專利名稱：一種用于階梯覆蓋檢查的透射電子顯微鏡樣品制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種透射電子顯微鏡樣品的制備方法，具體涉及半導(dǎo)體集成電路制造工藝中用于阻障層和籽晶層(Barrier/Seed)階梯覆蓋檢查的透射電子顯微鏡樣品制備方法。屬于功能材料結(jié)構(gòu)分析技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
隨著集成電路制造工藝技術(shù)的不斷進步，器件線寬不斷減小，硅材料中缺陷的危害越來越不可忽視。在現(xiàn)代超大規(guī)模集成電路工藝中，器件的特征尺寸越來越小，集成度也越來越高。在目前的半導(dǎo)體集成電路工藝中，微觀尺度上的缺陷已經(jīng)變得十分重要。缺陷的存在會影響硅材料局部的物理性質(zhì)和電學(xué)性質(zhì)，并最終影響到集成電路的成品率。
在電路越來越復(fù)雜、集成度越來越高的今天，作為適應(yīng)工藝發(fā)展和器件分析要求的手段，透射電子顯微鏡(TEM)分析的分辨率高，可以對晶格結(jié)構(gòu)直接成像，比較適合用來進行上述微觀尺度缺陷的分析。
用物理氣相沉積阻障層和籽晶層(Barrier/Seed)的技術(shù)目前廣泛應(yīng)用于半導(dǎo)體工藝中大多數(shù)改良的銅金屬化后端互連。階梯覆蓋能力是評價阻障層和籽晶層形成性能以及工藝穩(wěn)定性的關(guān)鍵性標(biāo)準(zhǔn)。最普通的制備階梯覆蓋檢查TEM樣品的操作是，常規(guī)的沉積阻障層和籽晶層(Barrier/Seed)接著再進行透射電子顯微鏡(TEM)取樣步驟。由于TEM取樣步驟例如環(huán)氧化物粘著和硬化、聚焦離子束(FIB)切割和離子束研磨等等都會產(chǎn)生熱量，所述沉積的籽晶層會很容易團聚。結(jié)果是很難測量籽晶層的精確厚度。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服上述因為TEM取樣的操作條件使籽晶層團聚，從而不能精確測量沉積籽晶層實際厚度的缺點提出本發(fā)明。
本發(fā)明的目的在于，通過在原有工藝中加入容易實施的簡單步驟，保護己沉積的籽晶層使之不會發(fā)生前述的缺點，這樣處理后作TEM分析可得到高質(zhì)量的透射電子顯微鏡圖片，其具有清晰的籽晶層剖面輪廓，圖4為應(yīng)用本發(fā)明方法后得到的透射電子顯微鏡圖片。
按照本發(fā)明的方法，在常規(guī)地沉積阻障層和籽晶層后，可于同一機臺中以低溫沉積一封蓋層(cap layer)，如此則不再會由于TEM取樣操作例如環(huán)氧化物粘著和硬化、聚焦離子束(FIB)切割和離子束研磨等等使籽晶層團聚。
沉積封蓋層的溫度以不引起籽晶受熱團聚為宜，較好的方案是不超過80℃。
封蓋層的材料可以和阻障層材料相同，也可以選用鉭(Ta)、氮化鉭(TaN)等材料或者這些材料的混合物。
本發(fā)明的優(yōu)點在于其可以很方便快速地實施于同一個PVD系統(tǒng)中，并且可以有效地保護已沉積的籽晶層不團聚，從而得到高質(zhì)量的透射電子顯微鏡(TEM)照片，可以很精確地測量籽晶層的厚度。


本申請書中包括的多個附圖顯示出本發(fā)明的實施例，本申請中包括的附圖是說明書的一個構(gòu)成部分，附圖與說明書和權(quán)利要求書一起用于說明本發(fā)明的實質(zhì)內(nèi)容，用于更好地理解本發(fā)明。附圖中相同或相似的構(gòu)成部分用相同的參考數(shù)字指示。附圖中圖1是常規(guī)的阻障層和籽晶層沉積示意圖，其中1表示籽晶層，2表示阻障層，3表示電介質(zhì)；圖2是籽晶層受熱團聚的示意圖，其中1表示籽晶層，2表示阻障層，3表示電介質(zhì)，橢圓形區(qū)域內(nèi)為團聚的形狀。
