一種半導體器件的檢測樣本製作方法及檢測樣本的製作方法
2023-10-18 00:25:24
專利名稱：一種半導體器件的檢測樣本製作方法及檢測樣本的製作方法
技術領域：
本發明涉及半導體製造技術，特別涉及一種半導體器件的檢測樣本製作方法及檢測樣本。
背景技術：
在半導體器件的製作過程中，常常需要製備檢測樣本，並對檢測樣本進行檢測以確定半導體器件是否達到製作工藝要求，檢測樣本可以為柵極的檢測樣本或通孔的檢測樣本等。目前，常常採用聚焦離子束(FIB)方式切割半導體器件製作檢測樣本，然後在透射電子顯微鏡(TEM)下觀測該檢測樣本，以根據所觀測的該檢測樣本情況確定半導體器件是否達到製作工藝要求。
具體地來說，如圖1所示，圖1為現有技術製作檢測樣本並進行檢測的方法流程圖，其具體步驟為
步驟101、在半導體器件上要製作樣品的區域橫向電鍍鉬(Pt)層；
在本步驟中，半導體器件上要製作樣品的區域可以為當柵極製作步驟完成後的柵極區域，也可以為製作金屬互連層時形成了通孔後的通孔區域，還可以為金屬互連層製作完成後形成的金屬互連層；
橫向電鍍Pt層就是對樣品區域中結構的排列方向垂直的方向；
在本步驟中，該Pt層用於在後續的FIB過程中防止離子束對半導體器件的樣品區域表面的損傷；
步驟102、採用FIB方式在半導體器件表面進行樣品區域的切割，得到樣品區域結構；
在本步驟中，具體過程為首先採用大約7000皮安(pA)的大電流的電子束切割半導體器件的樣品區域，在樣品區域的外圍形成兩個在長度方向上互相平行的寬為8微米長為15微米的長方形槽，然後對樣品區域使用300pA的小電流的電子束在所形成的兩個長方形槽之間(長度方向上)進行細切割，得到樣品區域結構；
步驟103、對樣品區域結構進行底部脫離，也就是進行U形切斷；
步驟104、使用大約300pA的小電流的電子束繼續對樣品區域結構的厚度減薄,得到樣品；
在本步驟中，可以對長為5微米寬為2微米的樣品區域的厚度減薄，使得最終得到的樣品厚度為100納米以下；
在本步驟中，在減薄的過程中，為了在 Μ下檢測的需要，一般使得樣品的中間薄,兩邊厚；
步驟105、將最終得到的樣品兩邊切斷，得到如圖2所示的樣品結構實施例剖面示意從圖2可以看出，該樣品包括了金屬互連層，以及在表面保護的Pt層，在金屬互連層中，金屬互連線通過通孔連接；
步驟106、對得到的樣品採用TEM進行觀測，確定該樣品代表的半導體器件是否為設計的結構；
在本步驟中，採用TEM進行觀測的過程為生成電子束穿過所製成的樣品後，形成圖像並放大到屏幕上進行觀測。
採用圖1所示的方法製作檢測樣本時，所製作的檢測樣本常常會包括一組相同的重複結構，比如一組通孔、一組柵極或一組金屬互連線等，分別包括多個通孔、多個柵極或多個金屬互連線，這時，採用TEM對檢測樣品進行觀測時，只能採用數數的方法來確定其中要觀測的某一通孔、柵極或金屬互連線位置，但是如果檢測樣品中的重複結構比較多，數數方式確定重複結構中的要觀測的通孔、柵極或金屬互連線位置，比較困難且容易出錯。發明內容
有鑑於此，本發明提供一種半導體器件的檢測樣本製作方法，該方法所製作的檢測樣本可以在採用TEM進行觀測時，準確確定要觀測的結構位置。
本發明還提供一種半導體器件的檢測樣本，該檢測樣本可以在採用TEM進行檢測時，準確確定要觀測的結構位置。
本發明的技術方案是這樣實現的
一種半導體器件的檢測樣本製作方法，該方法包括
在半導體器件上要製作樣品的區域中，要採用透射電子顯微鏡TEM觀測的結構位置處縱向電鍍鉬Pt層；
在半導體器件上要製作樣品的區域內橫向電鍍Pt層；
採用聚焦離子束FIB方式在半導體器件進行樣品區域的切割，得到樣品區域結對樣品區域結構進行底部脫離；構；
採用FIB方式對樣品區域結構的厚度減薄及樣品區域結構兩邊切斷，得到檢測樣品
對得到的檢測樣品進行底部脫離
所述觀測的結構為柵極、通孔或金屬互連線。
該方法還包括
對得到的檢測樣品採用TEM進行檢測，確定該樣品代表的半導體器件是否為設計的結構，在觀測過程中，根據縱向電鍍Pt層準確識別出要觀測的結構位置。所述縱向電鍍Pt層為條形結構，覆蓋住採用 Μ觀測的結構；
所述條狀結構的方向與檢測樣本的結構排列方向一致，與所述橫向電鍍Pt層的方向垂直。
所述得到樣品區域結構的過程為
