TWI782719B - 一種製備掃描電容顯微鏡試片的方法 - Google Patents

一種製備掃描電容顯微鏡試片的方法 Download PDF

Info

Publication number
TWI782719B
TWI782719B TW110135939A TW110135939A TWI782719B TW I782719 B TWI782719 B TW I782719B TW 110135939 A TW110135939 A TW 110135939A TW 110135939 A TW110135939 A TW 110135939A TW I782719 B TWI782719 B TW I782719B
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
grinding
preparing
analyzed
scanning capacitance
stop surface
Prior art date
Application number
TW110135939A
Other languages
English (en)
Other versions
TW202314251A (zh
Inventor
柳紀綸
黃惠妮
胡翔硯
陳佳伶
張珈滎
張仕欣
Original Assignee
汎銓科技股份有限公司
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 汎銓科技股份有限公司 filed Critical 汎銓科技股份有限公司
Priority to TW110135939A priority Critical patent/TWI782719B/zh
Priority to CN202210233308.5A priority patent/CN115877035A/zh
Priority to US17/700,835 priority patent/US11619650B1/en
Priority to JP2022064335A priority patent/JP7330326B2/ja
Application granted granted Critical
Publication of TWI782719B publication Critical patent/TWI782719B/zh
Publication of TW202314251A publication Critical patent/TW202314251A/zh

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01Q—SCANNING-PROBE TECHNIQUES OR APPARATUS; APPLICATIONS OF SCANNING-PROBE TECHNIQUES, e.g. SCANNING PROBE MICROSCOPY [SPM]
    • G01Q30/00—Auxiliary means serving to assist or improve the scanning probe techniques or apparatus, e.g. display or data processing devices
    • G01Q30/20—Sample handling devices or methods
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01Q—SCANNING-PROBE TECHNIQUES OR APPARATUS; APPLICATIONS OF SCANNING-PROBE TECHNIQUES, e.g. SCANNING PROBE MICROSCOPY [SPM]
    • G01Q60/00—Particular types of SPM [Scanning Probe Microscopy] or microscopes; Essential components thereof
    • G01Q60/46—SCM [Scanning Capacitance Microscopy] or apparatus therefor, e.g. SCM probes

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
  • Radiology & Medical Imaging (AREA)
  • Sampling And Sample Adjustment (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Electric Means (AREA)

Abstract

本發明乃揭示一種製備掃描電容顯微鏡試片的方法，其步驟包括：提供一樣品，該樣品內部包括至少一待分析標的物；利用人工研磨方式，自該樣品的一邊緣朝含有該待分析標的物的目標區逐漸研磨進去，並且在距離一通過該目標區中的該至少一待分析標的物的結構中心的縱向截面d1處停止研磨，形成一研磨停點面；利用搭配掃描電子顯微鏡之一電漿式聚焦離子束對該研磨停點面進行切削處理，並自該研磨停點面朝向該目標區前進，並且在距離該縱向截面d2處停止切削處理，形成一切削停點面，其中0＜d2＜d1；以及利用人工研磨方式，拋光該切削停點面，並逐漸去除該樣品位在該縱向截面與該切削停點面之間的部分，裸露出該縱向截面，完成一掃描電容顯微鏡試片的製備。 。

