一種透射電鏡樣品的制備方法
【專利摘要】一種透射電鏡樣品的制備方法，包括硅襯底和絕緣層，在絕緣層上有通孔或者溝槽形式的目標結(jié)構(gòu)，首先在絕緣層表面沉積一層金屬導電層，并將金屬導電層和硅襯底進行連接，且樣品是直接放置在聚焦離子束系統(tǒng)的樣品臺上的，使硅襯底通過樣品臺接地，然后再在金屬導電層上的目標結(jié)構(gòu)部位沉積一層金屬保護層，在樣品切割時，金屬保護層產(chǎn)生的電荷能被導到硅襯底，然后通過樣品臺接地，所以避免了目標結(jié)構(gòu)中電荷積累的發(fā)生，防止出現(xiàn)電擊穿破壞目標結(jié)構(gòu)的問題；本發(fā)明能夠使樣品在切割制作中，避免電荷在目標結(jié)構(gòu)中積累并擊穿絕緣層問題的發(fā)生，以獲得目標結(jié)構(gòu)的真實和完整信息。
【專利說明】-種透射電鏡樣品的制備方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及集成電路制造【技術(shù)領(lǐng)域】，更具體地說，涉及一種半導體集成電路透射 電鏡樣品的制備方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 在集成電路生產(chǎn)過程中，需要使用TEM(透射電鏡）觀測各種結(jié)構(gòu)，比如第一層金 屬層刻蝕完成后的形貌等，所述形貌是指刻蝕中所形成的通孔或者溝槽等結(jié)構(gòu)，對該結(jié)構(gòu) 的觀測，需要對樣品進行切割，如圖1，圖1為需要進行切割分析的樣品結(jié)構(gòu)示意圖，圖1中， 娃襯底1表面為絕緣層2,絕緣層2上刻蝕有目標結(jié)構(gòu)3,其娃襯底1 一般有幾百個μ m (微 米）厚，如果在聚焦離子束系統(tǒng)中直接用離子束對樣品進行切割，則切割面會存在不平整 問題，影響對目標結(jié)構(gòu)的觀察和分析。
[0003] 在現(xiàn)有技術(shù)中，制備聚焦離子束樣品或--Μ樣品時，目前業(yè)界的先進方法是，在樣 品表面沉積一層Pt (鉬）等金屬元素的金屬保護層，以在離子束切割樣品時保護樣品，使切 割的截面均勻平整，金屬保護層的厚度在〇. 2?Ιμπι左右，用的是聚焦離子束自身的氣體 輔助沉積系統(tǒng)，通過離子束分解含Pt的氣體將Pt沉積在樣品的目標結(jié)構(gòu)表面，因為金屬保 護層一般只沉積在目標結(jié)構(gòu)表面，所以其導電范圍一般為幾個平方微米。
[0004] 然而，本領(lǐng)域技術(shù)人員清楚，目前的這種使用聚焦離子束進行TEM樣品制備時所 采用的常規(guī)方法，有時會發(fā)生由于電荷積累而產(chǎn)生電擊穿的現(xiàn)象，如圖2,圖2為在需要進 行切割分析的樣品上直接沉積一層金屬保護層的結(jié)構(gòu)示意圖，圖2中，硅襯底1表面為絕緣 層2,絕緣層2上刻蝕有目標結(jié)構(gòu)3,目標結(jié)構(gòu)3包括目標結(jié)構(gòu)的底部4,在目標結(jié)構(gòu)3處沉 積有絕緣層表面的金屬保護層5 ;但如果在樣品上直接沉積一層金屬保護層，則在離子束 進行切割時，由于電荷會積累在目標結(jié)構(gòu)的底部而產(chǎn)生電擊穿的現(xiàn)象，造成樣品被破壞而 無法分析。
[0005] 因此，本領(lǐng)域的技術(shù)人員致力于開發(fā)一種透射電鏡樣品的制備方法，以在樣品切 割時，保護目標結(jié)構(gòu)不受破壞。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 有鑒于現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷，本發(fā)明的目的在于使樣品在切割時，保護樣品的目 標結(jié)構(gòu)不受破壞。
[0007] 為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種透射電鏡樣品的制備方法，其通過在樣品表 面沉積一層金屬導電層，并將金屬導電層和硅襯底進行接地連接，然后再在金屬導電層上 沉積一層金屬保護層，以在樣品切割時，將金屬保護層產(chǎn)生的電荷導到硅襯底中，避免了目 標結(jié)構(gòu)中電荷積累的發(fā)生，防止出現(xiàn)電擊穿破壞目標結(jié)構(gòu)的問題；基于該方法，能夠獲得目 標結(jié)構(gòu)的真實和完整信息。本發(fā)明的技術(shù)方案如下：
