[发明专利]透射电镜截面样品的制作方法

说明书

本发明提供了一种透射电镜截面样品的制作方法。由于本发明提供的制作方法在对平面样品进行刻蚀之前，先在其待刻蚀的表面上形成了一定厚度的过渡保护层，从而利用该过渡保护层作为后续刻蚀工艺的有效支撑，进而实现了在刻蚀过程中由于形成的透射电镜截面样品的形状特殊，而造成的透射电镜截面样品容易发生弯曲的问题。并且，由于本发明提供的透射电镜截面样品的制作方法是对平面样品的底部表面进行刻蚀，以形成截面样品，从而可以利用平面样品的底部表面只具有材料单一的半导体衬底的形成，避免了现有技术中由于离子束因切割不同材质造成的窗帘效应，而降低了TEM影像质量的问题，即，最终提高了半导体芯片失效分析的准确性和高效性。

技术领域

本发明涉及半导体芯片失效分析技术领域，特别涉及一种透射电镜截面样品的制作方法。

背景技术

随着半导体器件的特征尺寸逐渐减小，14nm工艺节点需要更高治疗的TEM图像来检查程序文件，所以，需要提高TEM图像的质量，选择合适的样品承载装置是FIB(聚焦离子射束)/TEM样品制备的必要条件之一。

目前，聚焦离子束在半导体芯片制造行业的失效分析领域常用来制备透射电镜样品、标记以及进行线路修补。随着半导体制程的缩小和复杂化，芯片中许多结构也越来越精细，通过常规方法已难以精确定位失效位置。通常需要使用FIB制备平面样品(planar-view)，通过TEM观测可能存在失效的区域，找到失效点，然后再通过平转截技术(PV-CS)制备截面样品，进行失效点的进一步分析。

但是，在使用FIB制备PV-CS样品时，通常存在以下问题：

1、由于样品最终呈线条状，非常容易弯曲，制样难度大，弯曲的样品还会降低TEM拍摄的可选择性，如图1所示。

2、当离子束在切割不同材质的区域时，会产生离子束拉痕，即“窗帘效应”。离子束拉痕会影响TEM成像质量，严重时甚至会使TEM样品损伤而无法分析，如图2所示。

发明内容

本发明的目的在于提供一种透射电镜截面样品的制作方法，以解决解决由于现有技术中形成的透射电镜截面样品容易发生弯曲和窗帘效应，造成的透射电镜截面样品TEM成像质量差，从而导致无法准确的对半导体芯片进行失效分析的问题。

第一方面，为解决上述技术问题，本发明提供一种透射电镜截面样品的制作方法，具体可以包括如下步骤：

步骤S1，提供一平面样品，并将所述平面样品放置在FIB样品台上，所述平面样品包括样品栅格、焊接在所述样品栅格上的半导体衬底以及形成于所述半导体衬底正面的且具有图形结构的半导体器件层；

步骤S2，在所述平面样品的所述半导体器件层的表面上沉积第一过渡保护层，并将承载有所述平面样品的样品台倾转至共聚焦状态，以使汇聚在所述平面样品上的离子束和电子束的夹角为52°；

步骤S3，在所述第一过渡保护层的表面上进行离子束标记，并在所述离子束标记的表面上沉积第二过渡保护层；

步骤S4，从所述FIB样品台上取出所述平面样品，且将所述平面样品翻转180°，以使所述平面样品的底部表面朝上，并在翻转后的平面样品的底部表面上形成第三过渡保护层；

步骤S5，对底部表面朝上的所述平面样品进行刻蚀，并将刻蚀后得到的样品作为所述透射电镜截面样品。

进一步的，在所述步骤S4之后且在所述步骤S5之前，本发明提供的所述制作方法还可以包括：

步骤S4.1，将所述翻转后的平面样品焊接在预设的提取针上，并刻蚀所述翻转后的平面样品，以使翻转后的平面样品与所述样品栅格分离；

步骤S4.2，将分离后的所述样品栅格翻转90°，并将所述步骤S4.1中分离出的所述翻转后的平面样品再次焊接在翻转后的样品栅格，以得到重新焊接在翻转后的样品栅格上的平面样品。