本发明专利技术提供一种用于测量半导体器件中的掺杂元素的样品及其制备方法，包括：提供设有字线结构的半导体基底，字线结构包括金属层；将半导体基底抛光至露出金属层；腐蚀掉金属层，形成字线凹槽；向字线凹槽中填充硅酸酯类化合物；在填充有硅酸酯类化合物的半导体基底上沉积Pt层；利用聚焦离子束切割半导体基底，形成样品条；将样品条转移至三维原子探针的硅基座，并与硅基座连接；将样品条在靠近硅基座的位置处切断，在硅基座上留下样品条的部分，作为待环切样品；环切待环切样品，形成圆锥状的样品。本发明专利技术的制备方法制备的样品在进行三维原子探针测量时，避免了金属元素的影响，能够形成更加清晰的三维图像，提高测量的准确性。性。性。
【技术实现步骤摘要】
用于测量半导体器件中的掺杂元素的样品及其制备方法
[0001]本专利技术涉及半导体制造
，尤其涉及一种用于测量半导体器件中的掺杂元素的样品及其制备方法。
技术介绍
[0002]三维原子探针是一种具有原子级空间分辨率的测量和分析方法。在进行三维原子探针测量时，样品必须制成圆锥形，使样品作为阳极接入正高压，样品尖端的原子处于待电离状态，在样品尖端叠加脉冲电压或脉冲激光，其表面原子就会发生电离并蒸发，即该元素被析出。利用飞行时间质谱仪测定蒸发离子的质量电荷比值从而得到该离子的质谱峰，以确定蒸发离子的元素种类，用位置敏感探头记录飞行离子在样品尖端表面的二维坐标，通过离子在纵向的逐层积累，确定该离子的纵向坐标，进而能够生成样品的不同种类的原子的三维空间分布图像。
[0003]半导体基底包括掺杂区，在具有字线结构的半导体基底中，字线结构形成在该掺杂区。为了分析半导体基底中的掺杂元素的分布，需要制备该掺杂区的用于三维原子探针测试的样品。而字线结构中具有金属层，使样品中具有金属元素。在进行三维原子探针测量时，在相同的能量下，掺杂区中的硅原子析出的速率要大于金属元素析出的速率，会影响最终的三维成像，导致测量不准确。
[0004]在所述
技术介绍
部分公开的上述信息仅用于加强对本专利技术的背景的理解，因此它可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。
技术实现思路
[0005]本专利技术的一个主要目在于提供一种用于测量半导体器件中的掺杂元素的样品的制备方法，利用三维原子探针测量该样品后，能够形成清晰的三维图像，提高测量的准确性。
[0006]本专利技术的另一个目的在于提供一种用于测量半导体器件中的掺杂元素的样品，采用三维原子探针测量该样品中的掺杂元素的分布，能够形成清晰的三维图像，提高了测量的准确性。
[0007]根据本专利技术的一方面，提供了一种用于测量半导体器件中的掺杂元素的样品的制备方法，包括：提供设有字线结构的半导体基底，所述字线结构包括金属层；将所述半导体基底抛光至露出所述金属层；腐蚀掉所述金属层，形成字线凹槽；向所述字线凹槽中填充硅酸酯类化合物；在填充有所述硅酸酯类化合物的所述半导体基底上沉积Pt层；利用聚焦离子束切割所述半导体基底，形成样品条；将所述样品条转移至三维原子探针的硅基座，并与所述硅基座连接；将所述样品条在靠近所述硅基座的位置处切断，在所述硅基座上留下所述样品条的部分，作为待环切样品；环切所述待环切样品，形成圆锥状的样品。
[0008]根据本专利技术的一示例性实施例，所述将所述半导体基底抛光至露出所述金属层包括：在所述半导体基底上确定样品区，对所述样品区的半导体基底抛光，露出所述金属层。
[0009]根据本专利技术的一示例性实施例，对所述半导体基底抛光采用的工艺为化学机械研磨。
[0010]根据本专利技术的一示例性实施例，腐蚀所述金属层采用的腐蚀液为浓硝酸和氢氟酸中的至少一种。
[0011]根据本专利技术的一示例性实施例，所述Pt层的厚度为0.2～0.5μm。
[0012]根据本专利技术的一示例性实施例，所述样品条为悬臂结构，且所述样品条具有第一端和第二端，所述第一端连接所述半导体基底，所述第二端为自由端。
[0013]根据本专利技术的一示例性实施例，所述将所述样品条转移至三维原子探针的硅基座，并与所述硅基座连接包括：将钨针移动至所述样品条的所述第二端，在所述钨针和所述第二端之间沉积Pt或W，使所述钨针与所述第二端连接；利用所述聚焦离子束将所述样品条的所述第一端与所述半导体基底切断；移动所述钨针，将所述样品条平移至三维原子探针的硅基座。
[0014]根据本专利技术的一示例性实施例，将所述样品条转移至三维原子探针的硅基座，并与所述硅基座连接还包括：在所述硅基座与所述样品条的与所述Pt层相对的一面的第一端之间沉积Pt或W，使所述硅基座与所述第一端连接。
[0015]根据本专利技术的一示例性实施例，在所述钨针和所述第二端之间沉积的Pt或W的厚度为0.3～0.6μm，沉积面积为3μm*2μm。
[0016]根据本专利技术的一示例性实施例，所述钨针的顶端直径为2～6μm。
[0017]根据本专利技术的一示例性实施例，所述圆锥状的样品的尖端直径为100nm～200nm。