[0008] -種透射電鏡樣品的制備方法，所述透射電鏡樣品至少包括硅襯底和絕緣層，所 述絕緣層具有目標結(jié)構(gòu)，所述目標結(jié)構(gòu)為通孔或者溝槽，還包括如下步驟：
[0009] 步驟SOI :在所述樣品表面以及所述目標結(jié)構(gòu)內(nèi)壁上沉積一層金屬導電層；
[0010] 步驟S02 :在聚焦離子束系統(tǒng)中，使用離子束將所述金屬導電層和所述硅襯底先 打孔連通，并通過離子束含有的鎵導通，然后再將硅襯底接地；
[0011] 步驟S03 :在所述樣品的所述目標結(jié)構(gòu)部位沉積一層金屬保護層，所述金屬保護 層至少能覆蓋所述目標結(jié)構(gòu)在所述樣品表面所在平面上的投影，且所述孔的所在部位在所 述金屬保護層的區(qū)域之外；
[0012] 步驟S04 :完成所述樣品的切割和提取流程。
[0013] 優(yōu)選地，步驟S01中所采用的沉積方法是通過鍍金機采用物理沉積Pt或Au (金） 形成一層所述金屬導電層的方法。
[0014] 優(yōu)選地，所述金屬導電層的厚度為90?110埃。
[0015] 優(yōu)選地，所述樣品是直接放置在聚焦離子束系統(tǒng)的樣品臺上的，所述硅襯底通過 所述樣品臺接地。
[0016] 優(yōu)選地，步驟S02中所述孔位于所述樣品上的所述目標結(jié)構(gòu)旁邊且沉積有所述金 屬導電層部位，所述孔從所述金屬導電層延伸至所述硅襯底內(nèi)部。
[0017] 此處設(shè)計的目的在于，采用所述的沉積方法沉積的所述金屬導電層是平方毫米級 另IJ，面積大于一個或多個目標結(jié)構(gòu)上的平方微米級別的金屬保護層，所以在所述金屬導電 層部位打一個孔，就能使所有的小面積的金屬保護層得到接地保護，且該方法能使金屬導 電層覆蓋了樣品表面、目標結(jié)構(gòu)的側(cè)壁、底部等所有表面位置；所述打孔方法中由于離子束 本身是導電金屬的鎵離子源，所以孔內(nèi)會再沉積含鎵的材質(zhì)，以將樣品表面的導電層和硅 襯底連接起來；且在所打的孔的區(qū)域不沉積金屬保護層，能避免金屬保護層又在所打的孔 內(nèi)沉積，從而避免再次發(fā)生絕緣層被擊穿的問題。
[0018] 優(yōu)選地，所述孔在所述硅襯底內(nèi)部的深度為3?10 μ m。
[0019] 優(yōu)選地，所述孔在所述硅襯底內(nèi)部的深度采用經(jīng)驗參數(shù)的方法控制，所述經(jīng)驗參 數(shù)的方法是在同一規(guī)格的樣品上，用不同的離子束電流、不同的時間打孔，然后切斷面確認 所述孔的深度，并記錄所述孔的深度與所述離子束電流和所述時間之間的關(guān)系。
[0020] 此處設(shè)計的目的在于，硅襯底一般為幾百個μ m厚，采用經(jīng)驗參數(shù)的方法控制，能 避免所打的孔過深或者過淺；打孔的電流一般為幾百至幾千離子束電流，時間為幾秒至幾 十秒。
[0021] 優(yōu)選地，所述孔的軸線垂直于所述樣品表面。
[0022] 優(yōu)選地，步驟S03中所述沉積方法是使用聚焦離子束系統(tǒng)，只在所述目標結(jié)構(gòu)在 所述樣品表面所在平面上的投影區(qū)域的所述金屬導電層表面沉積一層所述金屬保護層的 方法。
[0023] 此處設(shè)計的目的在于，所打的孔為圓孔，所述圓孔的直徑一般為幾十至幾百 nm(納米），所述孔的軸線垂直于所述樣品表面，能避免所打的孔破壞目標結(jié)構(gòu)。
[0024] 從上述技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明一種透射電鏡樣品的制備方法，通過在樣品表 面沉積一層金屬導電層，并在聚焦離子束系統(tǒng)中，使用離子束的方法將金屬導電層和硅襯 底進行接地連接，然后再在金屬導電層上沉積一層金屬保護層，以在樣品切割時，將金屬保 護層產(chǎn)生的電荷導到硅襯底中，避免了目標結(jié)構(gòu)中電荷積累的發(fā)生，防止出現(xiàn)電擊穿破壞 目標結(jié)構(gòu)的問題；所以使用該方法，能夠使樣品在切割制作中，避免電荷在目標結(jié)構(gòu)中積累 并擊穿絕緣層問題的發(fā)生，以獲得目標結(jié)構(gòu)的真實和完整信息。
[0025] 以下將結(jié)合附圖對本發(fā)明的構(gòu)思、具體流程及產(chǎn)生的技術(shù)效果作進一步說明，以 充分地了解本發(fā)明的目的、特征和效果。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0026] 圖1為需要進行切割分析的樣品結(jié)構(gòu)示意圖；