採用7000皮安pA的大電流的離子束切割半導體器件上要製作樣品的區域，在要製作樣品的區域外圍形成兩個在長度方向上互相平行的長方形槽，然後對要製作樣品的區域使用300pA的小電流的離子束在所形成的兩個長方形槽之間進行細切割，得到樣品區域結構。
一種半導體器件的檢測樣本，包括從半導體器件切割得到的要檢測的半導體器件中的檢測樣品結構區域、在該檢測結構區域上形成具有要採用TEM觀測的結構位置處的縱向電鍍Pt層，以及該檢測樣品區域結構上的橫向電鍍Pt層。
所述要採用TEM觀測的結構為柵極、通孔或金屬互連線。
所述縱向電鍍Pt層為條形結構，覆蓋住採用 Μ觀測的結構；
所述條狀結構的方向與檢測樣本的結構排列方向一致，與所述橫向電鍍Pt層的方向垂直。
從上述方案可以看出，本發明提供的方法及檢測樣本，在半導體器件上要製作樣品的區域內橫向電鍍Pt層之前，在該樣品區域中的要採用 Μ觀測的結構位置處縱向電鍍 Pt層，然後再採用現有技術的方式進行檢測樣本的製作，這樣，在採用TEM對檢測樣品進行觀測時，就可以根據縱向電鍍Pt層準確識別出要觀測的結構位置。
圖1為現有技術製作檢測樣本並進行檢測的方法流程圖2為現有技術得到的樣品結構剖面示意圖3為本發明提供的製作檢測樣本並進行檢測的方法流程圖4為本發明提供的半導體器件的檢測樣本結構俯視示意圖5為採用本發明提供的方法所形成的柵極檢測樣本結構俯視示意圖6為採用本發明提供的方法所形成的通孔檢測樣本結構俯視示意圖。
具體實施方式
為使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下參照附圖並舉實施例，對本發明作進一步詳細說明。
本發明為了在採用TEM觀測檢測樣本時，不人為通過數數方式確定其中要觀測的結構，以防確定比較困難且容易出錯，採用了在半導體器件上要製作樣品的區域內橫向電鍍Pt層之前，在該樣品區域中的要採用TEM觀測的結構位置處縱向電鍍Pt層，然後再採用現有技術的方式進行檢測樣本的製作，這樣，在採用TEM對檢測樣品進行觀測時，就可以根據縱向電鍍Pt層準確識別出要觀測的通孔或柵極位置。
在這裡，採用TEM觀測的結構可以為柵極、通孔或金屬互連線等。
採用本發明提供的方法，在製備檢測樣品時已經標註了要觀測的通孔、柵極或金屬互連線等結構的位置，也有助於提高檢測樣本的製備成功率。
圖3為本發明提供的製作檢測樣本並進行檢測的方法流程圖，其具體步驟為
步驟301、在半導體器件上要製作樣品的區域內要採用TEM觀測的結構位置處縱向電鍍Pt層；
在本步驟中，縱向電鍍Pt層為條形結構，覆蓋住採用 Μ觀測的結構，條狀結構的方向與檢測樣本的結構排列方向一致，與在其上電鍍的橫向Pt層方向垂直；
步驟302、在半導體器件上要製作樣品的區域內橫向電鍍Pt層；
在本步驟中，半導體器件上要製作樣品的區域可以為當柵極製作步驟完成後的柵極區域，也可以為製作金屬互 連層時形成了通孔後的通孔區域，還可以為金屬互連層製作完成後形成的金屬互連層；
橫向電鍍Pt層就是對樣品區域中結構的排列方向垂直的方向，與步驟301電鍍的縱向Pt層方向垂直；
在本步驟中，該Pt層用於在後續的FIB過程中防止離子束對半導體器件的樣品區域表面的損傷；
步驟303、採用FIB方式在半導體器件表面進行樣品區域的切割，得到樣品區域結構；
在本步驟中，具體過程為首先採用大約7000pA的大電流的電子束切割半導體器件的樣品區域，在樣品區域的外圍形成兩個在長度方向上互相平行的寬為8微米長為15微米的長方形槽，然後對樣品區域使用300pA的小電流的電子束在所形成的兩個長方形槽之間(長度方向上)進行細切割，得到樣品區域結構；
步驟304、對樣品區域結構進行底部脫離，也就是進行U形切斷；
步驟305、使用大約300pA的小電流的電子束繼續對樣品區域結構的厚度減薄,得到樣品；
在本步驟中，可以對長為5微米寬為2微米的樣品區域的厚度減薄，使得最終得到的樣品厚度為100納米以下；
在本步驟中，在減薄的過程中，為了在 Μ下檢測的需要，一般使得樣品的中間薄,兩邊厚；
步驟306、將最終得到的樣品兩邊切斷；
步驟307、對得到的檢測樣品採用TEM進行觀測，確定該樣品代表的半導體器件是否為設計的結構，在觀測過程中，根據縱向電鍍Pt層準確識別出要觀測的結構位置。
