[发明专利]TEM样品的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体制造技术领域，尤其涉及TEM(Transmission Electron Microscope透射电子显微镜)的样片制备方法领域。

背景技术

在半导体制造业中，有各种各样的检测设备，其中EM是用于检测组成器件的薄膜的形貌、尺寸及特性的一个重要工具。常用的EM包括TEM(Transmission Electron Microscope透射电子显微镜)和SEM(Scanning Electron Microscope扫描电子显微镜)。TEM的工作原理是将需检测的样片以切割、研磨、离子减薄等方式减薄，然后放入TEM观测室，以高压加速的电子束照射样片，将样片形貌放大、投影到屏幕上，照相，然后进行分析，TEM的一个突出优点是具有较高的分辨率，可观测极薄薄膜的形貌及尺寸。

样片制备是TEM分析技术中非常重要的一环，其主要包括两种样品的制备方法，一种将样品减薄到0～100nm左右进行观测，另一种将样品减薄到100nm左右进行观测。对于后一种将样品减薄到100nm左右观测中，样品通常是利用切割-刻蚀之后进行FIB(Focus Ion Beam，聚焦离子束)(目前业界全部使用的是Ga-镓离子轰击)减薄。下面具体对厚度为100nm左右的样品的制作进行详细说明。更多的TEM样品的制备方法可以参考公开号CN1635365A的中国专利文献。

如图1至图4a所示为100nm样品的制作示意图，下面结合图1至图4a对100nm样品的制作进行详细说明。

首先参考图1，从要检测样片10(如单晶硅片、多晶硅片、具有器件的硅片)上分离出一小块样片，如图1所示的样片12，该样片12通常是长方形，所述样片上具有待检测图形13。

接着，参考图2(为了清楚显示，图2对图1中的样片进行了放大)，在所述样片12的待检测图形13两侧形成对称的凹陷14，图3为所述样片的立体示意图，如图3所示，所述凹陷14具有底面、平行的左侧壁14a和右侧壁14b，相平行的内侧壁14c和外侧壁14d。两个凹陷14的内侧壁14c相对，两个凹陷14的外侧壁14c中间为待检测图形。所述凹陷14的深度d1大于所述待检测图形13的深度d2。然后沿着所述两个凹陷14的底部切割，使得所述两个凹陷14的底部连通；并且沿着所述两个凹陷14的侧壁左14a切割，使得所述两个凹陷14的左侧壁14a的底部连通，且两个凹陷的左侧壁14a的顶部不连通；沿着所述两个凹陷14的右侧壁14b切割，使得所述两个凹陷14的右侧壁14b的底部连通，且两个凹陷的右侧壁14b的顶部不连通。

接着，继续参考图3(为了清楚显示，图3对图1中的样片进行了放大)，利用高压高速的Ga离子束向待检测图形13轰击所述两个凹陷的相对内侧壁14c，使得两个凹陷14之间的待检测图形13所对应的区域减薄到100nm左右，然后切割使两个凹陷的左侧壁14a的顶部连通，使两个凹陷的右侧壁14b的顶部连通，从而可以从样片12中取出包含待检测图形的薄片15，图4a为所述薄片的示意图。

然后利用TEM观测所述薄片15中的待检测图形。

但是利用上述方法形成的样品在TEM观测时，如果待检测图形为接触孔，则如图4b所示的TEM样品的晶相图，接触孔的图形存在不清楚的问题，因此无法精确的观测接触孔的形貌。

发明内容

本发明解决的问题是提供一种TEM样品的制备方法，从而提高了TEM观测的精确性。

为了解决上述问题，本发明提供了一种TEM样品的制备方法，包括步骤：

提供检测样片，所述检测样片上具有接触孔以及位于接触孔两侧的金属层，所述金属层与接触孔内的填充金属通过金属连线相连；

从所述检测样片中切割出样片，所述样片包括所述接触孔、所述金属连线和所述金属层；

在所述样片正面的接触孔、金属互连线和金属层的两侧形成凹坑，所述凹坑具有与所述接触孔、金属互连线和金属层相对的相对面；

从所述凹坑的相对面减薄所述样片的接触孔和部分金属连线所在区域的厚度；

将所述凹坑之间的样片切割下来，并且切割下来的部分包括被减薄的区域和被减薄区域两侧的具有金属层的未被减薄区域。

可选的，所述减薄为利用Ga离子束，离子束电压为20～30kv的，电流选择7000pA～100pA。

可选的，在所述样片正面的接触孔的两侧形成凹坑的方法为采用Ga离子束切割。

可选的，两个所述凹坑之间的样片的厚度为15～25μm。