Description

一種製備掃描電容顯微鏡試片的方法
本發明是關於一種製備試片的方法，且特別是關於一種製備掃描電容顯微鏡試片的方法。
掃描電容顯微鏡(Scanning Capacitance Microscopy, SCM)是獲得待測結構(如電晶體或二極體)參雜(dopant)空間分佈的重要工具之一，因此已廣泛地被運用在積體電路製程與故障分析上，由於是分析參雜的空間分佈，所以樣品都必須製備成截面(cross-section)形式，目前製備方法都是採用人工研磨，確認試片位置則是使用光學顯微鏡，然而研磨精準度與光學顯微鏡解析度有其極限，對製程結構尺寸較大的試片，研磨的把握度並不會是個問題；但當製程結構尺寸進一步微縮到接近或甚至超過光學顯微鏡的解析度時，截面製備的把握度則會明顯降低很多，難度也越來越高，更遑論如果需要研磨到特定分析位置。
圖1A是一待分析樣品100的俯視圖，如圖1A所示，該待分析樣品100中有複數個圓柱狀待分析標的物110。圖1B為沿圖1A之剖面線I-I’所繪示的剖面圖，圖1C為圖1B所繪示的圓柱狀待分析標的物110的剖面局部放大圖。如圖1C所繪示，該圓柱狀待分析標的物110內具有N與P的參雜區域，可以用掃描電容顯微鏡分析其分佈狀況，當掃描電容顯微鏡分析時所用的分析截面位在圓柱狀待分析標的物110的中心時，可以獲得較佳且貼近實際狀況的結果。
然而，傳統人工研磨方式，如圖2A所示，由待分析樣品100的一側(下側)100A朝含有該圓柱狀待分析標的物110的目標區130研磨進去(往上)，由肉眼輔助光學顯微鏡判斷研磨面是否水平，並在研磨過程中不斷地來回修正，受限於人眼判斷，即使是很有經驗的工程師，研磨導致相對於水平線X有些微的誤差角θ (θ＜ 2º)是不可避免的。
如圖2B所示，圖2B為沿圖2A之剖面線II-II’所繪示的剖面圖，人工研磨導致的誤差角θ，最後研磨出的截面就會呈現分析標的物110尺寸不均勻的結果。如果欲分析的待分析標的物110之結構尺寸較小，人工研磨停點面就無法精準控制，加上研磨誤差角，很有可能會造成沒讓欲分析的目標區130內的該圓柱狀待分析標的物110之結構研磨出來，如圖2A所示的第一研磨停點面171；或甚至研磨過頭，如圖2A所示的第二研磨停點面172，無法使用掃描電容顯微鏡再分析；即使研磨停在第一研磨停點面171與第二研磨停點面172之間，欲分析的目標區130內的該圓柱狀待分析標的物110之結構截面也不會在中心位置，無法獲得掃描電容顯微鏡分析的正確結果。有鑒於此，一種可精準且有效地控制最後截面位置(包含水平)的製備掃描電容顯微鏡試片的方法，乃業界所殷切期盼的。
本發明乃揭示一種製備掃描電容顯微鏡試片的方法，其步驟包括：提供一樣品，該樣品內部包括至少一待分析標的物；利用人工研磨方式，自該樣品的一邊緣朝含有該待分析標的物的目標區逐漸研磨進去，並且在距離一通過該目標區中的該至少一待分析標的物的結構中心的縱向截面d1處停止研磨，形成一研磨停點面；利用搭配掃描電子顯微鏡之一電漿式聚焦離子束對該研磨停點面進行切削處理，並自該研磨停點面朝向該目標區前進，並且在距離該縱向截面d2處停止切削處理，形成一切削停點面，其中0＜d2＜d1；以及利用人工研磨方式，拋光該切削停點面，並逐漸去除該樣品位在該縱向截面與該切削停點面之間的部分，裸露出該縱向截面，完成一掃描電容顯微鏡試片的製備。
如上所述的製備掃描電容顯微鏡試片的方法，其中該待分析標的物為半導體元件，例如但不限於電晶體或二極體。
如上所述的製備掃描電容顯微鏡試片的方法，其中該電漿式聚焦離子束(Plasma focused ion beam, PFIB)為利用使用惰性氣體為離子源的電漿式聚焦離子束，其中該惰性氣體(Noble gas, 元素週期表第18族)為例如但不限於氖(Ne)氣或氬(Ar)氣。
如上所述的製備掃描電容顯微鏡試片的方法，其中5 μm≤d1≤10 μm。
如上所述的製備掃描電容顯微鏡試片的方法，其中0.1 μm≤d2≤0.2 μm。
為了使本發明揭示內容的敘述更加詳盡與完備，下文針對了本發明的實施態樣與具體實施例提出了說明性的描述；但這並非實施或運用本發明具體實施例的唯一形式。以下所揭露的各實施例，在有益的情形下可相互組合或取代，也可在一實施例中附加其他的實施例，而無須進一步的記載或說明。
在以下描述中，將詳細敘述許多特定細節以使讀者能夠充分理解以下的實施例。然而，可在無此等特定細節之情況下實踐本發明之實施例。在其他情況下，為簡化圖式，熟知的結構與裝置僅示意性地繪示於圖中。