在本步驟中，採用TEM進行觀測的過程為生成電子束穿過所製成的樣品後，形成圖像並放大到屏幕上進行觀測。
圖4為本發明提供的半導體器件的檢測樣本結構俯視示意圖，該檢測樣本中包括從半導體器件切割得到的要檢 測的半導體器件中的檢測樣品結構區域401、在該檢測結構區域上形成具有要採用TEM觀測的結構位置處的縱向電鍍Pt層402，以及該檢測樣品區域結構上的橫向電鍍Pt層403。
圖5為採用本發明提供的方法所形成的柵極檢測樣本結構俯視示意圖，如圖所示，在具有重複柵極的檢測樣本中，具有要採用TEM觀測的柵極501位置處的縱向電鍍Pt 層502,也就是與柵極排列方向相同的電鍍Pt層，以及橫向電鍍Pt層503,該橫向電鍍Pt 層用於保護檢測樣本。
圖6為採用本發明提供的方法所形成的通孔檢測樣本結構俯視示意圖，如圖所示，在具有重複通孔的檢測樣本中，具有要採用TEM觀測的通孔601位置處的縱向電鍍Pt 層602，也就是與通孔排列方向相同的電鍍Pt層，以及橫向電鍍Pt層603，該橫向電鍍Pt 層用於保護檢測樣本。
以上所述僅為本發明的較佳實施例而已，並不用以限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明保護的範圍之內。
權利要求
1.一種半導體器件的檢測樣本製作方法，其特徵在於，該方法包括在半導體器件上要製作樣品的區域中，要採用透射電子顯微鏡TEM觀測的結構位置處縱向電鍍鉬Pt層；在半導體器件上要製作樣品的區域內橫向電鍍Pt層；採用聚焦離子束FIB方式在半導體器件進行樣品區域的切割，得到樣品區域結構；對樣品區域結構進行底部脫離；採用FIB方式對樣品區域結構的厚度減薄及樣品區域結構兩邊切斷，得到檢測樣品。
2.如權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述觀測的結構為柵極、通孔或金屬互連線。
3.如權利要求1所述的方法，其特徵在於，該方法還包括對得到的檢測樣品採用TEM進行檢測，確定該樣品代表的半導體器件是否為設計的結構，在觀測過程中，根據縱向電鍍Pt層準確識別出要觀測的結構位置。
4.如權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述縱向電鍍Pt層為條形結構，覆蓋住採用 TEM觀測的結構；所述條狀結構的方向與檢測樣本的結構排列方向一致，與所述橫向電鍍Pt層的方向垂直。
5.如權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述得到樣品區域結構的過程為採用7000皮安pA的大電流的離子束切割半導體器件上要製作樣品的區域，在要製作樣品的區域外圍形成兩個在長度方向上互相平行的長方形槽，然後對要製作樣品的區域使用300pA的小電流的離子束在所形成的兩個長方形槽之間進行細切割，得到樣品區域結構。
6.一種半導體器件的檢測樣本，其特徵在於，包括從半導體器件切割得到的要檢測的半導體器件中的檢測樣品結構區域、在該檢測結構區域上形成具有要採用TEM觀測的結構位置處的縱向電鍍Pt層，以及該檢測樣品區域結構上的橫向電鍍Pt層。
7.如權利要求6所述的檢測樣本，其特徵在於，所述要採用TEM觀測的結構為柵極、通孔或金屬互連線。
8.如權利要求6所述的檢測樣本，其特徵在於，所述縱向電鍍Pt層為條形結構，覆蓋住採用TEM觀測的結構；所述條狀結構的方向與檢測樣本的結構排列方向一致，與所述橫向電鍍Pt層的方向垂直。
全文摘要
本發明公開了一種半導體器件的檢測樣本製作方法及檢測樣本，本發明提供的方法及檢測樣本，在半導體器件上要製作樣品的區域內橫向電鍍Pt層之前，在該樣品區域中的要採用TEM觀測的結構位置處縱向電鍍Pt層，然後再採用現有技術的方式進行檢測樣本的製作，這樣，在採用TEM對檢測樣品進行檢測時，就可以根據縱向電鍍Pt層準確識別出要觀測的通孔或柵極位置。
文檔編號G01N1/28GK103021802SQ201110287490
公開日2013年4月3日 申請日期2011年9月23日 優先權日2011年9月23日
發明者齊瑞娟, 段淑卿, 趙燕麗, 王小懿 申請人:中芯國際集成電路製造(上海)有限公司