧中任一侧的所述粒子成分中相异的所述金属的成分的占比低于所述预设值时，停止对应一侧的减薄操作。

上述的样本减薄方法，其中，相异的所述金属为钨金属。

上述的样本减薄方法，其中，所述预设值为0。

上述的样本减薄方法，其中，所述沟槽为垂直型沟槽。

上述的样本减薄方法，其中，所述步骤s5中，采用所述质朴分析仪监测所述粒子成分中相异的所述金属的成分。

有益效果：本发明提出的一种自动化的样本减薄方法能够精确控制聚焦离子切割的位置，提高了切片精度，同时自动化程度高，效率较高，人工成本低，制样成功率高。

附图说明

图1为本发明一实施例中自动化的样本减薄方法的步骤流程图；

图2为本发明一实施例中自动化的样本减薄方法形成的样本的俯视示意图；

图3为本发明一实施例中实现自动化的样本减薄的系统的透视图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进行进一步说明。

在一个较佳的实施例中，如图1和图2所示，提出了一种自动化的样本减薄方法，应用于制备一失效分析样本；其中，可以包括：

步骤s1，提供具有一缺陷10的一初始样本1；

步骤s2，在初始样本1避开缺陷10的表面上，形成以缺陷10的两侧边缘的两条平行的延长线为起始线，槽宽向两侧延伸的两个沟槽；

步骤s3，在两个沟槽中填充与初始样本相异的金属mt；

步骤s4，采用聚焦离子束工艺对填充金属mt后的样本的两侧进行减薄，并在减薄的过程中实时监测减薄过程中的返回的粒子成分；

步骤s5，于监测到的粒子成分中相异的金属mt的成分的占比低于一预设值时，停止减薄操作。

上述技术方案中，由于缺陷是制备失效分析样本的关键，能否清楚地观测缺陷，很大程度依赖于制备失效分析样本时能否将缺陷完整地保留，而样本上缺陷以外的其他结构和区域可以视为是非有效的，可以进行沟槽的刻蚀和填充等加工工艺；本发明制备的沟槽中填充有与初始样本1异质的金属mt，以便于在减薄样本的过程中能够通过跟踪返回的粒子成分判断减薄的位置，从而实现制备失效分析样本的自动化；本发明中沟槽朝向缺陷10的中心线的边界与缺陷的侧部边缘共线，以保证沟槽中的金属mt消耗完时缺陷的侧部刚好暴露，在这种情况下切割的起始位置应在存在异质的金属mt的位置；但这只是一种情况，还可以制备规则或不规则的形状的沟槽，使得返回的粒子成分中异质的金属mt的含量呈渐变；减薄停止后形成的减薄后的样本即可作为失效分析样本。

在一个较佳的实施例中，缺陷包括一缺陷核11和围绕缺陷核11的边缘物质12；

步骤s2中，以缺陷10的缺陷核11的两侧边缘的两条平行的延长线为起始线。

上述技术方案中，一般的缺陷10均包括缺陷核11和边缘物质12，失效分析的关键为缺陷核11，因此需要将边缘物质12也去除。

在一个较佳的实施例中，步骤s4中，采用聚焦离子束工艺对填充金属mt后的样本的两侧分别进行减薄，并在减薄的过程中实时监测减薄过程中的返回的粒子成分；

步骤s5中，于监测到两侧中任一侧的粒子成分中相异的金属mt的成分的占比低于预设值时，停止对应一侧的减薄操作。

上述技术方案中，对样本两侧进行减薄可以是同时进行的，也可以是依次进行的，但对粒子成分的监测应区分所在侧，以保证样本两侧都能切至缺陷10的边缘。

在一个较佳的实施例中，相异的金属mt为钨金属，能够容易地采用质谱分析的方法进行监测。

在一个较佳的实施例中，预设值为0，但这只是一种优选的情况，也可以是其他的值。

在一个较佳的实施例中，沟槽为垂直型沟槽，以保证异质的金属mt在消耗完时迅速衰减。

在一个较佳的实施例中，步骤s5中，采用质朴分析仪监测粒子成分中相异的金属的成分。

上述技术方案中，可以采用如图3所示的系统实现本发明中的样本减薄方法，该系统可以包括：

聚焦离子束切片单元20，用于对具有填充有金属mt的沟槽的样本的两侧进行减薄；

质谱分析单元30，用于监测聚焦离子束切片单元20减薄样本时产生的粒子成分，生成反映金属mt的成分的占比的成分数据并输出；

控制单元40，分别与质谱分析单元30和聚焦离子束切片单元20连接，用于接收并根据成分数据控制聚焦离子束切片单元20的运行。

通过说明和附图，给出了具体实施方式的特定结构的典型实施例，基于本发明精神，还可作其他的转换。尽管上述发明提出了现有的较佳实施例，然而，这些内容并不作为局限。

对于本领域的技术人员而言，阅读上述说明后，各种变化和修正无疑将显而易见。因此，所附的权利要求书应看作是涵盖本发明的真实意图和范围的全部变化和修正。在权利要求书范围内任何和所有等价的范围与内容，都应认为仍属本发明的意图和范围内。

技术特征：

技术总结
本发明涉及半导体技术领域，尤其涉及一种自动化的样本减薄方法；包括：步骤S1，提供具有一缺陷的一初始样本；步骤S2，在初始样本避开缺陷的表面上，形成以缺陷的两侧边缘的两条平行的延长线为起始线，槽宽向两侧延伸的两个沟槽；步骤S3，在两个沟槽中填充与初始样本相异的金属；步骤S4，采用聚焦离子束工艺对填充金属后的样本的两侧进行减薄，并在减薄的过程中实时监测减薄过程中的返回的粒子成分；步骤S5，于监测到的粒子成分中相异的金属的成分的占比低于一预设值时，停止减薄操作；能够精确控制聚焦离子切割的位置，提高了切片精度，同时自动化程度高，效率较高，人工成本低，制样成功率高。

技术研发人员：周健刚;曹秋凤;龙吟;王恺;陈宏璘
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：2017.11.08
技术公布日：2018.04.10