實施例
請參閱圖3A~3F的俯視圖、剖面圖，所繪示的是根據本發明的一種製備掃描電容顯微鏡試片的方法。
首先，請參閱圖3A，提供一如圖3A俯視圖所繪示的樣品300，該樣品300的一目標區330內包括至少一待分析標的物310，該待分析標的物310之結構為例如但不限於圓柱狀。在根據本發明的其它實施例中，該待分析標的物310之結構也可為三角錐狀、金字塔狀、四方柱狀或鰭狀等，在此不再贅述。本實施例的該待分析標的物310為半導體元件，例如但不限於電晶體或二極體等。
其次，請參閱圖3A、3B，利用人工研磨方式，自該樣品300的一邊緣300A朝含有該待分析標的物310的目標區330逐漸研磨進去，並且在與一通過該目標區330中的該待分析標的物310的結構中心的縱向截面350距離d1處停止研磨，形成一研磨停點面370，其中5 μm ≤d1≤10 μm，如圖3B所示。此階段是利用人工研磨，由肉眼輔助光學顯微鏡判斷研磨面是否水平，並在研磨過程中不斷地來回修正，受限於人眼判斷，故相對於水平線X仍導致些微的誤差角θ (θ＜ 2º)。
接著，請參閱圖3B~3D，利用搭配掃描電子顯微鏡之一電漿式聚焦離子束(Plasma focused ion beam, PFIB)對圖3B所示的該研磨停點面370進行切削處理，並自該研磨停點面370朝向該目標區330前進，並且在與該縱向截面350距離d2處停止切削處理，形成一切削停點面390。如圖3D局部放大圖所示，該縱向截面350與該切削停點面390之間的距離為d2，其中0＜d2＜d1，且0.1 μm≤d2≤0.2 μm。經過電漿式聚焦離子束切削過程中可將原本研磨過程中導致些微的誤差角θ校正為幾乎為零(平行水平線X)，最後，切削停點面390與目標區330中的該待分析標的物310的結構中心平行。本步驟所使用的電漿式聚焦離子束為利用使用惰性氣體為離子源的電漿式聚焦離子束，該惰性氣體為氖氣或氬氣。
最後，請參閱圖3E~3F，利用人工研磨方式，拋光該切削停點面390，並逐漸去除該樣品300位在縱向截面350與該切削停點面390之間的部分，在裸露出該縱向截面350，完成一掃描電容顯微鏡試片500的製備。掃描電容顯微鏡可經由該目標區330所露出的該縱向截面350進一步分析該目標區330內所含有的該待分析標的物310的結構。
本發明乃利用使用惰性氣體(Noble gas)為離子源的電漿式聚焦離子束，由原本人工研磨停點面開始往目標區切削(由下往上推進)，選用惰性氣體有兩大好處：a)惰性氣體不會像傳統聚焦離子束的金屬離子源，例如鎵離子(Ga+)，有改變待測結構截面特性(如電性)的疑慮，與b)因為惰性氣體離子半徑與質量比鎵離子大，所以切削體積(寬度與深度)是傳統聚焦離子束的5-6倍(寬度可超過200 μm)，可以製備較大面積的截面，增加以掃描電容顯微鏡分析試片的多樣性。因此，電漿式聚焦離子束搭配具有數奈米空間解析的掃描電子顯微鏡，透過更精準的水平定位，能有效地消除原先因人工研磨所造成的研磨誤差角，製備出遠優於人工研磨的截面品質，且目標區可以被完整的保留下來。
綜上所述，根據本發明所揭示的製備掃描電容顯微鏡試片的方法，藉由結合人工研磨與電漿式聚焦離子束(Plasma focused ion beam, PFIB)技術，可有效提高截面製備的精準度與成功率，並可以做傳統手法無法做到的定點掃描電容顯微鏡分析。
雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
100、300:樣品 110、310:待分析標的物 130、330:目標區 171:第一研磨停點面 172:第二研磨停點面 300A:邊緣 350:縱向截面 370:研磨停點面 390:切削停點面 500:掃描電容顯微鏡試片 X:水平線 θ:誤差角 d1:縱向截面350與研磨停點面370之間的距離 d2:縱向截面350與切削停點面390之間的距離
圖1A~1C所繪示的是待分析樣品100的俯視圖、剖面圖以及剖面局部放大圖。
圖2A~2B俯視圖、剖面圖所繪示的是習知一種製備掃描電容顯微鏡試片的方法。
圖3A~3F俯視圖、剖面圖、局部放大圖所繪示的是根據本發明的一種製備掃描電容顯微鏡試片的方法。
310:待分析標的物
330:目標區
350:縱向截面
500:掃描電容顯微鏡試片

