一種sem樣品制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種SEM樣品制備方法，涉及繼承電路制造領(lǐng)域。該方法為：提供一具有待填充溝槽的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，采用層間介質(zhì)層高縱深比制程工藝對所述溝槽進行填充；進行熱處理；酸液腐蝕形成SEM樣品。采用本發(fā)明通過低溫的熱處理可以讓ILD?HARP更加致密，更能夠抵抗氫氟酸HF的侵蝕。從而可以采用簡單易行SEM方式和氫氟酸HF腐蝕處理的方式來評估縫隙填充效果，該方法適用于新型邏輯器件結(jié)構(gòu)及其工藝集成中。
【專利說明】 一種SEM樣品制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及繼承電路制造領(lǐng)域，尤其涉及一種SEM樣品制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]目前從65/45納米技術(shù)節(jié)點開始，金屬前介質(zhì)填充工藝已經(jīng)開始從高密度等離子體工藝(HDPPSG/HDPUSG)轉(zhuǎn)為大規(guī)模使用亞大氣壓化學(xué)氣相沉積工藝(SACVD HARP)進行溝槽氧化物填充。
[0003]然而，亞大氣壓化學(xué)氣相沉積工藝的填充能力相對于傳統(tǒng)的高密度等離子體工藝得到了大幅提升，但是應(yīng)用該工藝的同時，也產(chǎn)生了新的難題:在確定層間介質(zhì)層(InterLayer Dielectric，簡稱ILD)縫隙填充效果的時候不適宜采用通常的電子掃描顯微鏡(SEM)方式來評估填充效果，而通常采用價格昂貴透射電鏡(TEM)方式來進行評估掃描，如圖1所示，成本高昂(每個樣品大于2000元)，而且取樣率也很低(每片樣品只能檢查小于10個MOS管的范圍，而核心器件區(qū)具有數(shù)十億個MOS管)。因此亟需一種簡單易行并且取樣率更高的辦法來評估ILD填充效果。
[0004]常用的用以評估縫隙填充情況的方式有:
[0005]聚焦離子束顯微鏡(Focused 1n Beam，簡稱FIB)掃描方式，但是仍然具有取樣率過低和圖像不夠清楚的問題，如圖2所示；
[0006]電子掃描顯微鏡(scanning electron microscope,簡稱SEM)掃描方式，可以明顯提高取樣率，例如:一個樣品可以檢查數(shù)千甚至數(shù)萬個MOS管。但是采用SEM方式進行制樣的時候，需要經(jīng)過氫氟酸HF的腐蝕處理，而ILD HARP氧化物很容易被氫氟酸HF腐蝕掉，形成一個大洞(如圖3所示)，從而影響判斷結(jié)果。
[0007]中國專利(CN102446740B)公開了本發(fā)明提供一種提高金屬前介質(zhì)層PMD空隙填充特性的工藝集成方法。其工藝步驟如下:1)在半導(dǎo)體硅襯底的有源區(qū)上形成柵極結(jié)構(gòu)；2)進行上光阻工藝，光阻通過噴嘴被噴涂在高速旋轉(zhuǎn)的晶圓表面，并在離心力的作用下被均勻地涂布在晶圓表面，形成厚度均勻的光阻薄膜；3)進行圖形化處理，對半導(dǎo)體襯底的光刻膠層分別進行曝光，將布局圖形轉(zhuǎn)移至半導(dǎo)體襯底的光刻膠層上；4)使用干法刻蝕多晶硅柵極；5)去除光阻，形成帶有開槽的柵極結(jié)構(gòu)。
[0008]該專利降低特定區(qū)域的PMD填充空間的高寬比，從而提高PMD制程在特定區(qū)域的無隙填充能力，減少了金屬前介質(zhì)層PMD形成空洞，可提高相應(yīng)產(chǎn)品的成品率和良率，非常適于實用。但并沒有解決采用SEM方式進行制樣時，ILD HARP氧化物很容易被氫氟酸HF腐蝕掉，形成一個大洞，從而影響判斷結(jié)果的問題。
[0009]中國專利(CN102412263B)公開了本發(fā)明涉及一種具有金屬前介質(zhì)填充結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體器件及其制備方法。所述半導(dǎo)體器件包括襯底、形成于所述襯底內(nèi)的溝槽隔離結(jié)構(gòu)以及形成于所述襯底表面的多晶硅柵極層，所述多晶硅柵極層在所述溝槽隔離結(jié)構(gòu)的位置處形成凹槽。
[0010]該專利的具有金屬前介質(zhì)填充結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體器件減小了相鄰兩個柵極之間的間隙的高寬比，當金屬前介質(zhì)填充在所述間隙中時，不容易產(chǎn)生空洞，避免了在后續(xù)鎢塞工藝中，金屬鎢進入空洞而導(dǎo)致得相鄰柵極之間導(dǎo)通的問題，有利于良率的提高。但并沒有解決采用SHM方式進行制樣時，ILD HARP氧化物很容易被氫氟酸HF腐蝕掉，形成一個大洞，從而影響判斷結(jié)果的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]本發(fā)明為解決采用SEM方式進行制樣時，ILD HARP氧化物很容易被氫氟酸HF腐蝕掉，形成一個大洞，從而影響判斷結(jié)果的問題，從而提供一種SEM樣品制備方法的技術(shù)方案。
