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、在半导体制造技术中，透射电子显微镜(tem)分析是先利用聚焦离子束(fib)对样品进行微切割取出掩埋在样品表面的缺陷，并对其进行分析。通过使用透射电子显微镜来对样品进行分析，提高了缺陷分析的时效性，是现在半导体工厂不可缺少的分析方法。具体的，透射电子显微镜样品的制备方法包括：首先，对样品的失效区域进行整体提取，得到芯片样品，如图1所示，芯片样品包括非目标层10和目标层20，目标层20内具有观测目标单元20a；然后，通过刻蚀工艺对芯片样品进行减薄至预定的厚度，从而形成透射电子显微镜样品。然而，在目前的透射电子显微镜样品的制备方法中，对于一些已经减薄处理至目标层的样品进行减薄时，无法根据样品的结构及时的调整刻蚀角度，会存在聚焦离子束的刻蚀角度偏离预设刻蚀角度的问题，导致目标层内的观测目标单元20a过刻蚀较多。如图2所示，目标层20内的观测目标单元20a被刻蚀过度，因此造成信息缺失，增加了后续失效分析的难度。

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，以实时调整聚焦离子束的刻蚀角度，使聚焦离子束的刻蚀角度等于预设刻蚀角度。

2、为解决上述技术问题，本发明提供一种，包括：

3、提供芯片样品，所述芯片样品包括暴露的目标层，所述目标层内具有观测目标单元；

4、在所述目标层上形成至少两层层叠的离子束保护层，每层所述离子束保护层包括自下而上层叠的第一保护层和第二保护层，所述第二保护层与所述第一保护层的材质不同；

5、采用聚焦离子束对至少一层所述离子束保护层进行刻蚀；

6、获取刻蚀后的所述离子束保护层表面的刻蚀图像，并根据所述刻蚀图像的衬度判断所述聚焦离子束的刻蚀角度是否等于预设刻蚀角度，若否，则调整所述聚焦离子束的刻蚀角度，直至所述聚焦离子束的刻蚀角度等于所述预设刻蚀角度，其中，所述刻蚀图像包括所述第一保护层的图像和/或所述第二保护层的图像；以及，

7、采用所述聚焦离子束对所述芯片样品远离所述离子束保护层的表面进行减薄，以形成透射电子显微镜样品，所述透射电子显微镜样品包括所述观测目标单元。

8、可选的，在所述的透射电子显微镜样品的制备方法中，调整所述聚焦离子束的刻蚀角度之后，还包括：

9、步骤一：再次采用聚焦离子束对至少一层所述离子束保护层进行刻蚀，并执行步骤二；以及，

10、步骤二：获取刻蚀后的所述离子束保护层表面的刻蚀图像，并根据所述刻蚀图像的衬度判断所述聚焦离子束的刻蚀角度是否等于预设刻蚀角度，若否，则调整所述聚焦离子束的刻蚀角度，并执行步骤一，直至所述聚焦离子束的刻蚀角度等于所述预设刻蚀角度。

11、可选的，在所述的透射电子显微镜样品的制备方法中，判断所述聚焦离子束的刻蚀角度是否等于预设刻蚀角度的方法包括：判断所述刻蚀图像是否具有一种衬度，若是，则判断为所述聚焦离子束的刻蚀角度等于所述预设刻蚀角度，若否，则判断为所述聚焦离子束的刻蚀角度不等于所述预设刻蚀角度。

12、可选的，在所述的透射电子显微镜样品的制备方法中，通过电子束扫描所述离子束保护层表面得到所述刻蚀图像。

13、可选的，在所述的透射电子显微镜样品的制备方法中，所述刻蚀角度为所述聚焦离子束的发射方向与刻蚀面之间的角度，所述刻蚀角度等于所述预设刻蚀角度则所述聚焦离子束的发射方向与所述刻蚀面相平行。

14、可选的，在所述的透射电子显微镜样品的制备方法中，在采用所述聚焦离子束对所述芯片样品远离所述离子束保护层的表面进行减薄之前，还包括将所述芯片样品进行水平旋转一预设旋转角度，以使所述芯片样品远离所述离子束保护层的表面朝向所述聚焦离子束。