Claims (7)

  1. 一種製備掃描電容顯微鏡試片的方法，其步驟包括： 提供一樣品，該樣品內部包括至少一待分析標的物； 利用人工研磨方式，自該樣品的一邊緣朝含有該待分析標的物的目標區逐漸研磨進去，並且在距離一通過該目標區中的該至少一待分析標的物的結構中心的縱向截面d1處停止研磨，形成一研磨停點面； 利用搭配掃描電子顯微鏡之一電漿式聚焦離子束對該研磨停點面進行切削處理，並自該研磨停點面朝向該目標區前進，並且在距離該縱向截面d2處停止切削處理，形成一切削停點面，其中0＜d2＜d1；以及 利用人工研磨方式，拋光該切削停點面，並逐漸去除該樣品位在該縱向截面與該切削停點面之間的部分，裸露出該縱向截面，完成一掃描電容顯微鏡試片的製備。
  2. 如請求項1所述的製備掃描電容顯微鏡試片的方法，其中該待分析標的物為半導體元件。
  3. 如請求項1所述的製備掃描電容顯微鏡試片的方法，其中該半導體為電晶體或二極體。
  4. 如請求項1所述的製備掃描電容顯微鏡試片的方法，其中該電漿式聚焦離子束為利用使用惰性氣體為離子源的電漿式聚焦離子束。
  5. 如請求項1所述的製備掃描電容顯微鏡試片的方法，其中該惰性氣體為氖氣、氬氣、氪氣或氙氣。
  6. 如請求項1所述的製備掃描電容顯微鏡試片的方法，其中5 μm≤d1≤10 μm。
  7. 如請求項6所述的製備掃描電容顯微鏡試片的方法，其中0.1 μm≤d2≤0.2 μm。
TW110135939A 2021-09-28 2021-09-28 一種製備掃描電容顯微鏡試片的方法 TWI782719B (zh)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
TW110135939A TWI782719B (zh) 2021-09-28 2021-09-28 一種製備掃描電容顯微鏡試片的方法
CN202210233308.5A CN115877035A (zh) 2021-09-28 2022-03-10 一种制备扫描电容显微镜试片的方法
US17/700,835 US11619650B1 (en) 2021-09-28 2022-03-22 Method of preparing a specimen for scanning capacitance microscopy
JP2022064335A JP7330326B2 (ja) 2021-09-28 2022-04-08 走査型静電容量顕微鏡法のための試験片を準備する方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
TW110135939A TWI782719B (zh) 2021-09-28 2021-09-28 一種製備掃描電容顯微鏡試片的方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TWI782719B true TWI782719B (zh) 2022-11-01
TW202314251A TW202314251A (zh) 2023-04-01

Family

ID=85718433

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW110135939A TWI782719B (zh) 2021-09-28 2021-09-28 一種製備掃描電容顯微鏡試片的方法

Country Status (4)

Country Link
US (1) US11619650B1 (zh)
JP (1) JP7330326B2 (zh)
CN (1) CN115877035A (zh)
TW (1) TWI782719B (zh)

