一种TEM样品的制备方法技术

本发明专利技术提供一种TEM样品的制备方法，至少包括以下步骤：1）于样片中定义分析区域，于所述分析区域的两侧形成凹槽；2）对所述分析区域的两端进行切割使所述分析区的两端与样片分离；3）减薄所述分析区域至预设厚度；4）于所述分析区域两端预留支撑区域，并进行切割使除所述支撑区域以外的分析区域底部与样片分离；5）进行切割使所述分析区域与所述支撑区域分离。本发明专利技术在制备TEM样品先将其两端切断，给后续减薄过程的膨胀提供应力释放的空间，使应力能在样品平行的方向伸张，从而可以有效地避免TEM样品的弯曲现象。

【技术实现步骤摘要】
一种TEM样品的制备方法
本专利技术涉及一种半导体测试方法，特别是涉及一种TEM样品的制备方法。
技术介绍
随着半导体技术的发展，半导体器件的关键尺寸不断减小，利用具有高分辨率的仪器对缺陷及特定微小尺寸进行观察与分析，进而优化工艺变得越来越重要。透射电子显微镜（Transmissionelectronmicroscope，TEM），简称透射电镜，是把经加速和聚集的电子束投射到非常薄的样品上，电子与样品中的原子碰撞而改变方向，从而产生立体角散射。散射角的大小与样品的密度、厚度相关，因此可以形成明暗不同的影像。通常，透射电子显微镜的分辨率为0.1～0.2nm，放大倍数为几万～百万倍，用于观察超微结构，即小于0.2μm、光学显微镜下无法看清的结构，又称“亚显微结构”。透射电镜作为电子显微学的重要工具，通常用以观测材料的微观结构，包括晶体形貌、微孔尺寸、多相结晶和晶格缺陷等，其点分辨率可达到0.1nm。所述透射电镜的工作原理如下：将需检测的透射电镜样品(TEM样品)放入TEM观测室，以高压加速的电子束照射所述TEM样品，将TEM样品的形貌放大投影到屏幕上，照相，然后进行分析。由于电子易散射或被物体吸收，故穿透力低，样品的密度、厚度等都会影响到最后的成像质量，必须制备更薄的超薄切片。所以用透射电子显微镜观察时的样品需要处理得很薄。因此，TEM样品的制备是使用透射电镜观察与分析技术中非常重要的一环，TEM样品通常要减薄到0.2um以下，许多情况下需要使用聚焦离子束(focusionbeam，FIB)进行切割得到薄片，此薄片即为TEM样品薄片。聚焦离子束的工作状态分为高压工作状态与低压工作状态，所述高压工作状态所使用的电压为30千伏，所述低压工作状态所使用的电压为10千伏。在FIB切割过程中，使用经高压加速的离子束轰击晶圆，以切割出TEM样品薄片，经高压加速的离子束会对TEM样品薄片造成卷曲。现有的一种TEM样品的制备方法如图1～图4所示，包括以下步骤：如图1所示，首先进行步骤1），于样片101中定义分析区域102，于分析区域两侧形成凹槽103；如图2a图2b所示，然后进行步骤2），切割所述分析区域102的底部使该底部其与样片101分离，其中，图2a为图2b中A-A’截面图；如图3所示，然后进行步骤3），减薄所述分析区域102；如图4所示，最后进行步骤4），切割所述分析区域102的两端使所述两端与样片101分离，获得最终的TEM样品。然而，在上述步骤3）减薄分析区域时，随着样品的变薄，TEM样品在离子束的切割减薄过程中，往往会因为样品受力、受热而开始不断弯曲。样品弯曲会使得样品的中间不能减薄，或者在后续切割的时候溅上切割时带来的小颗粒，在TEM观察的时候重影或者样品观察区域被溅过来的小颗粒挡住而影响最终的观察。因此，提供一种可以有效避免TEM样品弯曲的制备方法实属必要。
技术实现思路
鉴于以上所述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种TEM样品的制备方法，用于解决现有技术中TEM样品制备时容易弯曲而影响观察等问题。为实现上述目的及其他相关目的，本专利技术提供一种TEM样品的制备方法，至少包括以下步骤：1）于样片中定义分析区域，于所述分析区域的两侧形成凹槽；2）对所述分析区域的两端进行切割使所述分析区的两端与样片分离；3）减薄所述分析区域至预设厚度；4）于所述分析区域两端预留支撑区域，并进行切割使除所述支撑区域以外的分析区域底部与样片分离；5）进行切割使所述分析区域与所述支撑区域分离。作为本专利技术的TEM样品的制备方法的一种优选方案，步骤1）还包括步骤：于所述分析区域表面形成Pt保护层。作为本专利技术的TEM样品的制备方法的一种优选方案，步骤2）、步骤3、步骤4）及步骤5）均采用聚焦离子束进行切割。作为本专利技术的TEM样品的制备方法的一种优选方案，步骤3）进行减薄前还包括步骤：于所述分析区域两端加盖Pt保护块，以防止所述分析区域两端先被减薄而卷曲。