一種電鏡樣品制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種電鏡樣品制備方法，包括：提供包括待取樣區(qū)域的晶圓，在所述晶圓上切割取出包括待取樣區(qū)域的粗樣，所述待取樣區(qū)域包括待檢測結(jié)構(gòu)和檢測墊；在所述粗樣表面形成保護膠層；在所述保護膠層表面形成定位孔，所述定位孔位于所述檢測墊上方，以確定檢測結(jié)構(gòu)和檢測墊的位置；利用FIB將所述粗樣制備成厚薄合適的電鏡樣品。本發(fā)明能確保包含low-k材料的電鏡樣品的結(jié)構(gòu)在制備過程中不發(fā)生形變，準(zhǔn)確地得到小尺寸制程中l(wèi)ow-k材料的真正形貌特征，同時，該方法提高了工作效率以及電鏡樣品制備的成功率，節(jié)省了成本。
【專利說明】—種電鏡樣品制備方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造技術(shù)和材料分析領(lǐng)域，特別涉及一種電鏡樣品制備方法。

【背景技術(shù)】
[0002]在電子技術(shù)不斷發(fā)展的今天，隨著摩爾定律的不斷向前發(fā)展，半導(dǎo)體業(yè)為了提高集成電路的性能和速度，越來越多，越來越小的晶體管被集成在芯片中。隨著這種小型化的趨勢，芯片中不同層導(dǎo)線之間的距離也隨之減小。用作導(dǎo)線之間絕緣層的二氧化硅由于厚度的不斷縮小使得自身電容增大。這種電荷的積聚將干擾信號傳遞，降低電路的可靠性，并且限制頻率的進一步提高。為了解決這一問題，半導(dǎo)體業(yè)將應(yīng)用低介電常數(shù)材料或稱10*4材料^低于3102=3.9)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的二氧化硅絕緣材料。此種材料的應(yīng)用，可以降低集成電路的漏電電流，降低導(dǎo)線之間的電容效應(yīng)，降低集成電路發(fā)熱等問題。由于空氣有極低的介電常數(shù)4=0，所以在電介質(zhì)中加入空氣泡也可以極大的降低介電常數(shù)。
[0003]米用這樣的材料制造的半導(dǎo)體器件在進行！'￡1 (透射電鏡，1:1-8118111188101161601:1~011 )樣品的制備時會帶來諸多問題。目前常見的制備121樣品有兩種方式:一種是通過？0114研磨加上1011 11111叩制備1剛樣品，該方法需要花費大量的時間去手工研磨并且有難定位的缺點，無法精確地確認(rèn)所需結(jié)構(gòu)的位置，影響工作效率；另一種為利用制備樣品的方法，有著速度快、成品率高、定位準(zhǔn)確等優(yōu)點。設(shè)備同時具有卜“肅(電子束)和1-13621111 (離子束)系統(tǒng)，在1-13621111進行切取樣品之前，通常先要對待取樣的區(qū)域利用進行沉積保護層，以保證取樣區(qū)域的待檢測結(jié)構(gòu)不被后續(xù)的離子束破壞。而對于1冊；材料而言，在卜“孤!進行沉積保護層時就會產(chǎn)生問題。由于電子的穿透能力很強，會穿透樣品表面大概1 9 III的位置，而且電子束的照射會聚集大量的熱量。這樣，絕緣層的1冊；材料在制備樣品的電子束作用下很易變形，使樣品在制備過程中帶檢測結(jié)構(gòu)失去原有的形貌，影響分析結(jié)果。