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105957789A (zh) * 2015-03-09 2016-09-21 Ib实验室有限公司 用于通过离子铣处理试样的方法、设备、***和软件
CN107702962A (zh) * 2017-11-21 2018-02-16 长江存储科技有限责任公司 用于扫描电容显微镜的样品的制备方法及使用该方法制备的样品

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2683951B2 (ja) * 1989-11-02 1997-12-03 三菱電機株式会社 断面観察用走査型電子顕微鏡およびそれを用いた断面観察方法
US5633502A (en) * 1995-08-11 1997-05-27 E. A. Fischione Instruments, Inc. Plasma processing system for transmission electron microscopy specimens and specimen holders
DE19859877A1 (de) * 1998-12-23 2000-06-29 Robert Magerle Nanotomographie
JP2003322599A (ja) * 2002-04-30 2003-11-14 Fujitsu Ltd 走査型プローブ顕微鏡用試料の作成方法
JP2004245660A (ja) * 2003-02-13 2004-09-02 Seiko Instruments Inc 小片試料の作製とその壁面の観察方法及びそのシステム
JP2006047206A (ja) * 2004-08-06 2006-02-16 Shimadzu Corp 複合型顕微鏡
US8835845B2 (en) * 2007-06-01 2014-09-16 Fei Company In-situ STEM sample preparation
US20130052420A1 (en) * 2011-08-22 2013-02-28 Shawn E. Jenkins High repellency films via microtopography and post treatment

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105957789A (zh) * 2015-03-09 2016-09-21 Ib实验室有限公司 用于通过离子铣处理试样的方法、设备、***和软件
CN107702962A (zh) * 2017-11-21 2018-02-16 长江存储科技有限责任公司 用于扫描电容显微镜的样品的制备方法及使用该方法制备的样品

Also Published As

Publication number Publication date
JP7330326B2 (ja) 2023-08-21
TW202314251A (zh) 2023-04-01
CN115877035A (zh) 2023-03-31
US20230098264A1 (en) 2023-03-30
JP2023048969A (ja) 2023-04-07
US11619650B1 (en) 2023-04-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7297944B2 (en) Ion beam device and ion beam processing method, and holder member
US7952083B2 (en) Ion beam system and machining method
KR101463245B1 (ko) 집중 이온빔 장치 및 그것을 이용한 시료 단면 제작 방법및 박편 시료 제작 방법
JP4699168B2 (ja) 電子顕微鏡用試料の作製方法
US9082587B2 (en) Method and apparatus for ion beam polishing
KR20150047427A (ko) 단면 가공 방법, 단면 가공 장치
US20020074496A1 (en) Tem sample slicing process
TWI782719B (zh) 一種製備掃描電容顯微鏡試片的方法
CN104685617A (zh) 用于减少带电粒子束样品制备中的幕化的方法和***
CN1979791A (zh) 一种测定深沟槽失效深度的方法
US6519543B1 (en) Calibration method for quantitative elemental analysis
KR100694580B1 (ko) 투과 전자현미경 분석용 시편 제조방법
JP3396980B2 (ja) 濃度分布の解析方法
KR20110114026A (ko) 시편 제조 장치 및 방법
KR0150675B1 (ko) 투과전자현미경을 이용한 불량 분석을 위한 시편 제조방법
US7250318B1 (en) System and method for providing automated sample preparation for plan view transmission electron microscopy
KR100382608B1 (ko) 투과전자현미경을 위한 시료 제작방법_
KR970010659B1 (ko) 반도체 소자의 불량분석 방법
KR20150019719A (ko) 트라이포드 폴리싱과 집속 이온빔을 이용한 투과전자현미경 시편 제작방법
KR20070054811A (ko) 2종의 분석 현미경에 적용되는 분석시편의 제작 방법
KR100214551B1 (ko) 반도체의 시편 제작 방법
KR20100092191A (ko) 투과전자현미경 분석시료의 회전방법
KR100595136B1 (ko) 집속 이온 빔을 이용한 투과 전자 현미경 시편 제조 방법
KR20030073946A (ko) 웨이퍼 테스트용 시편 제작을 위한 마운트
JP4920494B2 (ja) 試料作成方法