一种基于三维TEM样品进行缺陷分析的方法技术

本发明专利技术涉及半导体制造领域，特别涉及一种基于三维TEM样品进行缺陷分析的方法。包括以下步骤：提供带有缺陷的半导体样品；在待观测区域形成第一标记；横向电镀第一铂金保护层；制备第一TEM样品；测量缺陷到第一标记的距离；将第一TEM样品放置到半导体样品上；纵向电镀第二铂金保护层；制备三维TEM样品；三维TEM成像。本发明专利技术的技术方案，在制备三维TEM样品的基础上，进行两个方向的TEM观测和成像，可以得到半导体制程中缺陷的形貌、大小、所处层次等全面信息，进行对所述缺陷进行准确失效分析，从而提出对半导体制程的可靠改进意见；本发明专利技术的技术方案操作方法简单，三维TEM样品制备效率高，对TEM样品进行失效分析效果好，准确率高。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术涉及半导体制造领域，特别涉及一种基于三维TEM样品进行缺陷分析的方法。包括以下步骤：提供带有缺陷的半导体样品；在待观测区域形成第一标记；横向电镀第一铂金保护层；制备第一TEM样品；测量缺陷到第一标记的距离；将第一TEM样品放置到半导体样品上；纵向电镀第二铂金保护层；制备三维TEM样品；三维TEM成像。本专利技术的技术方案，在制备三维TEM样品的基础上，进行两个方向的TEM观测和成像，可以得到半导体制程中缺陷的形貌、大小、所处层次等全面信息，进行对所述缺陷进行准确失效分析，从而提出对半导体制程的可靠改进意见；本专利技术的技术方案操作方法简单，三维TEM样品制备效率高，对TEM样品进行失效分析效果好，准确率高。【专利说明】—种基于三维TEM样品进行缺陷分析的方法
本专利技术涉及半导体制造领域，特别涉及一种基于三维TEM样品进行缺陷分析的方法。
技术介绍
随着半导体制程尺寸越来越小，失效分析也变的越来越困难，一个很小的缺陷就有可能导致器件的失效，进而影响整个芯片的工作。通常采用EM(Electron Microscope电子显微镜)来检测半导体器件的薄膜形貌、尺寸及特性，进行失效分析。常用的EM包括TEM(Transmission Electron Microscope 透射电子显微镜)和 SEM(Scanning ElectronMicroscope扫描电子显微镜)。TEM的工作原理是将需检测的样片以切割、研磨、离子减薄等方式减薄，然后放入TEM观测室，以高压加速的电子束照射样片，将样片形貌放大、投影到屏幕上，照相，然后进行分析。TEM因具有较高的分辨率，非常适用于观测制程中产生的缺陷的形貌，大小以及缺陷出现的层次位置，并且可以通过元素分析来判断缺陷的元素组成，进一步来确定缺陷的来源。同时TEM样品的厚度对成像效果及分析失效分析的结果均有较大影响，实际工艺中，只有垂直于检测面的方向上的TEM样品的厚度越薄(通常厚度小于100nm)，最后成像才能越清晰、越能反映样品的结构。但是对于半导体制程中很小的缺陷，传统的制备平面TEM样品的方法通常只能在一个方向上进行扫描成像，如图1所示，TEM样品I放置在铜网2上，只能观测到TEM样品I中缺陷3在Y方向的成像，即图2中的圆形缺陷图案4，不能获得缺陷的全面信息，因此难以给出制程改进的明确方向。通常的做法就是增加样品的数量，但是如果只有一个样品，那么用平面TEM的方式就无法对此缺陷进行全面的分析。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种基于三维TEM样品进行缺陷分析的方法，解决了现有技术中难以获得缺陷的全面信息进行失效分析的技术问题。