[0027] 圖2為在需要進行切割分析的樣品上直接沉積一層金屬保護層的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0028] 圖3為本發(fā)明的樣品制作流程框圖；
[0029] 圖4為本發(fā)明中在樣品上沉積一層金屬導電層的結(jié)構(gòu)不意圖；
[0030] 圖5為本發(fā)明中將金屬導電層和硅襯底進行接地連接的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0031] 圖6為本發(fā)明中在樣品的目標結(jié)構(gòu)上沉積一層金屬保護層的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0032] 圖中，1為娃襯底,2為絕緣層,3為目標結(jié)構(gòu),4為目標結(jié)構(gòu)的底部,5為絕緣層表面 的金屬保護層，6為金屬導電層，7為孔，8為金屬導電層表面的金屬保護層。

【具體實施方式】
[0033] 下面結(jié)合附圖3?6,對本發(fā)明的【具體實施方式】作進一步的詳細說明。
[0034] 需要說明的是，在下述實施例中，以溝槽形式的目標結(jié)構(gòu)為例進行說明。
[0035] 請參閱圖3,圖3為本發(fā)明的樣品制作流程框圖；其說明了一種透射電鏡樣品的制 備方法，所述透射電鏡樣品包括硅襯底1和絕緣層2,所述絕緣層2具有目標結(jié)構(gòu)3,所述目 標結(jié)構(gòu)3為通孔或者溝槽，還包括如下步驟：
[0036] 步驟S01 :在所述樣品表面以及所述目標結(jié)構(gòu)3內(nèi)壁上沉積一層金屬導電層6 ;
[0037] 請參閱圖4,圖4為本發(fā)明中在樣品上沉積一層金屬導電層的結(jié)構(gòu)示意圖，所采用 的沉積方法是通過鍍金機采用物理沉積Pt形成一層所述金屬導電層6的方法，所述金屬導 電層6的厚度為100埃；
[0038] 步驟S02 :在聚焦離子束系統(tǒng)中，使用離子束將所述金屬導電層6和所述硅襯底1 先打孔7連通，并通過離子束含有的鎵導通，然后再將硅襯底1接地；
[0039] 請參閱圖5,圖5為本發(fā)明中將金屬導電層和硅襯底進行接地連接的結(jié)構(gòu)示意圖， 所述孔7位于所述樣品上的所述目標結(jié)構(gòu)3旁邊且有所述金屬導電層6部位，所述孔7從 所述金屬導電層6延伸至所述娃襯底1內(nèi)部，在實施例中，所述孔7在所述娃襯底1內(nèi)部的 深度采用經(jīng)驗參數(shù)的方法控制，硅襯底1厚度為200 μ m，所述孔7在所述硅襯底1內(nèi)部的深 度為5μηι;
[0040] 步驟S03 :在所述樣品的所述目標結(jié)構(gòu)3部位沉積一層金屬保護層8,所述金屬保 護層8至少能覆蓋所述目標結(jié)構(gòu)3在所述樣品表面所在平面上的投影，且所述孔7的所在 部位在所述金屬保護層8的區(qū)域之外；
[0041] 請參閱圖6,圖6為本發(fā)明中在樣品的目標結(jié)構(gòu)上沉積一層金屬保護層的結(jié)構(gòu)示 意圖，在實施例中，步驟S03中所述沉積方法是使用聚焦離子束系統(tǒng)，只在所述目標結(jié)構(gòu)3 在所述樣品表面所在平面上的投影區(qū)域的所述金屬導電層6表面沉積一層0. 6 μ m的所述 金屬保護層8的方法；
[0042] 步驟S04 :完成所述樣品的切割和提取流程。
[0043] 因為沉積的金屬導電層6是平方毫米級別，面積大于一個或多個目標結(jié)構(gòu)3上的 平方微米級別的金屬保護層8,所以在所述金屬導電層6部位打一個孔7,就能使所有的小 面積的金屬導電層表面的金屬保護層8得到接地保護，且該方法能使金屬導電層6覆蓋了 樣品表面、目標結(jié)構(gòu)3的側(cè)壁、底部等所有表面位置；所述打孔7方法中由于離子束本身是 導電金屬的鎵離子源，所以孔7內(nèi)會再沉積含鎵的材質(zhì)，以將樣品表面的導電層和硅襯底1 連接起來；且在所打的孔7的區(qū)域不沉積金屬保護層，能避免金屬保護層又在所打的孔7內(nèi) 沉積，從而避免再次發(fā)生絕緣層2被擊穿的問題。
[0044] 在實施例中，所述樣品是直接放置在聚焦離子束系統(tǒng)的樣品臺上的，所述硅襯底1 通過所述樣品臺接地。
