样品制备方法以及二次离子质谱分析方法_2

文档序号:9578119阅读:来源:国知局
时间的,但是对于本领域技术人员来说仅仅是常规工作。
[0042]在下列段落中参照附图以举例方式更具体地描述本发明。根据下面说明和权利要求书,本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是,附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例,仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。
[0043]本发明的核心思想在于,提供一种样品制备方法,包括:
[0044]步骤Sll:提供一形成有若干规则排列的待测结构的半导体芯片,所述半导体芯片包括正面、与所述正面相对的背面以及垂直于所述正面和背面的横截面;
[0045]步骤S12:对所述半导体芯片的正面进行剥离,剥离至所述待测结构所在膜层的上一层膜层,根据所述待测结构所在膜层的上一层膜层的结构,判断所述待测结构的位置分布;
[0046]步骤S13:对所述半导体芯片的横截面进行腐蚀处理,根据所述腐蚀处理的结果,判断所述待测结构的深度以及所述待测结构在所述横截面的宽度;
[0047]步骤S14:根据所述待测结构的位置分布、深度以及宽度,从所述半导体芯片的正面制备至少一开孔,所述开孔至少位于其中一个所述待测结构的两个侧面,所述开孔的深度大于等于所述待测结构的深度;
[0048]步骤S15:对所述半导体芯片的背面进行研磨,直至露出所述开孔,得到分析样品。
[0049]经过研磨,所述分析样品的表面光滑;并且,所述半导体芯片的背面的比较干净,没有过多的干扰结构,使得所述分析样品的分析区域较大。因而,可以从所述半导体芯片的背面进行二次离子质谱分析,从而提高二次离子质谱分析的准确性。
[0050]根据本发明的核心思想,还提供一种二次离子质谱分析方法,包括:
[0051]步骤S21:提供采用如上所述样品制备方法制备的所述分析样品;
[0052]步骤S22:根据所述开孔确定所述一个待测结构的位置;
[0053]步骤S23:从所述分析样品被研磨过的一面,对所述一个待测结构进行二次离子质谱分析。
[0054]以下,请参阅图1-图10具体说明本发明的样品制备方法,在本实施例中,以所述待测结构为P阱为例进行说明,所述分析样品用于分析进行了所述P阱有没有受到其他离子的污染。
[0055]首先,如图1所示,进行步骤Sll,提供一半导体芯片(chip) 1,如图2所示,图2为所述半导体芯片I的横截面的示意图。所述半导体芯片I包括若干规则排列的P阱111。在本实施例中,所述半导体芯片I包括若干层叠的膜层,分别为:衬底层(SUbStrate)10,外延层(epitaxial layer,简称EPI) 110、栅极层120、第一互连层130、第二互连层140、顶层互连层150以及垫片层160,层叠的膜层并不限于上述膜层,本领域的普通技术人员可以根据需要选择所需的膜层,在此不作赘述。
[0056]其中,所述外延层110内具有按规则进行排列的所述P阱111,N阱112设置于一部分所述P阱111内,N型重掺杂区113位于所述N阱112内,P型重掺杂区114位于另一部分所述P阱111内。所述P阱111的排列规则根据器件的需要而设定,具体的排列规则在本发明中并不做限制,此为本领域的技术人员可以理解的。所述栅极层120中包括栅极121以及连接塞122,所述栅极121和通孔连接塞122通过介质层123相隔绝。所述第一互连层130、第二互连层140、顶层互连层150内可以包括沟槽(trench)和通孔(via),在所述沟槽和通孔内填充金属,从而实现互连。
[0057]所述半导体芯片I包括正面11、与所述正面11相对的背面12以及横截面,所述横截面垂直于所述正面11和背面12。所述半导体芯片I具有所述衬底层100的一侧为所述半导体芯片I的背面12,所述半导体芯片I背离所述衬底层100的一侧为所述半导体芯片I的正面11。在本实施例中,所述横截面是所述半导体芯片I的一个侧面,在本发明的其它实施例中,还可在所述半导体芯片I上做一个断面,所述断面作为所述横截面。