进一步地，所述Pt保护块的宽度小于或等于所述支撑区域的宽度。作为本专利技术的TEM样品的制备方法的一种优选方案，步骤3）所述的预设厚度为50～150nm。如上所述，本专利技术提供一种TEM样品的制备方法，至少包括以下步骤：1）于样片中定义分析区域，于所述分析区域的两侧形成凹槽；2）对所述分析区域的两端进行切割使所述分析区的两端与样片分离；3）减薄所述分析区域至预设厚度；4）于所述分析区域两端预留支撑区域，并进行切割使除所述支撑区域以外的分析区域底部与样片分离；5）进行切割使所述分析区域与所述支撑区域分离。本专利技术在制备TEM样品先将其两端切断，给后续减薄过程的膨胀提供应力释放的空间，使应力能在样品平行的方向伸张，从而可以有效地避免TEM样品的弯曲现象。附图说明图1～图4显示为现有技术中的一种TEM样品的制备方法各步骤所呈现的结构示意图。图5显示为本专利技术的TEM样品的制备方法的步骤流程示意图。图6显示为本专利技术的TEM样品的制备方法步骤1）所呈现的俯视结构示意图。图7显示为本专利技术的TEM样品的制备方法步骤2）所呈现的俯视结构示意图。图8及图9a显示为本专利技术的TEM样品的制备方法步骤3）所呈现的俯视结构示意图，图9b显示为图9a于A-A’截面的结构示意图。图10显示为本专利技术的TEM样品的制备方法步骤4）所呈现的截面结构示意图。图11显示为本专利技术的TEM样品的制备方法步骤5）所呈现的截面结构示意图。元件标号说明201样片202分析区域203凹槽204Pt保护块205支撑区域S11～S15步骤1）～步骤5）具体实施方式以下通过特定的具体实例说明本专利技术的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本专利技术的其他优点与功效。本专利技术还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本专利技术的精神下进行各种修饰或改变。请参阅图5～图11。需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本专利技术的基本构想，遂图式中仅显示与本专利技术中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。如图5～图11所示，本实施例提供一种TEM样品的制备方法，至少包括以下步骤：如图5～图6所示，首先进行步骤1）S11，于样片201中定义分析区域202，于所述分析区域202的两侧形成凹槽203。作为示例，在形成所述凹槽203前，先于所述分析区域202表面形成Pt保护层。作为示例，先采用用电子束辅助沉积（E-beamassisteddeposition）的方法于所述分析区域202表面沉积一层Pt薄膜，然后采用用离子束辅助沉积的方法于所述Pt薄膜表面沉积一层较厚的Pt保护层。如图5及图7所示，然后进行步骤2）S12，对所述分析区域202的两端进行切割使所述分析区的两端与样片201分离。作为示例，采用聚焦离子束所述分析区域202的两端进行切割使所述分析区的两端与样片201分离。经过研究分析，样品的弯曲主要原因是当样品变薄时，减薄过程中的离子束的轰击能量和电子束扫描时带来的能量使样品受热膨胀，在应力得不到释放，样品以两端为支点，形成如张开的弓样弯曲，这样会给减薄和后续分析带来很多麻烦本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种TEM样品的制备方法，其特征在于，至少包括以下步骤：1）于样片中定义分析区域，于所述分析区域的两侧形成凹槽；2）对所述分析区域的两端进行切割使所述分析区的两端与样片分离；3）减薄所述分析区域至预设厚度；4）于所述分析区域两端预留支撑区域，并进行切割使除所述支撑区域以外的分析区域底部与样片分离；5）进行切割使所述分析区域与所述支撑区域分离。

【技术特征摘要】
1.一种TEM样品的制备方法，其特征在于，至少包括以下步骤：1)于样片中定义分析区域，于所述分析区域的两侧边形成凹槽；2)对所述分析区域的两端进行切割使所述分析区域的两端与样片分离；3)减薄所述分析区域至预设厚度；4)于所述分析区域两端预留支撑区域，并进行切割使除所述支撑区域以外的分析区域底部与样片分离；5)进行切割使所述分析区域与所述支撑区域分离。2.根据权利要求1所述的TEM样品的制备方法，其特征在于：步骤1)在形成所述凹槽前，先于所述分析区域表面形成Pt保护层。3....

【专利技术属性】
技术研发人员：文智慧，高保林，王倩，李日鑫，
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