CN105806679A - 一种tem样品的制备方法 - Google Patents

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Abstract

一种TEM样品的制备方法，包括：步骤S1：提供样品，样品之硅基衬底上设置金属层与低介电常数材料之组合层，且硅基衬底上设置的金属层已完成化学机械研磨；步骤S2：在样品的目标区域之表面涂覆有机材料层；步骤S3：对有机材料层进行减薄工艺处理；步骤S4：在有机材料层经减薄工艺处理后之样品的目标区域沉积金属保护层；步骤S5：对样品进行减薄工艺处理，以完成TEM样品制备。本发明通过在已完成化学机械研磨的目标区域上涂覆有机材料层，并进行减薄工艺处理，随后沉积金属保护层，完成TEM样品的制备，不仅操作简单、使用方便，而且可以获得完好无损、清晰的样品之表面形貌信息，值得推广应用。

Description

一种TEM样品的制备方法
技术领域
本发明涉及半导体制造技术领域，尤其涉及一种TEM样品的制备方法。
背景技术
透射电子显微镜(TransmissionElectronMicroscope,TEM)在包括集成电路的各个领域都有着极为广泛，且越来越重要的应用，而双束聚焦离子束(FIB)制样则是半导体领域最为主要的TEM样品制备的手段。
随着工艺制程的发展，为了降低RC延迟，获得更好的芯片性能，28nm芯片的后段工艺已使用Cu/Low-k的材质组合。但是，所述Cu/Low-k的材质组合，对于常规的铜化学机械研磨后进行透射电子显微镜分析带来了极大的困难。
在本领域中，为了保护需要观测的Cu/Low-k样品表面，通常地是使用FIB的离子束在目标表面辅助沉积保护层后进行TEM制样。但是，由于Low-k材质被电子束照射后会产生形变，故分析结构会被破坏而影响分析结果。如果用离子束辅助沉积保护层，则损伤更为严重。
寻求一种操作简单、使用方便，并可获得完好的样品表面信息的TEM样品之制备方法已成为本领域技术人员亟待解决的技术问题之一。
故针对现有技术存在的问题，本案设计人凭借从事此行业多年的经验，积极研究改良，于是有了本发明一种TEM样品的制备方法。
发明内容
本发明是针对现有技术中，传统的Cu/Low-k材质之组合层在进行透射电子显微镜分析时，为了保护需要观测的Cu/Low-k样品表面，通常使用FIB的离子束在目标表面辅助沉积保护层后进行TEM制样，进而导致Low-k材质被电子束照射后会产生形变，使得分析结构会被破坏而影响分析结果，亦或采用离子束辅助沉积保护层，则损伤更为严重等缺陷提供一种TEM样品的制备方法。
为实现本发明之目的，本发明提供一种TEM样品的制备方法，所述TEM样品的制备方法，包括：
执行步骤S1：提供样品，所述样品之硅基衬底上设置金属层与低介电常数材料之组合层，且所述硅基衬底上设置的金属层已完成化学机械研磨；
执行步骤S2：在所述样品的目标区域之表面涂覆有机材料层；
执行步骤S3：对所述有机材料层进行减薄工艺处理；
执行步骤S4：在所述有机材料层经减薄工艺处理后之样品的目标区域沉积金属保护层；
执行步骤S5：对样品进行减薄工艺处理，以完成所述TEM样品制备。
可选地，所述有机材料层之减薄工艺处理方式为采用与所述样品表面呈30～60°的离子束对所述目标区域上之有机材料层进行切割减薄。
可选地，所述机材料层经减薄工艺处理后的膜层厚度为0.2～1μm。
可选地，所述有机材料层通过油性马克笔涂覆。
可选地，所述金属层为金属铜层。
可选地，所述金属保护层为金属铂层。
可选地，所述TEM样品的厚度为50～200nm。
可选地，所述TEM样品用于观测金属层和低介电常数材料之组合层的形貌。
综上所述，本发明TEM样品的制备方法通过在已完成化学机械研磨的所述目标区域上涂覆有机材料层，并进行减薄工艺处理，随后沉积保护层，完成TEM样品的制备，不仅操作简单、使用方便，而且可以获得完好无损、清晰的样品之表面形貌信息，值得推广应用。
附图说明
图1所示为本发明TEM样品的制备方法流程图；
图2(a)～图2(b)所示为本发明TEM样品制备之样品的结构示意图；
图3(a)～图3(c)所示为本发明TEM样品制备之有机材料层涂覆结构示意图；
图4(a)～图4(c)所示为本发明TEM样品制备之有机材料层减薄工艺处理的结构示意图；
图5(a)～图5(c)所示为本发明TEM样品制备之金属保护层沉积结构示意图；
图6(a)～图6(c)所示为本发明TEM样品制备之样品减薄结构示意图。
具体实施方式
为详细说明本发明创造的技术内容、构造特征、所达成目的及功效，下面将结合实施例并配合附图予以详细说明。
透射电子显微镜(TransmissionElectronMicroscope,TEM)在包括集成电路的各个领域都有着极为广泛，且越来越重要的应用，而双束聚焦离子束(FIB)制样则是半导体领域最为主要的TEM样品制备的手段。
随着工艺制程的发展，为了降低RC延迟，获得更好的芯片性能，28nm芯片的后段工艺已使用Cu/Low-k的材质组合。但是，所述Cu/Low-k的材质组合，对于常规的铜化学机械研磨后进行透射电子显微镜分析带来了极大的困难。
在本领域中，为了保护需要观测的Cu/Low-k样品表面，通常地是使用FIB的离子束在目标表面辅助沉积保护层后进行TEM制样。但是由于Low-k材质被电子束照射后会产生形变，故分析结构会被破坏而影响分析结果。如果用离子束辅助沉积保护层，则损伤更为严重。
请参阅图1，图1所示为本发明TEM样品的制备方法流程图。所述所述TEM样品的制备方法，包括：
执行步骤S1：提供样品，所述样品之硅基衬底上设置金属层与低介电常数材料之组合层，且所述硅基衬底上设置的金属层已完成化学机械研磨；
执行步骤S2：在所述样品的目标区域之表面涂覆有机材料层；
执行步骤S3：对所述有机材料层进行减薄工艺处理；
执行步骤S4：在所述有机材料层经减薄工艺处理后之样品的目标区域沉积金属保护层；
执行步骤S5：对样品进行减薄工艺处理，以完成所述TEM样品制备。
为了更直观的揭露本发明之技术方案，凸显本发明之有益效果，现结合具体实施方式，对所述TEM样品的制备方法和原理进行阐述。在具体实施方式中，所述平面TEM样品的制备之各工艺参数等仅为列举，不应视为对本发明技术方案的限制。
请参阅图2(a)～图2(b)、图3(a)～图3(c)、图4(a)～图4(c)、图5(a)～图5(c)、图6(a)～图6(c)，并结合参阅图1，图2(a)～图2(b)所示为本发明TEM样品制备之样品的结构示意图。图3(a)～图3(c)所示为本发明TEM样品制备之有机材料层涂覆结构示意图。图4(a)～图4(c)所示为本发明TEM样品制备之有机材料层减薄工艺处理的结构示意图。图5(a)～图5(c)所示为本发明TEM样品制备之金属保护层沉积结构示意图。图6(a)～图6(c)所示为本发明TEM样品制备之样品减薄结构示意图。所述TEM样品的制备方法，包括：
执行步骤S1：提供样品10，所述样品10之硅基衬底11上设置金属层12与低介电常数材料13之组合层，且所述硅基衬底11上设置的金属层12已完成化学机械研磨；具体地，所述金属层12为金属铜层。
执行步骤S2：在所述样品10的目标区域14之表面涂覆有机材料层15；
作为具体的实施方式，为了便于简单操作，所述有机材料层15通过油性马克笔涂覆。
执行步骤S3：对所述有机材料层15进行减薄工艺处理；
其中，所述有机材料层15之减薄工艺处理方式为采用与所述样品10之表面呈30～60°的离子束对所述目标区域14上之有机材料层15进行切割减薄。优选地，所述机材料层经减薄工艺处理后的膜层厚度为0.2～1μm。
执行步骤S4：在所述有机材料层15经减薄工艺处理后之样品10的目标区域14沉积金属保护层16；具体地，所述金属保护层16为金属铂层。
执行步骤S5：对样品10进行减薄工艺处理，以完成所述TEM样品20制备。具体地，所述TEM样品20的厚度为50～200nm。所述TEM样品20用于观测金属层12和低介电常数材料13之组合层的形貌。
非限制性地列举，例如提供芯片之样品10，并对所述金属层12进行了化学机械研磨，现采用TEM分析金属层12与低介电常数材料13的形貌。第一、将芯片样品10的目标区域14之表面采用油性马克笔涂覆，放入聚焦离子束***，并使用与所述芯片样品10呈52°夹角的离子束切割减薄，直至减薄后之有机材料层的厚度为0.3μm；第二、对芯片样品10之目标区域14上沉积金属保护层；第三、对芯片样品10之前、后面均使用离子束切割，将芯片样品10减薄至50～200nm，以完成TEM样品20的制备。通过所述TEM样品的制备方法，可以获得完好无损，且清晰的TEM样品20之表面形貌信息。
综上所述，本发明TEM样品的制备方法通过在已完成化学机械研磨的所述目标区域上涂覆有机材料层，并进行减薄工艺处理，随后沉积金属保护层，完成TEM样品的制备，不仅操作简单、使用方便，而且可以获得完好无损、清晰的样品之表面形貌信息，值得推广应用。
本领域技术人员均应了解，在不脱离本发明的精神或范围的情况下，可以对本发明进行各种修改和变型。因而，如果任何修改或变型落入所附权利要求书及等同物的保护范围内时，认为本发明涵盖这些修改和变型。

