一種tem樣品的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及TEM的樣品制備方法領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]TEM (Transmiss1n Electron Microscope,透射電子顯微鏡)是半導(dǎo)體制造業(yè)中用于檢測(cè)組成器件的薄膜的形貌、尺寸及特征的一個(gè)非常重要工具，其以高能電子束作為光源，用電磁場(chǎng)作透鏡，將經(jīng)過(guò)加速和聚集的電子束投射到非常薄的樣品上，電子和樣品中的原子因碰撞改變方向，從而產(chǎn)生立體角散射。散射角的大小與樣品的密度、厚度相關(guān)，因此可以形成明暗不同的影像。TEM的一個(gè)突出優(yōu)點(diǎn)是具有較高的分辨率，可觀測(cè)極薄薄膜的形貌及尺寸。
[0003]樣品制備是TEM分析技術(shù)中非常重要的一環(huán)，但由于電子束的穿透力很弱，因此用于TEM的樣品必須制備成厚度約為0.1 μ m的超薄切片。要將樣品切割成如此薄的切片，許多情況下需要用到FIB (Focus 1n Beam，聚焦離子束)進(jìn)行切割。
[0004]隨著半導(dǎo)體集成電路微細(xì)加工技術(shù)和超精密機(jī)械加工技術(shù)的發(fā)展，MEMS (MicroElectro Mechanical Systems,微機(jī)電系統(tǒng))技術(shù)也日新月異。由于MEMS里有很多懸浮薄膜的存在，給這類結(jié)構(gòu)的TEM樣品的制備帶來(lái)了比較大的挑戰(zhàn)。如果想要觀測(cè)MEMS最上層的懸浮薄膜結(jié)構(gòu)，在制備TEM樣品之前必須將該懸浮薄膜結(jié)構(gòu)通過(guò)填充物質(zhì)填實(shí)，但由于MEMS結(jié)構(gòu)的密集度非常大，同時(shí)考慮其表面張力的作用，使得該填充非常難以實(shí)現(xiàn)。如果不對(duì)該懸浮薄膜結(jié)構(gòu)進(jìn)行填充而直接采用常規(guī)的TEM樣品制備方法來(lái)制備MEMS樣品，在樣品的FIB制備過(guò)程中，懸浮薄膜結(jié)構(gòu)就會(huì)發(fā)生卷曲而與下方結(jié)構(gòu)發(fā)生分離，這在整個(gè)樣品制備過(guò)程中就很難保證樣品的完整性，進(jìn)而大大影響樣品觀測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]鑒于以上所述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本發(fā)明的目的在于提供一種TEM樣品的制備方法，用于解決現(xiàn)有TEM樣品制備技術(shù)難以制備具有懸浮薄膜的MEMS樣品的問(wèn)題，即用于解決在采用常規(guī)方法制備TEM樣品之前，對(duì)具有懸浮薄膜結(jié)構(gòu)的MEMS樣品進(jìn)行填充非常難以實(shí)現(xiàn)，而不對(duì)該懸浮薄膜結(jié)構(gòu)進(jìn)行填充而直接采用常規(guī)的TEM樣品制備方法來(lái)制備MEMS樣品時(shí)，在樣品的FIB制備過(guò)程中，懸浮薄膜結(jié)構(gòu)就會(huì)發(fā)生卷曲而與下方結(jié)構(gòu)發(fā)生分離，在整個(gè)樣品制備過(guò)程中就很難保證樣品的完整性，進(jìn)而大大影響樣品觀測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性的問(wèn)題。
[0006]為實(shí)現(xiàn)上述目的及其他相關(guān)目的，本發(fā)明提供一種TEM樣品的制備方法，所述方法至少包括:
[0007]I)提供一 MEMS樣品，使該MEMS樣品中的懸浮薄膜與基體分離；
[0008]2)將所述懸浮薄膜與基體分離的MEMS樣品放入吸取機(jī)臺(tái)，利用吸取系統(tǒng)吸取分離出來(lái)的懸浮薄膜；
[0009]3)提供一 Si空片，將其放置于吸取機(jī)臺(tái)上，在Si空片上涂覆有AB膠；
