[发明专利]一种SEM样品制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及继承电路制造领域，尤其涉及一种SEM样品制备方法。

背景技术

目前从65/45纳米技术节点开始，金属前介质填充工艺已经开始从高密度等离子体工艺（HDPPSG/HDPUSG）转为大规模使用亚大气压化学气相沉积工艺（SACVD HARP）进行沟槽氧化物填充。

然而，亚大气压化学气相沉积工艺的填充能力相对于传统的高密度等离子体工艺得到了大幅提升，但是应用该工艺的同时，也产生了新的难题：在确定层间介质层（Inter Layer Dielectric，简称ILD）缝隙填充效果的时候不适宜采用通常的电子扫描显微镜（SEM）方式来评估填充效果，而通常采用价格昂贵透射电镜（TEM）方式来进行评估扫描，如图1所示，成本高昂（每个样品大于2000元），而且取样率也很低（每片样品只能检查小于10个MOS管的范围，而核心器件区具有数十亿个MOS管）。因此亟需一种简单易行并且取样率更高的办法来评估ILD填充效果。

常用的用以评估缝隙填充情况的方式有：

聚焦离子束显微镜（Focused Ion Beam，简称FIB）扫描方式，但是仍然具有取样率过低和图像不够清楚的问题，如图2所示；

电子扫描显微镜（scanning electron microscope，简称SEM）扫描方式，可以明显提高取样率，例如：一个样品可以检查数千甚至数万个MOS管。但是采用SEM方式进行制样的时候，需要经过氢氟酸HF的腐蚀处理，而ILD HARP氧化物很容易被氢氟酸HF腐蚀掉，形成一个大洞（如图3所示），从而影响判断结果。

中国专利（CN102446740B）公开了本发明提供一种提高金属前介质层PMD空隙填充特性的工艺集成方法。其工艺步骤如下：1）在半导体硅衬底的有源区上形成栅极结构；2）进行上光阻工艺，光阻通过喷嘴被喷涂在高速旋转的晶圆表面，并在离心力的作用下被均匀地涂布在晶圆表面，形成厚度均匀的光阻薄膜；3）进行图形化处理，对半导体衬底的光刻胶层分别进行曝光，将布局图形转移至半导体衬底的光刻胶层上；4）使用干法刻蚀多晶硅栅极；5）去除光阻，形成带有开槽的栅极结构。

该专利降低特定区域的PMD填充空间的高宽比，从而提高PMD制程在特定区域的无隙填充能力，减少了金属前介质层PMD形成空洞，可提高相应产品的成品率和良率，非常适于实用。但并没有解决采用SEM方式进行制样时，ILD HARP氧化物很容易被氢氟酸HF腐蚀掉，形成一个大洞，从而影响判断结果的问题。

中国专利（CN102412263B）公开了本发明涉及一种具有金属前介质填充结构的半导体器件及其制备方法。所述半导体器件包括衬底、形成于所述衬底内的沟槽隔离结构以及形成于所述衬底表面的多晶硅栅极层，所述多晶硅栅极层在所述沟槽隔离结构的位置处形成凹槽。

该专利的具有金属前介质填充结构的半导体器件减小了相邻两个栅极之间的间隙的高宽比，当金属前介质填充在所述间隙中时，不容易产生空洞，避免了在后续钨塞工艺中，金属钨进入空洞而导致得相邻栅极之间导通的问题，有利于良率的提高。但并没有解决采用SEM方式进行制样时，ILD HARP氧化物很容易被氢氟酸HF腐蚀掉，形成一个大洞，从而影响判断结果的问题。

发明内容

本发明为解决采用SEM方式进行制样时，ILD HARP氧化物很容易被氢氟酸HF腐蚀掉，形成一个大洞，从而影响判断结果的问题，从而提供一种SEM样品制备方法的技术方案。

发明所述一种SEM样品制备方法，包括下述步骤：

步骤1、提供一具有待填充沟槽的半导体结构，采用层间介质层高纵深比制程工艺对所述沟槽进行填充；

步骤2、进行热处理；

步骤3、酸液腐蚀形成SEM样品。

优选的，所述方法还包括步骤4，采用SEM对所述SEM样品进行失效分析。

优选的，步骤2所述热处理为氮气热处理，温度为300℃～500℃。

优选的，所述氮气浓度为：5L/min～20L/min。

优选的，所述热处理的温度为：400℃。

优选的，所述热处理的时间为：15min～2h。

优选的，步骤3所述酸液为氢氟酸。

本发明的有益效果：

本发明通过低温的热处理可以让ILD HARP更加致密，更能够抵抗氢氟酸HF的侵蚀。从而可以采用简单易行SEM方式和氢氟酸HF腐蚀处理的方式来评估缝隙填充效果，该方法适用于新型逻辑器件结构及其工艺集成中。

附图说明

图1为透射电镜的试样扫描图；