[发明专利]用以消除碳支持膜对TEM样品成像质量影响的方法

说明书

本发明公开了一种用以消除碳支持膜对TEM样品成像质量影响的方法，用FIB对连续的碳支持膜加工形成多个直径4～6μm的圆形孔洞，并在该圆形孔洞位置放置TEM样品，完成后续的TEM明场模式下观测样品。本发明能够有效地分辨和量测纳米级薄膜的厚度，提高TEM样品的制样效率。

技术领域

本发明涉及半导体芯片制造行业的失效分析领域，特别是涉及一种用以消除碳支持膜对超薄TEM(透射电子显微镜)样品成像质量影响的方法。

背景技术

在半导体集成电路制造中，目前制程已经越来越小，需要用FIB(聚焦离子束)进行样品制备进而用TEM观测的需求也越来越多。针对一些较小的制程，特别是28/14纳米及以下，需要观测不同超薄介质层厚度(一般为纳米级别)的需求已越来越普遍。

现在用FIB制备TEM样品的方法通常有两种：

一种是常规的TEM制样方法，即用FIB直接制成厚度约80纳米的TEM样品，然后用玻璃针管靠静电吸附将薄片TEM样品从硅片表面提取起来置于连续分布的碳支持膜上进行TEM观测。这种方法的优点是：制样速度快(大约45分钟左右)可以较快得到TEM结果；缺点是：当样品制备得过厚时就无法进行再加工制备了。另外，由于厚度约30纳米的碳支持膜的存在，会影响图像的清晰度，造成纳米级别的薄膜厚度无法精确量测。

另一种方法是用FIB先制成厚度约500纳米左右的样品,然后用位于FIB腔室内的原位FIB机台内提取样品方式系统将样品提取到梳状铜环上，最后进行精加工制成大约40纳米厚的TEM可观测样品。这种方法没有碳支持膜阻挡，可以精确量测一些纳米级的厚度，图像清晰。但其制样时间较久(大约2-3小时左右)，速度较慢。

目前14nm的先进制程中所采用的薄膜厚度一般都是纳米级别的(一般为1～2nm)，使用常规制样手段获得的TEM观测效果已经渐渐无法满足分析要求。在实际观测过程中，往往因为薄膜厚度无法精准量测而需要采用相对费时费力的FIB机台内提取样品方式制备样品，此类制样方式的时间是常规制样方式的两倍或以上；而常规制样方式虽然在时间上较为节约，但样品被放置在碳支持膜上，TEM观测时，具有一定厚度(一般为20～30nm)的碳支持膜就会对样品的成像质量和成分分析带来影响，造成薄膜衬度变差，不同薄膜间的界面不太容易分辨，进而影响厚度量测，额外的碳信号也会对薄膜的成分分析带来干扰。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种用以消除碳支持膜对TEM样品成像质量影响的方法，能够有效地分辨和量测纳米级薄膜的厚度，提高TEM样品的制样效率。

为解决上述技术问题，本发明的用以消除碳支持膜对TEM样品成像质量影响的方法，是采用如下技术方案实现的：

用FIB对连续的碳支持膜加工形成多个直径4～6μm的圆形孔洞，并在该圆形孔洞位置放置TEM样品，完成后续的TEM明场模式下观测样品。

采用本发明的方法通过对连续分布的碳支持膜的改造，可有效消除碳支持膜对TEM样品观测所带来的图像质量和元素分析方面的干扰；可实现用花时间较少的常规TEM制样方式去制备样品，而其TEM观测效果却可与花时间较多的其它制样方式所获得的TEM观测效果相媲美，从而能有效地分辨和量测纳米级薄膜的厚度，由于没有碳支持膜阻挡，获得的图像清晰，薄膜层次能够清晰分辨，界面明显，便于量测。

附图说明

下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：

图1是是所述用以消除碳支持膜对TEM样品成像质量影响的方法示意图。

具体实施方式