TSV样品的制备方法技术

本发明专利技术提供一种TSV样品制备方法，通过将包含TSV结构径向剖面的待处理样品倾斜，使TSV结构径向剖面与所述FIB机台的夹角为钝角，缩短了FIB作用在研磨区域的有效深度，使得研磨深度控制在FIB机台能力范围之内，因而大大减少了拉痕、剥离等样品缺陷，提高了样品分析区域的形貌平整度，同时缩短了制备时间，提高制备效率。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术提供一种TSV样品制备方法，通过将包含TSV结构径向剖面的待处理样品倾斜，使TSV结构径向剖面与所述FIB机台的夹角为钝角，缩短了FIB作用在研磨区域的有效深度，使得研磨深度控制在FIB机台能力范围之内，因而大大减少了拉痕、剥离等样品缺陷，提高了样品分析区域的形貌平整度，同时缩短了制备时间，提高制备效率。【专利说明】TSV样品的制备方法
本专利技术涉及半导体制造领域，尤其涉及一种TSV样品的制备方法。
技术介绍
TSV(Through Silicon Via,穿过娃通孔)是三维集成电路中堆叠芯片实现的互连的一种新的技术，TSV技术具有能够使芯片在三维方向的密度大、芯片之间的互连线最短、外形尺寸最小、低能耗等众多优点，已成为了业内备受瞩目的技术之一。目前，TSV结构的深度一般达到130um左右或者更多，显然，这对FA(失效)分析提出了一个很大的挑战。现有技术中，TSV样品的制备方法包括化学抛光(Polish)法和聚焦离子束(FIB)法。其中，化学抛光法一般过程包括:切片、研磨、挖坑和抛光。然而，化学抛光法虽然能很好地展现TSV的形貌，但是在制备过程中很容易会引入一些缺陷(defect)，诸如裂痕(crack)、剥离(peeling)等等,干扰正常分析。而聚焦离子束(FIB)方法中，聚焦离子束(FIB)机台可以在整片晶片(wafer)的局部区域完成样品的制备，其过程是将wafer作为样品水平放置在FIB机台的样品台上，从FIB机台的液态金属离子源(一般为镓(Ga))中抽取的离子束经过加速、质量分析、整形等处理之后形成具有一定束流和离子束斑直径的聚焦离子束(Ibeam)，聚焦在样品表面轰击wafer的局部区域,从而对wafer进行切割和微细加工，以制备样品。请参考图1，现有技术中应用FIB方法制备TSV样品，一般是将waferlOO中的TSV结构101径向垂直于FIB机台放置，即沿Z向放置，并在TSV样品两侧选择区域，FIB垂直作用于选择区域进行研磨(Milling)，即FIB沿TSV结构101径向作业，形成样品分析区域。由于TSV深度通常大于IOOum,宽度通常大于10um，采用图1所示的这种FIB方法制备TSV样品的过程中，样品分析区域的深度已达FIB能力极限，FIB作用后，样品分析区域越深，拉痕、剥离等缺陷越严重，分析区域的形貌越不平整。而且制备样品非常耗时，例如样品分析区域为5?10um，深度5?IOum左右时，制备过程耗时大概I小时。因此，需要一种新的TSV样品制备方法，能更快捷有效地制备样品，减少样品缺陷。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种TSV样品的制备方法，可以减少样品缺陷，提高制备效率。为解决上述问题，本专利技术提出一种TSV样品的制备方法，包括以下步骤:从晶片上切割出包含TSV结构径向剖面的待处理样品；将待处理样品载入FIB机台，且TSV结构径向剖面朝上并与FIB机台平行；利用FIB在TSV结构径向剖面上做标记以确定TSV结构的位置；倾斜所述待处理样品，使TSV结构径向剖面与所述FIB机台的夹角为钝角；根据所述标记进行待处理样品的分析区域聚焦，并采用FIB研磨所述待处理样品的分析区域，以形成TSV样品。进一步的，利用FIB沉积或研磨的方法在TSV结构径向剖面上做标记。进一步的，所述钝角为130?140度。进一步的，通过对所述待处理样品倾斜50度并旋转-90度的方法来使TSV结构径向剖面与所述FIB机台的夹角为钝角。进一步的，根据所述标记进行待处理样品的分析区域聚焦后，采用束流为65nA的FIB研磨所述分析区域。进一步的,采用FIB研磨以形成TSV样品的步骤包括:用FIB初步研磨，在所述TSV结构的两侧的分析区域中形成两个洞，所述洞的深度能暴露出所述TSV结构的侧壁；用FIB在两个洞的底部分别形成开口 ；用FIB分别从每个洞中细抛所述TSV结构的侧壁，直到所述TSV结构的厚度达到预定义厚度。