圖3是本發(fā)明的工藝示意圖，其中1表示籽晶層，2表示阻障層，3表示電介質(zhì)，4表示封蓋層；圖4是應(yīng)用本發(fā)明方法后的電子顯微鏡圖片。
具體實施例方式
為了更好地理解本發(fā)明的工藝，下面結(jié)合說明書附圖對本發(fā)明作進一步說明。
如圖1所示，在半導(dǎo)體基底的介電層上先常規(guī)性地采用PVD的方法沉積阻障層和籽晶層。
接著在同一個PVD系統(tǒng)中于75℃再沉積一層封蓋層，覆蓋在籽晶層之上。如圖3所示。
然后可以進行常規(guī)的透射電子顯微鏡樣品的取樣步驟，例如環(huán)氧化物粘著和硬化、聚焦離子束(FIB)切割和離子束研磨等等。
因為有封蓋層置于籽晶層上方，保護了籽晶層不受熱團聚，所以盡管電子顯微鏡樣品的取樣步驟有熱產(chǎn)生，但是籽晶層不會受到影響。這樣制備出的電子掃描顯微鏡樣品的籽晶層剖面輪廓清晰，可以準(zhǔn)確地測量籽晶層的厚度。
本發(fā)明簡單有效地通過增加一層封蓋層解決了籽晶層受熱團聚影響其厚度測量的問題，并且步驟方便快速，只要在同一個機臺就可以完成。優(yōu)點是十分明顯的。
以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理和主要特征和本發(fā)明的優(yōu)點。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本發(fā)明不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的只是說明本發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下本發(fā)明還會有各種變化和改進，這些變化和改進都落入要求保護的本發(fā)明的范圍內(nèi)。本發(fā)明要求保護的范圍由所附的權(quán)利要求書及其等效物界定。
權(quán)利要求
1.一種透射電子顯微鏡樣品的制備方法，先在作為半導(dǎo)體基底的電介質(zhì)上用物理氣相沉積的方法沉積阻障層和籽晶層，再進行環(huán)氧化物粘著和硬化、聚焦離子束(FIB)切割和離子束研磨等電子顯微鏡樣品的取樣步驟，其特征在于，在進行電子顯微鏡樣品的取樣步驟前還包括沉積一層封蓋層的步驟。
2.如權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，沉積封蓋層采用的方法是物理氣相沉積。
3.如權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，沉積封蓋層采用的溫度不高于80℃。
4.如權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，其中封蓋層的材料可以是和阻障層材料相同，也可以是鉭、氮化鉭或者它們的混合物。
全文摘要
一種半導(dǎo)體集成電路制造工藝中用于阻障層和籽晶層(Barrier/Seed)階梯覆蓋檢查的透射電子顯微鏡樣品的制備方法，先在作為半導(dǎo)體基底的電介質(zhì)上用物理氣相沉積的方法沉積阻障層和籽晶層，于籽晶層上再沉積一層封蓋層以防止籽晶層受熱團聚，然后進行取樣步驟。由于封蓋層的存在，取樣步驟產(chǎn)生的熱量不會使籽晶層團聚。得到的電子顯微鏡照片籽晶層剖面輪廓清晰，可以準(zhǔn)確測量其厚度。
文檔編號G01N13/00GK1865898SQ20051002597
公開日2006年11月22日 申請日期2005年5月19日 優(yōu)先權(quán)日2005年5月19日
發(fā)明者牛崇實, 高強, 張啟華, 吳廷斌 申請人:中芯國際集成電路制造(上海)有限公司