[0058]然后进行步骤S12,如图3所示,对所述半导体芯片I的正面11进行剥离,剥离至所述P阱111所在膜层(所述外延层110)的上一层膜层(所述栅极层120)。图3为所述半导体芯片I剥离后的横截面的示意图。在本实施例中,由于所述P阱111所在膜层位于所述栅极121的下方,所以,可以根据所述栅极121的位置,判断所述P阱111的大概位置。如图4所示,图4为图3的所述半导体芯片I在电镜下的俯视时的示意图。由于所述栅极121和连接塞122均导电,所以在电镜下,可以观察到所述栅极121和连接塞122。在图4中,可以根据所述栅极121的位置,可以判断出所述P阱111在图4中的虚线框所围起来的位置,从而得到所述P阱111在所述半导体芯片I上的位置分布。所述半导体芯片I的横截面位于所述半导体芯片I的一个侧面,例如在本实施例中,图4为所述半导体芯片I在电镜下的俯视时的示意图,则从图4中箭头方向看,便可得到如图3所示的所述半导体芯片I的横截面。
[0059]较佳的,在步骤S12和步骤S13之间,采用聚焦离子束对所述半导体芯片I的横截面进行预处理,使得所述半导体芯片I的横截面更加平整。
[0060]接着,进行步骤S13,对所述半导体芯片I的横截面进行腐蚀处理。对所述半导体芯片I的横截面进行腐蚀处理后,所述外延层110中不同的器件结构会得到不同的处理效果,在电镜下,不同的器件结构会呈现出不同的深度。在本实施例中,所述P阱111与没有进行离子注入的所述外延层110在电镜下的深度布图,参考图11,图11为半导体芯片的横截面进行腐蚀处理后的扫描电子显微镜图片,从图11中可以明显看出所述P阱111的边界比进行离子注入的所述外延层110的颜色浅,从而可以根据所述腐蚀处理的结果,判断所述P阱111的深度以及所述待测结构在所述横截面的宽度。较佳的,在本实施例中,所述腐蚀处理为酸处理,所述酸处理的处理液可以包括氢氟酸、硝酸和乙酸中的一种或几种的组合,所述腐蚀处理的处理时间较佳的为1s?30s,例如20s。但是所述腐蚀处理的处理液以及处理时间并不限于上述公开的范围,可以根据具体的待测结构进行选择。
[0061]随后,进行步骤S14,根据所述待测结构的位置分布、深度以及所述待测结构在所述横截面的宽度,在所述半导体芯片I的正面11制备至少一开孔,所述开孔位于其中一个所述待测结构的至少两个侧面,以定位其中一个所述待测结构。一般的,选择一个中间位置的所述待测结构111进行定位,如图5所示,选择虚线框位置的所述待测结构111,图5中虚线框位置的所述待测结构111远离所述半导体芯片1,在步骤S12和步骤S13中不会被损伤。在本实施例中,制备一个所述开孔125,如图5所示,图5为所述半导体芯片I制备所述开孔125后的俯视图,所述开孔125为环形,所述开孔125包围所述一个待测结构125,从而将所述一个待测结构125定位于所述开孔125的中间,只要看到所述开孔125,便可以判断所述一个待测结构125位于所述开孔125的中间。
[0062]如图6所示,图6为所述半导体芯片I制备所述开孔125后的横截面的示意图,所述开孔125的深度大于等于所述P阱111的深度,即所述开孔125的底面距所述半导体芯片I的背面12的距离Hl大于所述P阱111的底面距所述半导体芯片I的背面12的距离H2。由于,所述开孔125包围所述一个待测结构125,所以,所述开孔125的内环宽度Wl大于所述P阱111在所述横截面的宽度W2,制备所述开孔125的过程不会污染所述P阱111。优选的,采用聚焦离子束在所述半导体芯片I的正面11制备所述开孔125,当然,还可以通过刻蚀等方法制备所述开孔125。
[0063]较佳的,如图7所示,在所述开孔125内填充导电材料126,例如钼、铜、铝等单质金属或合金,所述导电材料126有利于提高所述分析样品的导电性,从而进一步提高测试的准确性。
[0064]在本实施例中,如图8所示,在所述
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