Claims (8)

1.一种TEM样品的制备方法，其特征在于，所述TEM样品的制备方法，包括：
执行步骤S1：提供样品，所述样品之硅基衬底上设置金属层与低介电常数材料之组合层，且所述硅基衬底上设置的金属层已完成化学机械研磨；
执行步骤S2：在所述样品的目标区域之表面涂覆有机材料层；
执行步骤S3：对所述有机材料层进行减薄工艺处理；
执行步骤S4：在所述有机材料层经减薄工艺处理后之样品的目标区域沉积金属保护层；
执行步骤S5：对样品进行减薄工艺处理，以完成所述TEM样品制备。
2.如权利要求1所述TEM样品的制备方法，其特征在于，所述有机材料层之减薄工艺处理方式为采用与所述样品表面呈30～60°的离子束对所述目标区域上之有机材料层进行切割减薄。
3.如权利要求1所述TEM样品的制备方法，其特征在于，所述机材料层经减薄工艺处理后的膜层厚度为0.2～1μm。
4.如权利要求1～3任一权利要求所述TEM样品的制备方法，其特征在于，所述有机材料层通过油性马克笔涂覆。
5.如权利要求1所述TEM样品的制备方法，其特征在于，所述金属层为金属铜层。
6.如权利要求1所述TEM样品的制备方法，其特征在于，所述金属保护层为金属铂层。
7.如权利要求1所述TEM样品的制备方法，其特征在于，所述TEM样品的厚度为50～200nm。
8.如权利要求1所述TEM样品的制备方法，其特征在于，所述TEM样品用于观测金属层和低介电常数材料之组合层的形貌。
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