本专利技术解决上述技术问题的技术方案如下:一种基于三维TEM样品进行缺陷分析的方法，包括以下步骤:(a)提供半导体样品，所述半导体样品的待观测区域具有待检测的缺陷；(b)采用聚焦离子束对所述半导体样品的表面进行轰击，在所述半导体样品的待观测区域形成用于标识缺陷位置的第一标记；(c)在所述待观测区域上方的半导体样品表面上，电镀第一钼金保护层，所述第一钼金保护层覆盖所述缺陷位置和第一标记；(d)在所述半导体样品的待观测区域，采用聚焦离子束制备具有所述待检测缺陷的第一 TEM样品,所述第一 TEM样品具有第一观测面；(e)将步骤d制备的第一 TEM样品放置到铜网上，并与所述铜网一起置于TEM机台，使所述TEM机台的电子束沿垂直于所述第一观测面的方向投影成像，并在TEM下量测所述第一 TEM样品的成像图案中所述待检测缺陷到所述第一标记的距离；(f)将所述第一 TEM样品从铜网上取出，以所述第一观测面朝上的方向将所述第一 TEM样品放置于所述半导体样品上；(g)根据步骤e量测出的距离，判断所述待检测缺陷在所述第一观测面的位置，并在所述第一观测面的缺陷处电镀第二钼金保护层；(h)对所述第一 TEM样品，采用聚焦离子束制备第二 TEM样品，所述第二 TEM样品具备第二观测面，所述第二 TEM样品即为三维TEM样品；(i)将所述步骤h制备的三维TEM样品放置到铜网上，并与所述铜网一起置于TEM机台，使所述TEM机台的电子束沿垂直于所述第二观测面的方向投影，进行三维TEM成像。进一步，步骤b中，所述第一标记距离所述缺陷的距离小于2um;所述第一标记为从所述半导体样品表面延伸至所述半导体样品内部的倒锥形孔洞。进一步，步骤f中，所述第一 TEM样品放置于所述半导体样品的表面上；或者采用束流范围93?500pA的聚焦离子束，在所述半导体样品内形成长宽分别为10um，深为Ium的方坑，所述第一 TEM样品置于所述方坑内，所述方坑设置在靠近所述第一 TEM样品制备完成后留下的凹坑区域。进一步，步骤g中，所述第一观测面的缺陷位于所述第二钼金保护层的中心位置。进一步，所述步骤d具体为:(I)采用束流范围为6.5?9.2nA的聚焦离子束，在所述第一钼金保护层的两侧分别切割出一个横断面以分离所述待观测区域的样品，所述切割宽度以不超过所述第一钼金保护层的宽度为界；(2)采用束流范围为2.8?6.5nA的聚焦离子束，对所述分离出的样品的底部和侧面进行U型切断，形成第一 TEM样品；(3)采用束流范围为93pA?500pA的聚焦离子束，对所述第一 TEM样品的正面和背面进行研磨，使所述第一 TEM样品的厚度减薄为0.1?0.3um ;所述第一 TEM样品的正面即为第一观测面。进一步,所述第一钼金保护层的宽度为IOOnm,厚度为3?4um。进一步，所述步骤h具体为:(I)将所述第一 TEM样品放置于所述半导体样品的表面，并在所述第一 TEM样品两侧分别电镀用于固定所述第一 TEM样品的钼金层，所述钼金层可以防止所述第一 TEM样品在所述半导体样品的表面上丢失。(2)采用束流范围为6.5?9.2nA的聚焦离子束，在所述第二钼金保护层的两侧分别切割出一个横断面以分离所述待观测区域的样品，所述切割宽度以不超过所述第二钼金保护层的宽度为界；(3)采用束流范围为2.8?6.5nA的聚焦离子束，对所述分离出的样品的底部和侧面进行U型切断，形成三维TEM样品；(4)采用束流范围为93pA?500pA的聚焦离子束，对所述三维TEM样品的正面和背面进行研磨，使所述三维TEM样品的厚度减薄为0.1?0.3um ;所述三维TEM样品的正面即为第二观测面。进一步，所述第二钼金保护层的宽度为lOOnm，厚度为lum。本专利技术的有益效果是:本专利技术的技术方案，在制备三维TEM样品的基础上，进行两个方向的TEM观测和成像，可以得到半导体制程中缺陷的形貌、大小、所处层次等全面信息，进行对所述缺陷进行准确失效分析，从而提出对半导体制程的可靠改进意见；本专利技术的技术方案操作方法简单，三维TEM样品制备效率高，对TEM样品进行失效分析效果好，准确率高。【专利附图】【附图说明】图1为现有技术中利用平面TEM样品进行TEM观测的示意图；图2为现有技术中平面TEM样品在Y方向的成像示意图；图3为本专利技术进行缺陷分析的方法的流程示意图；图4a?4k为本专利技术各步骤的效果示意图；图5为本专利技术制备第一 TEM样品的流程示意图；图6为本专利技术制备第二 TEM样品的流程示意图。【具体实施方式】以下结合附图对本专利技术的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：仝金雨，郭伟，李桂花，李剑，
申请(专利权)人：武汉新芯集成电路制造有限公司，
类型：发明
国别省市：