[0010]4)通過(guò)轉(zhuǎn)針將吸取起來(lái)的懸浮薄膜放在所述已涂有AB膠的Si空片上；
[0011]5)將步驟4)之后獲得的結(jié)構(gòu)送入烘烤機(jī)臺(tái)進(jìn)行烘烤，使AB膠固化，以使懸浮薄膜與Si空片結(jié)合；
[0012]6)將步驟5)之后獲得的結(jié)構(gòu)放入FIB機(jī)臺(tái)進(jìn)行切割，得到所需TEM樣品。
[0013]優(yōu)選地，采用FIB將MEMS樣品中的懸浮薄膜與基體分離時(shí)FIB的束流為500?2000pA。
[0014]優(yōu)選地，在MEMS樣品中的懸浮薄膜與基體分離以后，使用玻璃探針通過(guò)靜電吸附的方式將其吸取起來(lái)。
[0015]可選地，所涂覆的AB膠的面積大于或者等于懸浮薄膜的面積。
[0016]優(yōu)選地，在Si空片上涂覆AB膠以后，對(duì)所述涂覆的AB膠進(jìn)行硬物刮擦和氮?dú)鈽尨?，使得AB膠盡量薄地分散開來(lái)。
[0017]優(yōu)選地，使AB膠固化后的厚度為0.2?l.0ym。
[0018]優(yōu)選地，將吸取起來(lái)的懸浮薄膜放在涂有AB膠的Si空片上以后，對(duì)所述Si空片進(jìn)行烘烤以使AB膠固化，烘烤AB膠的溫度為150?200°C，烘烤時(shí)間為3?5分鐘。
[0019]優(yōu)選地，在對(duì)步驟5)所獲得的結(jié)構(gòu)進(jìn)行切割前，先使用FIB在其預(yù)設(shè)的目標(biāo)結(jié)構(gòu)的表面上鍍一層金屬Pt的保護(hù)層，所沉積的Pt保護(hù)層的厚度為0.5?1.0 μ m。
[0020]優(yōu)選地，使用FIB機(jī)臺(tái)對(duì)所述獲得的結(jié)構(gòu)進(jìn)行切割的深度大于懸浮薄膜和懸浮薄膜與Si空片之間的AB膠的厚度之和。
[0021]如上所述，本發(fā)明的TEM樣品的制備方法，其采用先將MEMS中的懸浮薄膜轉(zhuǎn)移到一個(gè)隨機(jī)的Si空片上，而后采用FIB進(jìn)行常規(guī)樣品制備，實(shí)現(xiàn)了 MEMS中的懸浮薄膜的TEM樣品制備。本發(fā)明中將懸浮薄膜與基體分離以后，懸浮薄膜是通過(guò)靜電吸附的方式被吸起來(lái)的，這就最大限度的保證了懸浮薄膜的完整性；吸起來(lái)的懸浮薄膜通過(guò)AB膠與Si空片完全結(jié)合在一起的，該TEM樣品在進(jìn)一步的FIB制備過(guò)程中不會(huì)出現(xiàn)任何的變形和損壞；并且，將懸浮薄膜轉(zhuǎn)移到Si空片上以后，樣品切出來(lái)肯定是Si襯底存在的，在TEM觀測(cè)中，可以通過(guò)做衍射保證電子束垂直樣品界面入射，保證了兩側(cè)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性；先將懸浮薄膜轉(zhuǎn)移到Si空片上再進(jìn)行樣品的制備，使得該方法簡(jiǎn)單易行，大大節(jié)省了樣品的制備時(shí)間。
【附圖說(shuō)明】
[0022]圖1顯示為本發(fā)明的TEM樣品的制備方法的流程圖。
[0023]圖2a_2f、圖2h_2i顯示為本發(fā)明的TEM樣品的制備方法在各步驟中的俯視圖；圖2g顯示為圖2f沿aa方向的剖視圖。
[0024]元件標(biāo)號(hào)說(shuō)明
[0025]20 MEMS 樣品
[0026]21懸浮薄膜
[0027]22 Si 空片
[0028]23 AB 膠
[0029]24目標(biāo)結(jié)構(gòu)
[0030]25 Pt 保護(hù)膜
[0031]26 凹槽
[0032]27 U 型開口
[0033]d包含目標(biāo)結(jié)構(gòu)樣品的最終厚度
[0034]28 碳膜
[0035]29 銅網(wǎng)
【具體實(shí)施方式】
