CN103698179B - 一种制备特定失效点透射电子显微镜平面样品的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明一种制备特定失效点透射电子显微镜平面样品的方法，采用聚焦离子束截取样品上失效位置附近一块样品，通过Pick-Up***将截取的样品吸起并竖直放立在硅片表面，用聚焦离子束镀金的方法将样品固定在硅片表面后制备成透射显微镜平面样品。本发明通过聚焦离子束精确截取样品，省去了人工研磨的过程，大大提高了样品制备的成功率和样品的质量，对后续的失效分析和结构分析提供了极大的帮助。
Description
技术领域
本发明涉及一种半导体技术领域，特别是涉及一种制备特定失效点透射电子显微镜平面样品的方法。
背景技术
透射电子显微镜(TransmissionElectronMicroscope，TEM)是利用高能电子束充当照明光源而进行放大成像的大型显微分析设备，目前，在制备特定失效点的透射电子显微镜平面样品所采用的常规方法是：先在聚焦离子束机台内用聚焦离子束刻蚀的方法在需要观测的特定失效点附近做标记，然后用人工研磨的方法将硅片的一个截面研磨到距离特定失效点约1～2微米，最后竖着放到聚焦离子束机台中制备透射电子显微镜样品。这种方法存在问题点：用人工研磨的方法难以精确控制，将硅片的一个截面研磨到距离特定失效点1～2微米很难把握，很容易就会被磨过。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种制备特定失效点透射电子显微镜平面样品的方法，通过聚焦离子束精确截取样品，省去了人工研磨的过程提高了样品制备的成功率。
为解决上述技术问题，本发明提供一种制备特定失效点透射电子显微镜平面样品的方法，包括如下步骤：
步骤一，将带有特定失效点的硅片水平放置在聚焦离子束机台的样品台上，在所述硅片上制作特定失效点标记，对所述硅片的特定失效点进行定位；
步骤二，调整所述样品台角度，使所述硅片与聚焦离子束不垂直，用聚焦离子束轰击所述硅片形成第一斜切口；
步骤三，调整所述样品台角度，使所述硅片与聚焦离子束垂直；用聚焦离子束轰击所述硅片，在所述硅片上形成U型垂直切口，所述U型垂直切口的U型两端分别与所述第一斜切口相交形成闭合的目标区域，所述硅片的特定失效点位于所述目标区域内，轰击所述U型垂直切口直到所述目标区域与所述硅片分割开，得到包含特定失效点的目标样品；
步骤四，将所述目标样品从聚焦离子束机台拿出，将所述目标样品放在所述硅片上，保证所述目标样品的特定失效点所在面与所述硅片表面垂直；
步骤五，将放有所述目标样品的硅片放到聚焦离子束机台中，用聚焦离子束镀金方法将所述目标样品与所述硅片固定后进行平面制样。
本发明的有益效果是：通过聚焦离子束精确截取样品，省去了人工研磨的过程提高了样品制备的成功率。
在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下的改进。
优选的，在步骤二中，聚焦离子束与水平方向的夹角范围在36度～40度。
优选的，在步骤二中，聚焦离子束与水平方向的夹角为38度，样品台与水平方向的夹角为0度；在步骤三中，聚焦离子束与水平方向的夹角为38度，样品台的角度为52度。
优选的，所述第一斜切口靠近所述特定失效点的截面与所述硅片的交线到所述特定失效点的距离为1～2um；所述U型垂直切口的U型两端靠近所述特定失效点的截面到所述特定失效点的距离分别为1～2um。
优选的，第一斜切口的轰击图形为线形、矩形或梯形。
优选的，所述U型垂直切口由两个侧边和一个底边组成，且两个所述侧边和一个所述底边的切口图形均为矩形，所述U型垂直切口的两个侧边垂直于所述底边。
优选的，步骤四中采用透射电子显微镜样品拾取***将所述目标样品吸起并放在所述硅片上，保证所述目标样品的特定失效点所在面与所述硅片表面垂直。
附图说明
图1为本发明一具体实施方式中制作特定失效点标记后的硅片俯视图；
图2为本发明一具体实施方式中用聚焦离子束轰击形成第一斜切口的硅片截面示意图；
图3为本发明一具体实施例中用聚焦离子束轰击形成第一斜切口的硅片俯视图；
图4为本发明一具体实施例中用聚焦离子束轰击硅片形成U型垂直切口的硅片截面示意图；
图5为本发明一具体实施例中用聚焦离子束轰击硅片形成U型垂直切口的硅片俯视图；
图6为本发明一具体实施例中目标样品的特定失效点所在面与硅片表面垂直结构示意图。
附图中，各标号所代表的部件列表如下：
1、硅片，2、特定失效点，3、特定失效点标记，4、第一斜切口，5、U型垂直切口，6、目标样品，7、样品台。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
如图1至图6所示，一种制备特定失效点透射电子显微镜平面样品的方法，包括：
步骤一，将带有特定失效点2的硅片1水平放置在聚焦离子束机台的样品台7上，在所述硅片1上制作特定失效点标记3，对硅片1的特定失效点2进行定位。具体地，通过聚焦离子束轰击形成一个长方形的特定失效点标记3。