[0004]以待檢測結(jié)構(gòu)為常見的雙大馬士革結(jié)構(gòu)為例，參考圖1八至圖18，提供形成有半導(dǎo)體晶體管的襯底101(晶體管未圖示),在材料的介質(zhì)層102中刻蝕出雙大馬士革開口103后，后續(xù)的沉積金屬步驟之前或僅沉積一層粘附層時，為了確定刻蝕出的結(jié)構(gòu)是否符合要求，生產(chǎn)中常常會在此步驟進行一次分析，在制備成電鏡樣品前如圖1所示，此時雙大馬士革開口 103的高度為I皿1 ；在樣品制備時經(jīng)過卜“肅沉積保護層后如圖18所示，雙大馬士革結(jié)構(gòu)的開口 103已嚴(yán)重變形，不再呈現(xiàn)豎直狀，此時雙大馬士革開口 103的高度為丁皿2。由于1冊；材料的介質(zhì)層發(fā)生了嚴(yán)重的變形，此時的高度I皿2會遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于晶片上該結(jié)構(gòu)的實際高度1冊1，從而影響分析結(jié)果。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明提供一種電鏡樣品制備方法，以防止包含材料的結(jié)構(gòu)在制備樣品的過程中發(fā)生變形，影響分析結(jié)果。
[0006]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種電鏡樣品制備方法，包括:提供包括待取樣區(qū)域的晶圓，在所述晶圓上切割取出包括待取樣區(qū)域的粗樣，所述待取樣區(qū)域包括待檢測結(jié)構(gòu)和檢測墊；在所述粗樣表面形成保護膠層；在所述保護膠層表面形成定位孔，所述定位孔位于所述檢測墊上方，以確定檢測結(jié)構(gòu)和檢測墊的位置；利用FIB將所述粗樣制備成厚薄合適的電鏡樣品。
[0007]可選的，形成所述保護膠層的方法為:
[0008]在粗樣表面均勻涂抹保護膠，然后將粗樣放置在加熱臺上加熱，以固化保護膠形成保護膠層。
[0009]可選的，在粗樣表面均勻涂抹保護膠的方法為:
[0010]在粗樣表面涂抹保護膠，提供另一表面涂抹有保護膠的第二粗樣；
[0011]將粗樣和第二粗樣涂有保護膠的一面貼合，擠壓并使粗樣和第二粗樣相對運動，直至觀察到粗樣保護膠表面出現(xiàn)彩色條紋。
[0012]可選的，所述保護膠為環(huán)氧樹脂和固化劑混合而成。
[0013]可選的，所述保護膠由純度為100%環(huán)氧樹脂與純度為100%固化劑以體積比為1:1?20:1配制而成。
[0014]可選的，所述環(huán)氧樹脂為雙酚A型、溴化雙酚A型、酚醛型的一種或幾種；所述固化劑為四氫鄰苯二甲酸酐。
[0015]可選的，所述將粗樣放置在加熱臺上加熱的過程，溫度為300°C，持續(xù)時間為15?20mino
[0016]可選的，所述定位孔的開口為邊長為10?20 μ m的正方形。
[0017]由于采用了以上技術(shù)方案，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點:
[0018]本發(fā)明提供的電鏡樣品制備方法能確保包含low-k材料的電鏡樣品的結(jié)構(gòu)在制備過程中不發(fā)生形變，準(zhǔn)確地得到小尺寸制程中l(wèi)ow-k材料的真正形貌特征，因而能夠得到更精確的檢測數(shù)據(jù)，同時，該方法提高了工作效率以及電鏡樣品制備的成功率，節(jié)省了成本。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]圖1A和圖1B為現(xiàn)有的電鏡樣品制備方法在備制前后待檢測結(jié)構(gòu)發(fā)生形變的示意圖；
[0020]圖2為本發(fā)明實施例所提供的電鏡樣品制備方法的流程圖；
[0021]圖3A至圖3E為本發(fā)明實施例所提供的電鏡樣品制備方法的各步驟相應(yīng)結(jié)構(gòu)的示意圖。

【具體實施方式】
