本發(fā)明涉及半導(dǎo)體硅片表面缺陷分析，具體涉及一種硅片損傷層的tem檢測方法。
背景技術(shù)：
1、硅是半導(dǎo)體行業(yè)使用最廣泛的材料，當(dāng)今95%以上的半導(dǎo)體器件是用硅材料制造的，集成電路的99%以上是硅集成電路。將一根高品質(zhì)的硅單晶棒加工成為拋光晶圓片是一個極為復(fù)雜的過程，涉及到近?20?個復(fù)雜的工藝步驟，這些加工工藝環(huán)節(jié)必須確保不會帶來額外的加工缺陷或者污染。
2、但硅片的加工工藝流程很長，特別是很多機械加工過程中，不可避免會形成表層的機械損傷，如切片和磨片過程；表面殘留損傷層會嚴(yán)重影響集成電路和器件的應(yīng)用。經(jīng)過研磨的硅片從表面向下可以粗略地劃分為多晶層、鑲嵌層、高缺陷層和完整晶體等層次，其中多晶層和鑲嵌層通常合稱為加工損傷層，一般可以認(rèn)為加工損傷層的深度大約與磨料顆粒的平均粒徑相當(dāng)。
3、因此通過腐蝕制程和拋光制程修復(fù)硅片表面損傷非常重要，為了更好的去除和修復(fù)硅片的表層損傷，需要測試和了解研磨片的表面損傷層厚度，以獲得潔凈、無加工損傷、平整(鏡面光滑)的硅片表面和完美表層質(zhì)量。因此測試和了解不同制程階段產(chǎn)生的損傷層厚度對于腐蝕和拋光工序如何修復(fù)損傷層具有重要的指導(dǎo)意義。
4、對研磨片表面損傷層厚度的測試，是確保工藝制程穩(wěn)定性的重要步驟。在硅片生產(chǎn)線上硅片表面損傷通常通過目測決定，因此表面損傷程度如何往往取決于觀測者的眼睛、經(jīng)驗及檢測方法。
技術(shù)實現(xiàn)思路
1、本發(fā)明主要解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，提供了一種硅片損傷層的tem檢測方法，通過在晶圓的表面上沉積一層保護層，利用聚焦離子束機臺離子束切割時對晶圓表面結(jié)構(gòu)進行保護，從而避免出現(xiàn)tem樣本表層結(jié)構(gòu)變形對tem樣本的檢測結(jié)果造成影響。利用減薄技術(shù)，使厚度滿足tem觀察的需求；以銅網(wǎng)作為金屬導(dǎo)電網(wǎng)，不僅能滿足基本的導(dǎo)電性能，還具有穩(wěn)定的物理特性，起到支撐固定樣品的作用。
2、本發(fā)明的上述技術(shù)問題主要是通過下述技術(shù)方案得以解決的：
3、一種硅片損傷層的tem檢測方法，包括如下操作步驟：
4、第一步：利用聚焦離子束對被pt保護的目標(biāo)區(qū)域外圍的上方、下方及其中一側(cè)區(qū)域分別依次進行粗切割，獲得粗切割樣品。
5、第二步：利用聚焦離子束將粗切割樣品的底側(cè)和其中一側(cè)與塊體樣品的連接處切斷。
6、第三步：焊接至機械手時，利用電子束將金屬有機氣體噴鍍在納米機械手與目標(biāo)樣品之間使納米機械手與目標(biāo)樣品焊接在一起。
7、第四步：利用聚焦離子束切斷目標(biāo)樣品與塊體樣品的連接處。
8、第五步：金屬導(dǎo)電網(wǎng)上已切割出用于放置樣品的樣品臺以及用于透視觀察的孔洞，利用金屬有機氣體pt噴鍍在樣品與金屬導(dǎo)電網(wǎng)的接觸面實現(xiàn)樣品與金屬導(dǎo)電網(wǎng)之間的焊接，完成目標(biāo)樣品與金屬導(dǎo)電網(wǎng)的固定。
9、第六步：完成樣品與金屬導(dǎo)電網(wǎng)之間的焊接后，利用聚焦離子束清理樣品表面的pt污染和損傷。
10、第七步：利用聚焦離子束切斷納米機械手與目標(biāo)樣品之間的焊接。
11、第八步：利用聚焦離子束對所述粗切割樣品的上表面和下表面進行細(xì)切減薄后得到目標(biāo)樣品。
12、第九步：在樣品制作完成后，使用tem對樣品進行表面損傷層的觀測和分析。利用tem的高分辨率的特性清楚地觀察損傷層的形貌，從而提升表面損傷層分析的質(zhì)量和成功率。
13、作為優(yōu)選，在沉積保護層選取相對較為平坦的區(qū)域，對該區(qū)域表面均勻沉積一層pt層保護層，并利用聚焦離子束在目標(biāo)區(qū)域進行刻蝕標(biāo)記。
14、作為優(yōu)選，tem是半導(dǎo)體工業(yè)制程的研發(fā)或?qū)W術(shù)研究上的重要儀器，常被用來研究半導(dǎo)體晶體及缺陷；tem的工作原理：由電子槍中的鎢絲燈或六硼化蘭受熱游離產(chǎn)生的高能量電子在經(jīng)過電磁透鏡及物鏡的聚焦作用后，直接撞擊到試片的表面上。但由于試片相當(dāng)薄，電子束直接貫穿試片的。
15、作為優(yōu)選，穿透電子或散射電子會在試片下方的熒光底片上產(chǎn)生特殊的放大繞射影像；由于tem影像的對比效應(yīng)，系由原子相對于其位于完美位置的移動所產(chǎn)生的，因此晶格缺陷的形式借由觀察不同繞射條件下的影像而得到。
16、作為優(yōu)選，tem的照明源為比可見光波長短得多的電子束，因而它的分辨本領(lǐng)比光學(xué)顯微鏡要高得多，能達(dá)到1.8～2埃的高解析度，直接將硅晶中的點缺陷以影像的方式顯現(xiàn)出來。
17、作為優(yōu)選，透射電鏡常用的工作方式為選區(qū)電子衍射及成像兩種模式；當(dāng)一束高能單色電子投射到硅晶樣品上時，如果樣品足夠薄，則一部分電子束能透過樣品，另外一部分被晶體中的晶面衍射后形成衍射斑點。