15、可选的，在所述的透射电子显微镜样品的制备方法中，所述第一保护层的材质为碳，所述第二保护层的材质为铂。

16、可选的，在所述的透射电子显微镜样品的制备方法中，通过离子束电镀的方式形成所述第一保护层和所述第二保护层。

17、可选的，在所述的透射电子显微镜样品的制备方法中，在所述目标层上形成至少两层层叠的离子束保护层之前，还包括在所述目标层上形成电子束保护层，所述离子束保护层覆盖所述电子束保护层。

18、可选的，在所述的透射电子显微镜样品的制备方法中，所述电子束保护层的材质为碳。

19、在本发明提供的透射电子显微镜样品的制备方法中，通过先在目标层上形成两层层叠的离子束保护层，每层离子束保护层包括材质不同的第一保护层和第二保护层，然后，采用聚焦离子束对至少一层离子束保护层进行刻蚀，并根据刻蚀后的离子束保护层表面的刻蚀图像判断聚焦离子束的刻蚀角度是否为预设刻蚀角度。由于，第一保护层与第二保护层的材质不同，因此两者的图像的衬度也不同，由此可以根据刻蚀图像的衬度判断出聚焦离子束的刻蚀角度是否为预设刻蚀角度，在刻蚀角度不符合预设刻蚀角度时，能够及时的根据判断结果来调整聚焦离子束的刻蚀角度，从而实现在预设刻蚀角度下对芯片样品远离离子束保护层的表面进行减薄，防止目标层内的观测目标单元被损伤或变形，保证透射电子显微镜样品的信息完整性，提高透射电子显微镜样品制样的成功率。

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，调整所述聚焦离子束的刻蚀角度之后，还包括：

3.如权利要求1或2所述的透射电子显微镜样品的制备方法，其特征在于，判断所述聚焦离子束的刻蚀角度是否等于预设刻蚀角度的方法包括：判断所述刻蚀图像是否具有一种衬度，若是，则判断为所述聚焦离子束的刻蚀角度等于所述预设刻蚀角度，若否，则判断为所述聚焦离子束的刻蚀角度不等于所述预设刻蚀角度。

4.如权利要求1或2所述的透射电子显微镜样品的制备方法，其特征在于，通过电子束扫描所述离子束保护层表面得到所述刻蚀图像。

5.如权利要求1～3中任一项所述的透射电子显微镜样品的制备方法，其特征在于，所述刻蚀角度为所述聚焦离子束的发射方向与刻蚀面之间的角度，所述刻蚀角度等于所述预设刻蚀角度则所述聚焦离子束的发射方向与所述刻蚀面相平行。

6.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，在采用所述聚焦离子束对所述芯片样品远离所述离子束保护层的表面进行减薄之前，还包括将所述芯片样品进行水平旋转一预设旋转角度，以使所述芯片样品远离所述离子束保护层的表面朝向所述聚焦离子束。

7.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，所述第一保护层的材质为碳，所述第二保护层的材质为铂。

8.如权利要求1或7所述的透射电子显微镜样品的制备方法，其特征在于，通过离子束电镀的方式形成所述第一保护层和所述第二保护层。

9.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，在所述目标层上形成至少两层层叠的离子束保护层之前，还包括在所述目标层上形成电子束保护层，所述离子束保护层覆盖所述电子束保护层。

10.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，所述电子束保护层的材质为碳。

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，先在目标层上形成至少两层层叠的离子束保护层，每层离子束保护层包括材质不同的第一保护层和第二保护层，然后，采用聚焦离子束对至少一层离子束保护层进行刻蚀，并根据刻蚀后的离子束保护层表面的刻蚀图像判断聚焦离子束的刻蚀角度是否为预设刻蚀角度。由于，第一保护层与第二保护层的图像的衬度也不同，由此可以根据刻蚀图像的衬度判断出聚焦离子束的刻蚀角度是否为预设刻蚀角度，在刻蚀角度不符合预设刻蚀角度时，能够及时的根据判断结果来调整聚焦离子束的刻蚀角度，防止观测目标单元被损伤或变形，保证透射电子显微镜样品的信息完整性，提高透射电子显微镜样品制样的成功率。

技术研发人员：李丽媛,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：2024/1/13