[0045] 在實施例中，所述孔7的軸線垂直于所述樣品表面。
[0046] 所打的孔7為圓孔，所述圓孔的直徑為80nm，所述孔7的軸線垂直于所述樣品表 面，能避免所打的孔7破壞目標結(jié)構(gòu)3。
[0047] 從上述技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明一種透射電鏡樣品的制備方法，通過在樣品表 面沉積一層金屬導電層6,并在聚焦離子束系統(tǒng)中，使用離子束的方法將金屬導電層6和硅 襯底1進行接地連接，然后再在金屬導電層6上沉積一層金屬保護層8,以在樣品切割時，將 金屬保護層8產(chǎn)生的電荷導到硅襯底1中，避免了目標結(jié)構(gòu)3中電荷積累的發(fā)生，防止出現(xiàn) 電擊穿破壞目標結(jié)構(gòu)3的問題；所以使用該方法，能夠使樣品在切割制作中，避免電荷在目 標結(jié)構(gòu)3中積累并擊穿絕緣層2問題的發(fā)生，以獲得目標結(jié)構(gòu)3的真實和完整信息。
[0048] 以上所述的僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例，所述實施例并非用以限制本發(fā)明的專利保 護范圍，因此凡是運用本發(fā)明的說明書及附圖內(nèi)容所作的等同結(jié)構(gòu)變化，同理均應包含在 本發(fā)明的保護范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1. 一種透射電鏡樣品的制備方法，所述透射電鏡樣品至少包括硅襯底和絕緣層，所述 絕緣層具有目標結(jié)構(gòu)，所述目標結(jié)構(gòu)為通孔或者溝槽，其特征在于，包括如下步驟： 步驟SOI :在所述樣品表面以及所述目標結(jié)構(gòu)內(nèi)壁上沉積一層金屬導電層； 步驟S02 :在聚焦離子束系統(tǒng)中，使用離子束將所述金屬導電層和所述硅襯底先打孔 連通，并通過離子束含有的鎵導通，然后再將硅襯底接地； 步驟S03 :在所述樣品的所述目標結(jié)構(gòu)部位沉積一層金屬保護層，所述金屬保護層至 少能覆蓋所述目標結(jié)構(gòu)在所述樣品表面所在平面上的投影，且所述孔的所在部位在所述金 屬保護層的區(qū)域之外； 步驟S04 :完成所述樣品的切割和提取流程。
2. 如權(quán)利要求1所述的透射電鏡樣品的制備方法，其特征在于，步驟S01中所采用的沉 積方法是通過鍍金機采用物理沉積Pt或Au形成一層所述金屬導電層的方法。
3. 如權(quán)利要求2所述的透射電鏡樣品的制備方法，其特征在于，所述金屬導電層的厚 度為90?110埃。
4. 如權(quán)利要求1所述的透射電鏡樣品的制備方法，其特征在于，所述樣品是直接放置 在聚焦離子束系統(tǒng)的樣品臺上的，所述硅襯底通過所述樣品臺接地。
5. 如權(quán)利要求1所述的透射電鏡樣品的制備方法，其特征在于，步驟S02中所述孔位于 所述樣品上的所述目標結(jié)構(gòu)旁邊且沉積有所述金屬導電層部位，所述孔從所述金屬導電層 延伸至所述硅襯底內(nèi)部。
6. 如權(quán)利要求5所述的透射電鏡樣品的制備方法，其特征在于，所述孔在所述硅襯底 內(nèi)部的深度為3?10 μ m。
7. 如權(quán)利要求6所述的透射電鏡樣品的制備方法，其特征在于，所述孔在所述硅襯底 內(nèi)部的深度采用經(jīng)驗參數(shù)的方法控制，所述經(jīng)驗參數(shù)的方法是在同一規(guī)格的樣品上，用不 同的離子束電流、不同的時間打孔，然后切斷面確認所述孔的深度，并記錄所述孔的深度與 所述離子束電流和所述時間之間的關(guān)系。
8. 如權(quán)利要求1或5或6或7所述的透射電鏡樣品的制備方法，其特征在于，所述孔的 軸線垂直于所述樣品表面。
9. 如權(quán)利要求1所述的透射電鏡樣品的制備方法，其特征在于，步驟S03中所述沉積方 法是使用聚焦離子束系統(tǒng)，只在所述目標結(jié)構(gòu)在所述樣品表面所在平面上的投影區(qū)域的所 述金屬導電層表面沉積一層所述金屬保護層的方法。
【文檔編號】G01N1/28GK104122130SQ201410370914
【公開日】2014年10月29日 申請日期:2014年7月31日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月31日
【發(fā)明者】陳強 申請人:上海華力微電子有限公司