[0022]根據(jù)【背景技術(shù)】所述，在利用FIB制備電鏡樣品的過程中，low-k材料的結(jié)構(gòu)易發(fā)生變形失去原有形貌，影響分析結(jié)果。
[0023]請參考圖2，其為本發(fā)明實施例所提供的電鏡樣品制備方法的流程圖，結(jié)合該圖2，該方法包括以下步驟:
[0024]步驟S210，提供包括待取樣區(qū)域的晶圓，在所述晶圓上切割取出包括待取樣區(qū)域的粗樣，所述待取樣區(qū)域包括待檢測結(jié)構(gòu)和檢測墊；
[0025]步驟S220，在所述粗樣表面形成保護膠層；
[0026]步驟3230，在所述保護膠層表面形成定位孔，所述定位孔位于所述檢測墊上方，以確定檢測結(jié)構(gòu)和檢測墊的位置；
[0027]步驟3240，利用將所述粗樣制備成厚薄合適的電鏡樣品。
[0028]下面將結(jié)合剖面示意圖對本發(fā)明的電鏡樣品制備方法進行更詳細(xì)的描述，其中表示了本發(fā)明的優(yōu)選實施例，應(yīng)該理解本領(lǐng)域技術(shù)人員可以修改在此描述的本發(fā)明，而仍然實現(xiàn)本發(fā)明的有利效果。
[0029]如圖3八所示，并結(jié)合步驟3210，首先，提供包括待取樣區(qū)域的晶圓201，在所述晶圓201上切割取出包括待取樣區(qū)域的粗樣202，所述待取樣區(qū)域包括待檢測結(jié)構(gòu)和檢測墊。本實施例中取出粗樣的邊長選為1(3111-3(3111，本實施例和圖示中以待檢測結(jié)構(gòu)包括雙大馬士革開口為例。
[0030]如圖38至3(:所示，并結(jié)合步驟3220，然后，在所述粗樣202表面形成保護膠層。具體的，在粗樣表面均勻涂抹保護膠204，然后將粗樣202放置在加熱臺上加熱，以固化保護膠形成保護膠層。
[0031]較佳的均勻涂抹保護膠204的方式，先在粗樣202表面涂抹保護膠204，提供另一表面涂抹有保護膠的第二粗樣203 ；將粗樣202和第二粗樣203涂有保護膠的一面貼合，擠壓并使粗樣202和第二粗樣203相對運動，直至觀察到粗樣202保護膠表面出現(xiàn)彩色條紋。采用此方法涂抹保護膠既可以使粗樣202表面所涂保護膠204足夠薄，不影響后續(xù)的樣品制備質(zhì)量，又可以將保護膠204充分地填充粗樣202上的開口和空洞，保護待檢測結(jié)構(gòu)在后續(xù)的制備中不被破壞。
[0032]所述保護膠204為環(huán)氧樹脂和固化劑混合而成，較優(yōu)的，所述環(huán)氧樹脂為雙酚八型、溴化雙酚八型、酚醛型的一種或幾種；所述固化劑可以為四氫鄰苯二甲酸酐在內(nèi)的多種固化劑。較優(yōu)的，所述保護膠由純度為100%環(huán)氧樹脂與純度為100%固化劑以體積比為1:1?20:1配制而成。
[0033]進行加熱固化溫度可以為室溫到3001，加熱時間根據(jù)溫度不同可以為到601111110較佳的，溫度選為3001，持續(xù)時間為15?20111111，這樣可以得到質(zhì)量較好的保護膠層。
[0034]如圖30至32所示，并結(jié)合步驟3230，然后在所述保護膠層表面形成定位孔213，所述定位孔213位于所述檢測墊211上方，以確定待檢測結(jié)構(gòu)和檢測墊211的位置。本實施例中，待檢測結(jié)構(gòu)位于兩個檢測墊中間區(qū)域。定位孔213位置的確定可由光學(xué)顯微鏡來完成，這是由于保護膠層主要成分為有機物，機臺二次電子無法穿過保護膠層成像，因而利用保護膠層的透光性來進行定位。本實施例中，定位孔位置的確定由激光標(biāo)記機
機臺定位，然后在檢測墊上方形成定位孔。較優(yōu)的，所述定位孔開口形狀為邊長為10?20^ III的正方形，這一尺寸范圍既能保證在后續(xù)的？18制備時精確定位到所需的位置，又避免了開口尺寸過大引起保護膠飛濺的情況發(fā)生。