[0012]發(fā)明所述一種SEM樣品制備方法，包括下述步驟:
[0013]步驟1、提供一具有待填充溝槽的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，采用層間介質(zhì)層高縱深比制程工藝對所述溝槽進行填充；
[0014]步驟2、進行熱處理；
[0015]步驟3、酸液腐蝕形成SEM樣品。
[0016]優(yōu)選的，所述方法還包括步驟4，采用SEM對所述SEM樣品進行失效分析。
[0017]優(yōu)選的，步驟2所述熱處理為氮氣熱處理，溫度為300°C?500°C。
[0018]優(yōu)選的，所述氮氣濃度為:5L/min?20L/min。
[0019]優(yōu)選的，所述熱處理的溫度為:400°C。
[0020]優(yōu)選的，所述熱處理的時間為:15min?2h。
[0021]優(yōu)選的，步驟3所述酸液為氫氟酸。
[0022]本發(fā)明的有益效果:
[0023]本發(fā)明通過低溫的熱處理可以讓ILD HARP更加致密，更能夠抵抗氫氟酸HF的侵蝕。從而可以采用簡單易行SEM方式和氫氟酸HF腐蝕處理的方式來評估縫隙填充效果，該方法適用于新型邏輯器件結(jié)構(gòu)及其工藝集成中。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0024]圖1為透射電鏡的試樣掃描圖；
[0025]圖2為聚焦離子束顯微鏡的試樣掃描圖；
[0026]圖3為電子掃描顯微鏡的試樣掃描圖；
[0027]圖4為本發(fā)明所述一種SEM樣品制備方法流程圖；
[0028]圖5為采用本方法填充后的樣品電子掃描顯微鏡掃描圖。
【具體實施方式】
[0029]下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明作進一步說明，但不作為本發(fā)明的限定。
[0030]如圖4所示，本發(fā)明提供一種SEM樣品制備方法，包括下述步驟:
[0031]步驟1、提供一具有待填充溝槽的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，采用層間介質(zhì)層高縱深比制程工藝對溝槽進行填充；
[0032]步驟2、進行熱處理；
[0033]步驟3、酸液腐蝕形成SEM樣品。[0034]通過熱處理后，在電子掃描顯微鏡對樣品的空洞檢測時，讓ILDHARP更加致密，更能夠抵抗氫氟酸HF的侵蝕，如圖5所示。
[0035]在優(yōu)選的實施例中，方法還包括步驟4，采用SEM對SEM樣品進行失效分析。
[0036]在優(yōu)選的實施例中，熱處理為氮氣熱處理，溫度為300°C?500°C。
[0037]在優(yōu)選的實施例中，氮氣濃度為:5L/min?20L/min。
[0038]在優(yōu)選的實施例中，溫度為400°C的低溫的熱處理時，樣品的ILDHARP更加致密，
效果最佳。
[0039]在優(yōu)選的實施例中，熱處理的時間為:15min?2h。
[0040]在優(yōu)選的實施例中，步驟3中的酸液為氫氟酸。
[0041]以上所述僅為本發(fā)明較佳的實施例，并非因此限制本發(fā)明的實施方式及保護范圍，對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，應(yīng)當能夠意識到凡運用本發(fā)明說明書及圖示內(nèi)容所作出的等同替換和顯而易見的變化所得到的方案，均應(yīng)當包含在本發(fā)明的保護范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種SEM樣品制備方法，其特征在于，包括下述步驟: 步驟1、提供一具有待填充溝槽的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，采用層間介質(zhì)層高縱深比制程工藝對所述溝槽進行填充； 步驟2、進行熱處理； 步驟3、酸液腐蝕形成SEM樣品。
2.如權(quán)利要求1所述一種SEM樣品制備方法，其特征在于，所述方法還包括步驟4，采用SEM對所述SEM樣品進行失效分析。
3.如權(quán)利要求1所述一種SEM樣品制備方法，其特征在于，步驟2所述熱處理為氮氣熱處理，溫度為300°C?500°C。
4.如權(quán)利要求1所述一種SEM樣品制備方法,其特征在于,所述氮氣濃度為:5L/min?20L/mino
5.如權(quán)利要求1所述一種SEM樣品制備方法，其特征在于，所述熱處理的溫度為:400。。。
6.如權(quán)利要求1所述一種SEM樣品制備方法，其特征在于，所述熱處理的時間為:15min ?2h。
7.如權(quán)利要求1所述一種SEM樣品制備方法，其特征在于，步驟3所述酸液為氫氟酸。
【文檔編號】G01N1/28GK103926120SQ201410106490
【公開日】2014年7月16日 申請日期:2014年3月20日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月20日
【發(fā)明者】鄭春生, 張志剛, 徐靈芝, 張文廣 申請人:上海華力微電子有限公司