进一步的，所述洞的宽度:TlO μ m。进一步的，所述预定义厚度小于0.1 μ m。进一步的，所述开口为U型开口。进一步的，所述FIB机台还包括聚焦电子束结构，采用FIB研磨以形成TSV样品的过程中，采用聚焦电子束观察TSV样品形貌。与现有技术相比，本专利技术的TSV样品制备方法，通过将包含TSV结构径向剖面的待处理样品倾斜，使TSV结构径向剖面与所述FIB机台的夹角为钝角，缩短了 FIB作用在研磨区域的有效深度，使得研磨深度控制在FIB机台能力范围之内，因而大大减少了拉痕、剥离等样品缺陷，提高了样品分析区域的形貌平整度，同时缩短了制备时间，提高制备效率。【专利附图】【附图说明】图1是现有技术中制备TSV样品的FIB装置结构示意图；图2本专利技术的TSV样品的制备方法流程图；图3A至3C是本专利技术具体实施例的TSV样品的制备过程中的器件结构剖视图。【具体实施方式】以下结合附图和具体实施例对本专利技术提出的TSV样品的制备方法作进一步详细说明。请参考图2，本专利技术提供一种TSV样品的制备方法，包括以下步骤:S201，从晶片上切割出包含TSV结构径向剖面的待处理样品；S202，将待处理样品载入FIB机台，且TSV结构径向剖面朝上并与FIB机台平行；S203，利用FIB在TSV结构径向剖面上做标记以确定TSV结构的位置；S204,倾斜所述待处理样品，使TSV结构径向剖面与所述FIB机台的夹角为钝角；S205，根据所述标记进行待处理样品的分析区域聚焦，并采用FIB研磨所述待处理样品的分析区域，以形成TSV样品。请参考图3A，在步骤S201中，从晶片300上切割出包含TSV结构301径向剖面的待处理样品中，TSV结构301径向指的是TSV结构的深度方向，即图中Z向，显然此时TSV结构301径向剖面垂直于FIB机台。请参考图3B，在步骤S202中，将待处理样品载入FIB机台，且TSV结构301径向剖面朝上并与FIB机台平行，即TSV结构301径向剖面与X向、Y向组成的平面平行。请继续参考图3B，在步骤S203中，可以利用FIB机台的沉积或研磨功能在TSV结构301径向剖面上做标记(Mark)302，所述标记302可以标定TSV的位置，确定感兴趣的分析区域。其中，沉积方法形成标记302时，可以采用钨、钼、铜等金属材料在TSV结构301径向剖面上溅射。请参考图3C，在步骤S204中，倾斜所述待处理样品，使TSV结构301径向剖面与所述FIB机台的夹角为钝角，即TSV结构301径向剖面与X向、Y向组成的平面的二面角为钝角，所述钝角为130-140度。此时，TSV结构301的最大深度和最大宽度仅为孔的直径，显然，大大减小了后续用FIB作业时的样品分析区域的深度。本实施例中，所述FIB机台还包括聚焦电子束结构，为了在后续FIB研磨形成TSV样品的过程中，能够使得聚焦电子束可以很容易地观察到TSV样品形貌，采取对所述待处理样品倾斜50度并在X向、Y向组成的平面中旋转-90度的方法来使TSV结构301径向剖面与所述FIB机台的夹角为130度。请继续参考图3C，在步骤S205中，根据所述标记聚焦所述待处理样品的分析区域，然后采用一定束流的FIB303对所述分析区域进行研磨(milling)，包括以下步骤:首先本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种TSV样品的制备方法，其特征在于，包括：从晶片上切割出包含TSV结构径向剖面的待处理样品；将待处理样品载入FIB机台，且TSV结构径向剖面朝上并与FIB机台平行；利用FIB在TSV结构径向剖面上做标记以确定TSV结构的位置；倾斜所述待处理样品，使TSV结构径向剖面与所述FIB机台的夹角为钝角；根据所述标记进行待处理样品的分析区域聚焦，并采用FIB研磨所述待处理样品的分析区域，以形成TSV样品。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：范春燕，韩耀梅，虞勤琴，朱敏，
申请(专利权)人：中芯国际集成电路制造上海有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31