[0035]如圖30所示，并結(jié)合步驟3240，利用將所述粗樣制備成厚薄合適的電鏡樣品。具體的，在待取樣區(qū)域的保護膠層上沉積鎢(1)保護層，然后利用離子束對待取樣區(qū)域進行切割和減薄，形成電鏡樣品。然后可以利用拾取系統(tǒng)II？ $781:6111)將制備好的電鏡樣品從粗樣表面取出，放在拍攝所用的銅網(wǎng)上，進行后續(xù)對電鏡樣品的121拍攝，得到所需圖片，進行數(shù)據(jù)分析等步驟。由此得到的數(shù)據(jù)為待檢測結(jié)構(gòu)的實際尺寸和形貌。
[0036]本發(fā)明提供的電鏡樣品制備方法能確保包含low-k材料的電鏡樣品的結(jié)構(gòu)在制備過程中不發(fā)生形變，準(zhǔn)確地得到小尺寸制程中l(wèi)ow-k材料的真正形貌特征，因而能夠得到更精確的檢測數(shù)據(jù)，同時，該方法提高了工作效率以及電鏡樣品制備的成功率，節(jié)省了成本。
[0037]雖然本發(fā)明已以較佳實施例披露如上，但本發(fā)明并非限定于此。任何本領(lǐng)域技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，均可作各種更動與修改，因此本發(fā)明的保護范圍應(yīng)當(dāng)以權(quán)利要求所限定的范圍為準(zhǔn)。
【權(quán)利要求】
1.一種電鏡樣品制備方法,包括: 提供包括待取樣區(qū)域的晶圓，在所述晶圓上切割取出包括待取樣區(qū)域的粗樣，所述待取樣區(qū)域包括待檢測結(jié)構(gòu)和檢測墊； 在所述粗樣表面形成保護膠層； 在所述保護膠層表面形成定位孔，所述定位孔位于所述檢測墊上方，以確定檢測結(jié)構(gòu)和檢測墊的位置； 利用FIB將所述粗樣制備成厚薄合適的電鏡樣品。
2.如權(quán)利要求1所述的電鏡樣品制備方法，其特征在于，形成所述保護膠層的方法為: 在粗樣表面均勻涂抹保護膠，然后將粗樣放置在加熱臺上加熱，以固化保護膠形成保護膠層。
3.如權(quán)利要求2所述的電鏡樣品制備方法，其特征在于，在粗樣表面均勻涂抹保護膠的方法為: 在粗樣表面涂抹保護膠，提供另一表面涂抹有保護膠的第二粗樣； 將粗樣和第二粗樣涂有保護膠的一面貼合，擠壓并使粗樣和第二粗樣相對運動，直至觀察到粗樣保護膠表面出現(xiàn)彩色條紋。
4.如權(quán)利要求2所述的電鏡樣品制備方法，其特征在于，所述保護膠為環(huán)氧樹脂和固化劑混合而成。
5.如權(quán)利要求4所述的電鏡樣品制備方法，其特征在于，所述保護膠由純度為100%環(huán)氧樹脂與純度為100%固化劑以體積比為1:1?20:1配制而成。
6.如權(quán)利要求4所述的電鏡樣品制備方法，其特征在于，所述環(huán)氧樹脂為雙酚A型、溴化雙酚A型、酚醛型的一種或幾種；所述固化劑為四氫鄰苯二甲酸酐。
7.如權(quán)利要求4所述的電鏡樣品制備方法，其特征在于，所述將粗樣放置在加熱臺上加熱的過程，溫度為300°C，持續(xù)時間為15?20min。
8.如權(quán)利要求1所述的電鏡樣品制備方法，其特征在于，所述定位孔的開口為邊長為10?20 μ m的正方形。
【文檔編號】G01N1/28GK104422604SQ201310365495
【公開日】2015年3月18日 申請日期:2013年8月20日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月20日
【發(fā)明者】于倩倩, 戴海波, 李日鑫, 趙耀斌 申請人:中芯國際集成電路制造(上海)有限公司