[发明专利]制备透射电镜样品的方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体制造领域，特别涉及制备透射电镜样品的方法。

背景技术

随着半导体制造技术的发展，元器件的尺寸日益微缩，半导体芯片在研制、生产和使用过程中不可避免的会出现失效的情况。随着现在半导体芯片对质量和可靠性要求的不断提高，失效分析工作也显得越来越重要，通过芯片失效分析，可以帮助芯片设计人员找到设计上的缺陷、工艺参数的不匹配或设计与操作中的不当等问题。对于芯片中单一比特失效的分析案例，产品失效分析工程师往往需要将这个比特从芯片里切割出来制成样品并放到透射电镜(Transmission Electron Microscope，TEM)中去观察该样品是否结构异常。

在半导体芯片的失效分析过程中，经常需要将芯片制备成样品薄片，然后用透射电镜观测分析样品薄片上的结构。现有制备样品薄片的方法主要包括两种，一种是用聚焦离子束(Focused Ion Beam，FIB)加工，另一种是用研磨并配合精密离子减薄仪(Precision Ion Polishing System，PIPS)进行处理。用聚焦离子束制备的样品最多只能做到几十平方微米的面积；用研磨并配合精密离子减薄仪的方式最多只能制备几百平方微米的样品薄片。这两种方式都无法实现平方毫米面积的样品薄片制备，但是有一些特殊的分析要求在平方毫米面积的样品范围内进行。

因此，如何提供一种观测面积较大的透射电镜样品是本领域技术人员需要解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供制备透射电镜样品的方法，以解决现有技术的透射电镜样品观测面积较小的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供一种制备透射电镜样品的方法，包括：

提供待观测芯片，所述待观测芯片包含一待观测区域；

对所述待观测芯片的正面和/或背面进行减薄，得到初样；

将一空心环固定在所述初样正面，所述待观测区域位于所述空心环内；

通过干法刻蚀对所述初样进行减薄，得到透射电镜样品。

可选的，在所述制备透射电镜样品的方法中，采用研磨和/或刻蚀的方式对所述待观测芯片的正面和/或背面进行减薄。

可选的，在所述制备透射电镜样品的方法中，通过干法刻蚀对所述初样进行减薄包括：将所述初样的正面朝上放入快速反应等离子体蚀刻机台中，使用快速去除硅工艺对所述初样进行减薄。

可选的，在所述制备透射电镜样品的方法中，所述空心环内面积为1mm²～4mm²。

可选的，在所述制备透射电镜样品的方法中，所述空心环通过热凝胶固定在所述初样正面。

可选的，在所述制备透射电镜样品的方法中，所述空心环的材料为铜。

可选的，在所述制备透射电镜样品的方法中，所述待观测芯片包括衬底及位于所述衬底上的结构层，其中，所述衬底靠近所还是待观测芯片的背面，所述结构层靠近所述待观测芯片的正面。

可选的，在所述制备透射电镜样品的方法中，在减薄所述初样之前，还包括：测量所述初样衬底的厚度。

可选的，在所述制备透射电镜样品的方法中，通过扫描电镜测量所述初样衬底的厚度。

可选的，在所述制备透射电镜样品的方法中，对所述待观测芯片的正面和/或背面进行减薄，得到初样包括衬底，所述衬底的厚度为0～600nm。

综上所述，在本发明提供的制备透射电镜样品的方法中，将一空心环固定在减薄处理后的初样上，通过空心环来确定待观测区域，再通过干法刻蚀所述减薄后的初样，从而制备成适合透射电镜观测的样品，形成超大面积(平方毫米级别)的观测区域，满足相关案例需求，填补失效分析技术空白，提高工作效率。

附图说明

图1是本发明实施例的制备透射电镜样品的方法的流程图；

图2是本发明实施例的初样的示意图；

图3是本发明实施例的设置有空心环的初样的示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、特征和优点能够更加明显易懂，请参阅附图。须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。

如图1所示，本发明提供一种制备透射电镜样品的方法，包括：