[0018]根据本专利技术的一示例性实施例，该制备方法还包括：在形成所述圆锥状的样品后，将所述样品从所述硅基座上取走；将所述样品条再次转移至所述硅基座，并与所述硅基座连接；将所述样品条在靠近所述硅基座的位置处切断，形成连接于所述硅基座的第二个待环切样品；环切第二个所述待环切样品，形成第二个圆锥状的样品；重复上述方法，形成多个圆锥状的样品。
[0019]根据本专利技术的一示例性实施例，所述样品条形成三个圆锥状的样品。
[0020]根据本专利技术的一示例性实施例，在所述半导体基底的有源区中设有字线沟槽，所述字线结构设于所述字线沟槽中；其中，所述字线结构包括：形成于所述字线沟槽内壁的介电层；形成于所述介电层上的功函数层；形成于所述功函数层内侧并填满所述字线沟槽的字线金属层。
[0021]根据本专利技术的一示例性实施例，所述金属层包括所述功函数层和所述字线金属层。
[0022]根据本专利技术的一示例性实施例，所述功函数层的材料为TiN，所述字线金属层的材料为W，所述介电层的材料为SiO2。
[0023]根据本专利技术的一示例性实施例，所述样品由上述任一实施例所述的方法制备。
[0024]由上述技术方案可知，本专利技术具备以下优点和积极效果中的至少之一：
[0025]通过在半导体衬底上沉积Pt层，能够定位采集样品的目标区域，并且能够保护该目标区域，避免采集的样品条受到损坏。通过腐蚀掉字线结构中的金属层，使得样品条中不含有字线结构的金属层，环切后形成的圆锥状的样品中不含有金属元素，在进行三维原子探针测量时，避免了金属元素的影响，能够形成更加清晰的三维图像，提高测量的准确性。
附图说明
[0026]通过参照附图详细描述其示例实施方式，本专利技术的上述和其它特征及优点将变得更加明显。
[0027]图1为本专利技术一示例性实施例示出的制备方法的流程图；
[0028]图2为本专利技术一示例性实施例示出的半导体基底的剖面示意图；
[0029]图3为本专利技术一示例性实施例示出的将半导体剖光至露出金属层的示意图；
[0030]图4为本专利技术一示例性实施例示出的字线结构中腐蚀掉金属层的结构示意图；
[0031]图5为本专利技术一示例性实施例示出的在字线凹槽中填充硅酸酯类化合物后的示意图；
[0032]图6为本专利技术一示例性实施例示出的在填充有硅酸酯类化合物的半导体基底上沉积Pt层并形成样品条的示意图；
[0033]图7为本专利技术一示例性实施例示出的将钨针移动至样品条的第二端的示意图；
[0034]图8为本专利技术一示例性实施例示出的钨针与样品条的第二端连接的示意图；
[0035]图9为本专利技术一示例性实施例示出的将样品条的第一端与半导体衬底切断本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种用于测量半导体器件中的掺杂元素的样品的制备方法，其特征在于，包括：提供设有字线结构的半导体基底，所述字线结构包括金属层；将所述半导体基底抛光至露出所述金属层；腐蚀掉所述金属层，形成字线凹槽；向所述字线凹槽中填充硅酸酯类化合物；在填充有所述硅酸酯类化合物的所述半导体基底上沉积Pt层；利用聚焦离子束切割所述半导体基底，形成样品条；将所述样品条转移至三维原子探针的硅基座，并与所述硅基座连接；将所述样品条在靠近所述硅基座的位置处切断，在所述硅基座上留下所述样品条的部分，作为待环切样品；环切所述待环切样品，形成圆锥状的样品。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将所述半导体基底抛光至露出所述金属层包括：在所述半导体基底上确定样品区，对所述样品区的半导体基底抛光，露出所述金属层。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，对所述半导体基底抛光采用的工艺为化学机械研磨。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，腐蚀所述金属层采用的腐蚀液为浓硝酸和氢氟酸中的至少一种。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述Pt层的厚度为0.2～0.5μm。6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述样品条为悬臂结构，且所述样品条具有第一端和第二端，所述第一端连接所述半导体基底，所述第二端为自由端。7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述将所述样品条转移至三维原子探针的硅基座，并与所述硅基座连接包括：将钨针移动至所述样品条的所述第二端，在所述钨针和所述第二端之间沉积Pt或W，使所述钨针与所述第二端连接；利用所述聚焦离子束将所述样品条的所述第一端与所述半导体基底切断；移动所述钨针，将所述样品条平移至三维原子探针的硅基座。8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，将所述样品...
【专利技术属性】
技术研发人员：王路广，左文佳，
申请(专利权)人：长鑫存储技术有限公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。