本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種透射電鏡樣品的制備方法。

背景技術(shù)：

透射電子顯微鏡(Transmission Electron Microscopy，縮寫(xiě)TEM，簡(jiǎn)稱(chēng)透射電鏡)由于具有超高的分辨率和極強(qiáng)的分析功能，已經(jīng)成為先進(jìn)工藝半導(dǎo)體行業(yè)中進(jìn)行材料結(jié)構(gòu)分析、半導(dǎo)體失效分析的非常重要的工具和手段。其中，在透射電鏡進(jìn)行分析過(guò)程中最為重要的莫過(guò)于透射電鏡樣品的制備。

在半導(dǎo)體失效分析過(guò)程中，首先需要將芯片失效地址制備成厚度約0.1um，面積約30um²～200um²的樣品，再通過(guò)透射電鏡觀測(cè)樣品是否有結(jié)構(gòu)上的異?！，F(xiàn)有透射電鏡觀測(cè)樣品制備的面積范圍，經(jīng)常是針對(duì)某個(gè)或者某幾十個(gè)器件的物理地址結(jié)構(gòu)(um²級(jí)別)，但如果需要利用透射電鏡進(jìn)行大面積觀測(cè)(mm²級(jí)別)以尋找失效結(jié)構(gòu)，目前尚未有可行的方法來(lái)制備出這樣的樣品。

因此需要發(fā)明一種新穎的透射電鏡樣品的制備方法，用于制備大面積平面透射電鏡樣品，增加多倍觀測(cè)面積，滿足相關(guān)案例的需求，填補(bǔ)失效分析技術(shù)空白，提高工作效率。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種透射電鏡樣品的制備方法，解決現(xiàn)在無(wú)法制備出大面積平面透射電鏡樣品的問(wèn)題。

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供一種透射電鏡樣品的制備方法，將芯片制備成用于透射電鏡的樣品，包括如下步驟：

在芯片的正面粘貼一金屬環(huán)；

剝離所述芯片的背面至所需觀測(cè)的結(jié)構(gòu)層；

切除所述金屬環(huán)外圍的芯片，保留所述金屬環(huán)連同所述金屬環(huán)內(nèi)的芯片，形成透射電鏡樣品。

可選的，在所述透射電鏡樣品的制備方法中，在芯片的正面粘貼一金屬環(huán)之前，所述透射電鏡樣品的制備方法還包括：對(duì)所述芯片的正面進(jìn)行研磨，直至所述所需觀測(cè)的結(jié)構(gòu)層。

可選的，在所述透射電鏡樣品的制備方法中，剝離所述芯片的背面至所需觀測(cè)的結(jié)構(gòu)層包括：

將所述芯片的正面粘貼在一載體的頂部，在所述載體的底部粘上支撐物；

去除所述芯片背面的硅襯底；

逐層剝離所述芯片的背面至所需觀測(cè)的結(jié)構(gòu)層。

可選的，在所述透射電鏡樣品的制備方法中，去除所述芯片背面的硅襯底包括：

對(duì)所述芯片背面的硅襯底進(jìn)行研磨，去除部分厚度的硅襯底；

通過(guò)化學(xué)蝕刻去除所述芯片背面剩余的硅襯底。

可選的，在所述透射電鏡樣品的制備方法中，在切除所述金屬環(huán)外圍的芯片前，所述透射電鏡樣品的制備方法還包括：將剝離后的芯片放入有機(jī)溶劑浸泡干凈。

可選的，在所述透射電鏡樣品的制備方法中，所述所需觀測(cè)的結(jié)構(gòu)層是所述芯片中失效地址電路單元所在的結(jié)構(gòu)層。

可選的，在所述透射電鏡樣品的制備方法中，通過(guò)熱凝膠在所述芯片的正面粘貼所述金屬環(huán)。

可選的，在所述透射電鏡樣品的制備方法中，所述金屬環(huán)包圍所述芯片上的失效地址電路單元。

可選的，在所述透射電鏡樣品的制備方法中，所述金屬環(huán)的材料為銅或鉬。

可選的，在所述透射電鏡樣品的制備方法中，所述金屬環(huán)為橢圓環(huán)。

可選的，在所述透射電鏡樣品的制備方法中，所述橢圓環(huán)長(zhǎng)軸的長(zhǎng)度最大為3mm。

可選的，在所述透射電鏡樣品的制備方法中，通過(guò)熱熔膠將所述芯片的正面粘貼在所述載體的頂部。

可選的，在所述透射電鏡樣品的制備方法中，所述載體為玻璃片。

可選的，在所述透射電鏡樣品的制備方法中，所述支撐物為鐵塊。

可選的，在所述透射電鏡樣品的制備方法中，通過(guò)球磷酸進(jìn)行化學(xué)蝕刻去除所述芯片背面剩余的硅襯底。

可選的，在所述透射電鏡樣品的制備方法中，在60℃～100℃的溫度下進(jìn)行所述化學(xué)蝕刻。

可選的，在所述透射電鏡樣品的制備方法中，所述有機(jī)溶劑為丙酮。

在本發(fā)明提供的透射電鏡樣品的制備方法中，首先在芯片的正面粘貼一金屬環(huán)；然后剝離所述芯片的背面至所需觀測(cè)的結(jié)構(gòu)層；最后切除所述金屬環(huán)外圍的芯片，保留了所述金屬環(huán)連同所述金屬環(huán)內(nèi)的芯片，形成最終的透射電鏡樣品，即可將所述樣品放入透射電鏡進(jìn)行觀察分析。此時(shí)整個(gè)金屬環(huán)的內(nèi)部均為薄區(qū)，進(jìn)一步的，所述樣品的面積已達(dá)mm²級(jí)別，即實(shí)現(xiàn)了大面積透射電鏡觀測(cè)的效果。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明實(shí)施例提供的透射電鏡樣品的制備方法的流程示意圖；