[0036]以下通過(guò)特定的具體實(shí)例說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員可由本說(shuō)明書所揭露的內(nèi)容輕易地了解本發(fā)明的其他優(yōu)點(diǎn)與功效。本發(fā)明還可以通過(guò)另外不同的【具體實(shí)施方式】加以實(shí)施或應(yīng)用，本說(shuō)明書中的各項(xiàng)細(xì)節(jié)也可以基于不同觀點(diǎn)與應(yīng)用，在沒(méi)有背離本發(fā)明的精神下進(jìn)行各種修飾或改變。
[0037]請(qǐng)參閱圖1至圖2i，需要說(shuō)明的是，本實(shí)施例中所提供的圖示僅以示意方式說(shuō)明本發(fā)明的基本構(gòu)想，雖圖式中僅顯示與本發(fā)明中有關(guān)的組件而非按照實(shí)際實(shí)施時(shí)的組件數(shù)目、形狀及尺寸繪制，其實(shí)際實(shí)施時(shí)各組件的型態(tài)、數(shù)量及比例可為一種隨意的改變，且其組件布局型態(tài)也可能更為復(fù)雜。
[0038]如圖1至圖2i所示，本發(fā)明提供一種TEM樣品的制備方法，所述方法至少包括:
[0039]I)提供一 MEMS樣品20，使該MEMS樣品20中的懸浮薄膜21與基體分離；
[0040]2)將所述懸浮薄膜21與基體分離的MEMS樣品20放入吸取機(jī)臺(tái)，利用吸取系統(tǒng)吸取分離出來(lái)的懸浮薄膜21 ；
[0041]3)提供一 Si空片22，將其放置于吸取機(jī)臺(tái)上，在Si空片22上涂覆有AB膠23 ；
[0042]4)通過(guò)轉(zhuǎn)針將吸取起來(lái)的懸浮薄膜21放在所述已涂有AB膠23的Si空片22上；
[0043]5)將步驟4)之后獲得的結(jié)構(gòu)送入烘烤機(jī)臺(tái)進(jìn)行烘烤，使AB膠23固化，以使懸浮薄膜21與Si空片22結(jié)合；
[0044]6)將步驟5)之后獲得的結(jié)構(gòu)放入FIB機(jī)臺(tái)進(jìn)行切割，得到所需TEM樣品。
[0045]在步驟I)中，請(qǐng)參閱圖1的SI步驟及圖2a，提供一 MEMS樣品20，使該MEMS樣品20中的懸浮薄膜21與基體分離。提供的MEMS樣品20中含有密集度很高的懸浮薄膜21，選擇一需要觀察的懸浮薄膜21，使用外力或FIB將其與基體分離。所使用的外力可以是本領(lǐng)域技術(shù)人員了解的任意一種，例如:使用探針將懸浮薄膜21與基體連接處戳斷以使二者分離等等。
[0046]本實(shí)施例中，優(yōu)選地使用FIB將MEMS樣品20中的懸浮薄膜21與基體分離時(shí)FIB的束流為500?2000pA。
[0047]在步驟2)中，請(qǐng)參閱圖1的S2步驟及圖2b，將所述懸浮薄膜21與基體分離的MEMS樣品20放入吸取機(jī)臺(tái)，利用吸取系統(tǒng)吸取分離出來(lái)的懸浮薄膜21。具體的，為了最大限度地保證懸浮薄膜21的完整性，本實(shí)施例中使用玻璃探針(未示出)通過(guò)靜電吸附的方式將分離出來(lái)的懸浮薄膜21吸取起來(lái)。
[0048]在步驟3)中，請(qǐng)參閱圖1的S2步驟及圖2c，提供一 Si空片22，將其放置于吸取機(jī)臺(tái)上，在Si空片22上涂覆有AB膠23。所述AB膠22是雙組份膠黏劑的別稱，一種是本膠，一種為硬化劑，通常使用的AB膠是指丙烯酸改性環(huán)氧膠或環(huán)氧膠。A組分是丙烯酸改性環(huán)氧樹脂或環(huán)氧樹脂，或含有催化劑及其他助劑，B組分是改性胺或其他硬化劑，或含有催化劑及其他助劑。二者按一定的比例混合后，可以有效地控制固化時(shí)間和性能。
[0049]具體的，可以采用手工或機(jī)器在Si空片22上涂覆AB膠23，AB膠23在剛混合涂覆到Si空片22的時(shí)候是液體狀態(tài)。
[0050]具體的，在Si空片22上涂覆的AB膠23的面積大于或者等于懸浮薄膜21的面積，當(dāng)然，涂覆的AB膠23的面積也可以小于懸浮薄膜21的面積。本實(shí)施例中，優(yōu)選地，在Si空片22上涂覆的AB膠的面積大于懸浮薄膜21的面積。
[0051]需要說(shuō)明的是，為了防止由于AB膠23太厚而導(dǎo)致后面放上