步骤二，调整样品台7角度，使硅片1与聚焦离子束不垂直；聚焦离子束与水平方向的夹角优选范围在36度～40度，在本实施例中，聚焦离子束与水平方向的夹角为38度，样品台7与水平方向的角度为0度；用聚焦离子束轰击硅片1形成呈线形状的第一斜切口4，在其他实施例中，第一斜切口4的轰击图形可以是矩形或梯形；第一斜切口4靠近所述特定失效点的截面与所述硅片的交线到所述特定失效点的距离为1～2um。第一斜切口4的轰击位置与特定失效点的间距可以同过聚焦离子束机台量测得出的。
在本实施例中聚焦离子束机台为具有FIB-SEM双束***的离子速机台，图2中，E-beam为聚焦离子束机台的电子束，I-beam为聚焦离子束机台的聚焦离子束，E-beam用于扫描电子显微观察样品情况，控制I-beam的操作，可以在高分辨率扫描电子显微图像监控下发挥聚焦离子束的微细加工能力。
步骤三，调整样品台7角度，使硅片1与聚焦离子束垂直；用聚焦离子束轰击硅片1，在硅片1上形成U型垂直切口5，U型垂直切口由两个侧边和一个底边组成，且两个侧边和一个底边本身均为矩形；U型垂直切口5的U型两端分别与第一斜切口4相交形成闭合的目标区域，硅片1的特定失效点2位于目标区域内，U型垂直切口5的U型两端靠近特定失效点2的截面到特定失效点的距离分别为1～2um，U型垂直切口5的U型两端的轰击位置与特定失效点2的间距可以同过聚焦离子束机台量测得出的。轰击U型垂直切口5直到目标区域与硅片1分割开，得到包含特定失效点2的目标样品6，较佳的，聚焦离子束与水平方向的夹角为38度，调整样品台7与水平方向的角度为52度。
步骤四，将所述目标样品7从聚焦离子束机台拿出，用Pick-Up***(透射电子显微镜样品拾取***)将所述目标样品7吸起并放在所述硅片1上，保证所述目标样品6的特定失效点2所在面与所述硅片1表面垂直。
步骤五，将上述放有目标样品6的硅片1放到聚焦离子束机台中，用聚焦离子束镀金方法将所述目标样品6与所述硅片1固定后进行平面制样。
综上所述，本发明一种制备特定失效点透射电子显微镜平面样品的方法采用聚焦离子束截取样品上失效位置附近一块样品，通过Pick-Up***将截取的样品吸起并竖直放立在硅片表面，用聚焦离子束镀金的方法将样品固定在硅片表面后制备成透射显微镜平面样品。本发明通过聚焦离子束精确截取样品，省去了人工研磨的过程，大大提高了样品制备的成功率和样品的质量，对后续的失效分析和结构分析提供了极大的帮助。
以上所述实施步骤和方法仅仅表达了本发明的一种实施方式，描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。在不脱离本发明专利构思的前提下，所作的变形和改进应当都属于本发明专利的保护范围。
Claims (7)
1.一种制备特定失效点透射电子显微镜平面样品的方法，包括：
步骤一，将带有特定失效点的硅片水平放置在聚焦离子束机台的样品台上，在所述硅片上制作特定失效点标记，对所述硅片的特定失效点进行定位；
步骤二，调整所述样品台角度，使所述硅片与聚焦离子束不垂直，用聚焦离子束轰击所述硅片形成第一斜切口；
步骤三，调整所述样品台角度，使所述硅片与聚焦离子束垂直，用聚焦离子束轰击所述硅片，在所述硅片上形成U型垂直切口，所述U型垂直切口的U型两端分别与所述第一斜切口相交形成闭合的目标区域，所述硅片的特定失效点位于所述目标区域内，轰击所述U型垂直切口直到所述目标区域与所述硅片分割开，得到包含特定失效点的目标样品；
步骤四，将所述目标样品从聚焦离子束机台拿出，将所述目标样品放在所述硅片上，保证所述目标样品的特定失效点所在面与所述硅片表面垂直；
步骤五，将放有所述目标样品的硅片放到聚焦离子束机台中，用聚焦离子束镀金方法将所述目标样品与所述硅片固定后进行平面制样。
2.如权利要求1所述一种制备特定失效点透射电子显微镜平面样品的方法，其特征在于：在所述步骤二中，所述聚焦离子束与水平方向的夹角范围在36度～40度。
3.如权利要求2所述一种制备特定失效点透射电子显微镜平面样品的方法，其特征在于：
在所述步骤二中，聚焦离子束与水平方向的夹角为38度，所述样品台与水平方向的夹角为0度；
在所述步骤三中，聚焦离子束与水平方向的夹角为38度，所述样品台的角度为52度。
4.根据权利要求1至3任一所述一种制备特定失效点透射电子显微镜平面样品的方法，其特征在于，所述第一斜切口靠近所述特定失效点的截面与所述硅片的交线到所述特定失效点的距离为1～2um；所述U型垂直切口的U型两端靠近所述特定失效点的截面到所述特定失效点的距离分别为1～2um。
5.如权利要求4所述一种制备特定失效点透射电子显微镜平面样品的方法，其特征在于，所述第一斜切口的轰击图形为线形、矩形或梯形。
6.如权利要求4所述一种制备特定失效点透射电子显微镜平面样品的方法，其特征在于，所述U型垂直切口由两个侧边和一个底边组成，且两个所述侧边和一个所述底边的切口图形均为矩形，所述U型垂直切口的两个侧边垂直于所述底边。
7.根据权利要求4所述一种制备特定失效点透射电子显微镜平面样品的方法，其特征在于，所述步骤四中采用透射电子显微镜样品拾取***将所述目标样品吸起并放在所述硅片上，保证所述目标样品的特定失效点所在面与所述硅片表面垂直。
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