圖2～圖8是本發(fā)明實(shí)施例的透射電鏡樣品的制備方法中所形成的器件結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明提出的透射電鏡樣品的制備方法作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。根據(jù)下面說(shuō)明和權(quán)利要求書(shū)，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和特征將更清楚。需說(shuō)明的是，附圖均采用非常簡(jiǎn)化的形式且均使用非精準(zhǔn)的比例，僅用以方便、明晰地輔助說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例的目的。

本發(fā)明提供了一種透射電鏡樣品的制備方法，用于制備大面積透射電鏡樣品，以提供給透射電鏡進(jìn)行大面積觀測(cè)(mm²級(jí)別)尋找失效結(jié)構(gòu)，具體的流程示意圖如圖1所示。所述透射電鏡樣品的制備方法包括如下步驟：

步驟S11，在芯片的正面粘貼一金屬環(huán)；

步驟S12，剝離所述芯片的背面至所需觀測(cè)的結(jié)構(gòu)層；

步驟S13，切除所述金屬環(huán)外圍的芯片，保留所述金屬環(huán)連同所述金屬環(huán)內(nèi)的芯片，形成透射電鏡樣品。

具體的，如圖2所示，是芯片1的示意圖。在所述芯片1上包含失效地址電路單元(圖中小方格所示)，所述失效地址電路單元在所述芯片1中的結(jié)構(gòu)層，即所需觀察的結(jié)構(gòu)層。首先對(duì)所述芯片1的正面進(jìn)行研磨，直至所述失效地址電路單元所在的所需觀測(cè)結(jié)構(gòu)層，以便能夠更清楚的觀察所述失效地址電路單元，對(duì)其進(jìn)行分析。

然后請(qǐng)參閱圖3，在所述芯片1的正面粘貼一金屬環(huán)2，并且所述金屬環(huán)2包圍了所述芯片1中的所述失效地址電路單元，以確保最終制備得到的透射電鏡樣品中含有失效地址電路單元。具體的，是通過(guò)熱凝膠在所述芯片1的正面粘貼所述金屬環(huán)2，因?yàn)闊崮z在干燥狀態(tài)下能夠保持極強(qiáng)的穩(wěn)定性。進(jìn)一步的，所述金屬環(huán)的材料可以為銅或鉬，所述金屬環(huán)是橢圓環(huán)，其長(zhǎng)軸的長(zhǎng)度最大為3mm。

如圖4所示，因?yàn)闊崛勰z粘貼速度快，效率高，因此通過(guò)熱熔膠3將所述芯片1的正面粘貼在載體4的頂部，并且在所述載體4的底部粘上支撐物5，能夠方便地對(duì)所述芯片1背面的硅襯底10進(jìn)行研磨。進(jìn)一步的，所述載體4優(yōu)選為玻璃片，以便在研磨所述硅襯底10時(shí)能夠進(jìn)行實(shí)時(shí)觀測(cè)，避免研磨過(guò)度。所述支撐物5優(yōu)選為鐵塊。

接著去除所述芯片1背面的所述硅襯底10。進(jìn)一步的，首先對(duì)所述芯片1背面的硅襯底10進(jìn)行研磨，以去除所述芯片1背面的大部分硅襯底，具體的，將所述芯片1背面的硅襯底10磨薄至幾十個(gè)微米厚度，具體如圖5所示。

然后通過(guò)化學(xué)蝕刻去除所述芯片1背面剩余的硅襯底。優(yōu)選的，是通過(guò)球磷酸對(duì)所述芯片1背面剩余的硅襯底進(jìn)行化學(xué)蝕刻，進(jìn)一步的，整個(gè)化學(xué)蝕刻過(guò)程是在60℃～100℃的溫度下進(jìn)行，以便能夠?qū)⑺鲂酒?背面剩余的硅襯底按照一定的速度去除，去除剩余硅襯底后的芯片示意圖具體請(qǐng)參閱圖6。

隨后，對(duì)所述芯片1的背面按照常規(guī)的方式進(jìn)行逐層剝離，對(duì)不同種類(lèi)的材質(zhì)層即采用相應(yīng)的常規(guī)方法進(jìn)行去除，直至所述失效地址電路單元所在的結(jié)構(gòu)層，如圖7所示是剝離后的芯片結(jié)構(gòu)示意圖。

最后將剝離后的芯片放入丙酮中進(jìn)行浸泡直至所述芯片上的雜質(zhì)被去除，手動(dòng)切除所述金屬環(huán)外圍的芯片，保留所述金屬環(huán)連同所述金屬環(huán)內(nèi)的芯片，最終形成所需要的透射電鏡樣品，并且在所述樣品中包含了所需要觀察的失效地址電路單元。進(jìn)一步的，此時(shí)整個(gè)被所述金屬環(huán)2包圍的內(nèi)部均為薄區(qū)，面積已達(dá)mm²級(jí)別，即實(shí)現(xiàn)了大面積透射電鏡觀測(cè)的效果，具體如圖8所示。

上述描述僅是對(duì)本發(fā)明較佳實(shí)施例的描述，并非對(duì)本發(fā)明范圍的任何限定，本發(fā)明領(lǐng)域的普通技術(shù)人員根據(jù)上述揭示內(nèi)容做的任何變更、修飾，均屬于權(quán)利要求書(shū)的保護(hù)范圍。