18、作為優(yōu)選，利用衍射斑點確定樣品的種類、結(jié)構(gòu)及點陣常數(shù)，利用透射電子及衍射電子像的襯度可以了解晶體的完整性、晶體缺陷的類型和性質(zhì)；tem檢測試片的制作，必須結(jié)合機械拋光、化學(xué)蝕刻及離子束研磨的方式，使得試片的厚度變得非常的薄，約為100nm，以利于電子束的穿透。
19、作為優(yōu)選，聚焦離子束機臺用來進行tem檢測樣本的制備，高能ga+離子束由離子槍發(fā)射并加速，經(jīng)由靜電透鏡的聚焦作用后，再有不同孔徑來調(diào)整離子束大小，最后由物鏡對焦后直接打在試片上。
20、作為優(yōu)選，當(dāng)離子束沿著試片直線來回的運動時，切割試片制備具有高深寬比結(jié)構(gòu)的tem樣本；但如果要分析的區(qū)域接近tem樣本的表面，在樣本切割過程中，?聚焦離子束機臺輸出的高能離子束的強輻照作用有可能引起樣品表面發(fā)生變化，進而影響到tem樣本的檢測結(jié)果。
21、本發(fā)明能夠達(dá)到如下效果：
22、本發(fā)明提供了一種硅片損傷層的tem檢測方法，與現(xiàn)有技術(shù)相比較，通過在晶圓的表面上沉積一層保護層，利用聚焦離子束機臺離子束切割時對晶圓表面結(jié)構(gòu)進行保護，從而避免出現(xiàn)tem樣本表層結(jié)構(gòu)變形對tem樣本的檢測結(jié)果造成影響。利用減薄技術(shù)，使厚度滿足tem觀察的需求；以銅網(wǎng)作為金屬導(dǎo)電網(wǎng)，不僅能滿足基本的導(dǎo)電性能，還具有穩(wěn)定的物理特性，起到支撐固定樣品的作用。
1.一種硅片損傷層的tem檢測方法，其特征在于包括如下操作步驟：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的硅片損傷層的tem檢測方法，其特征在于：在沉積保護層選取相對較為平坦的區(qū)域，對該區(qū)域表面均勻沉積一層pt層保護層，并利用聚焦離子束在目標(biāo)區(qū)域進行刻蝕標(biāo)記。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的硅片損傷層的tem檢測方法，其特征在于：tem是半導(dǎo)體工業(yè)制程的研發(fā)或?qū)W術(shù)研究上的重要儀器，常被用來研究半導(dǎo)體晶體及缺陷；tem的工作原理：由電子槍中的鎢絲燈或六硼化蘭受熱游離產(chǎn)生的高能量電子在經(jīng)過電磁透鏡及物鏡的聚焦作用后，直接撞擊到試片的表面上；但由于試片相當(dāng)薄，電子束直接貫穿試片的。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的硅片損傷層的tem檢測方法，其特征在于：穿透電子或散射電子會在試片下方的熒光底片上產(chǎn)生特殊的放大繞射影像；由于tem影像的對比效應(yīng)，系由原子相對于其位于完美位置的移動所產(chǎn)生的，因此晶格缺陷的形式借由觀察不同繞射條件下的影像而得到。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的硅片損傷層的tem檢測方法，其特征在于：tem的照明源為比可見光波長短得多的電子束，因而它的分辨本領(lǐng)比光學(xué)顯微鏡要高得多，能達(dá)到1.8～2埃的高解析度，直接將硅晶中的點缺陷以影像的方式顯現(xiàn)出來。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的硅片損傷層的tem檢測方法，其特征在于：透射電鏡常用的工作方式為選區(qū)電子衍射及成像兩種模式；當(dāng)一束高能單色電子投射到硅晶樣品上時，如果樣品足夠薄，則一部分電子束能透過樣品，另外一部分被晶體中的晶面衍射后形成衍射斑點。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的硅片損傷層的tem檢測方法，其特征在于：利用衍射斑點確定樣品的種類、結(jié)構(gòu)及點陣常數(shù)，利用透射電子及衍射電子像的襯度可以了解晶體的完整性、晶體缺陷的類型和性質(zhì)；tem檢測試片的制作，必須結(jié)合機械拋光、化學(xué)蝕刻及離子束研磨的方式，使得試片的厚度變得非常的薄，約為100nm，以利于電子束的穿透。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的硅片損傷層的tem檢測方法，其特征在于：聚焦離子束機臺用來進行tem檢測樣本的制備，高能ga+離子束由離子槍發(fā)射并加速，經(jīng)由靜電透鏡的聚焦作用后，再有不同孔徑來調(diào)整離子束大小，最后由物鏡對焦后直接打在試片上。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的硅片損傷層的tem檢測方法，其特征在于：當(dāng)離子束沿著試片直線來回的運動時，切割試片制備具有高深寬比結(jié)構(gòu)的tem樣本；但如果要分析的區(qū)域接近tem樣本的表面，在樣本切割過程中，?聚焦離子束機臺輸出的高能離子束的強輻照作用有可能引起樣品表面發(fā)生變化，進而影響到tem樣本的檢測結(jié)果。