一種tem樣品的制備方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于半導體制造領域，涉及一種TEM樣品的制備方法。
【背景技術】
[0002]采用硅通孔(TSV)技術的3D集成方法能提高器件的數(shù)據(jù)交換速度、減少功耗以及提高輸入/輸出端密度等方面的性能。存儲器件的制造商采用同系列芯片的TSV集成技術來生產(chǎn)芯片堆疊型的動態(tài)隨機存儲器件(DRAM)，可提高單位電路板面積/體積上的器件存儲容量。這種方法能減少存儲器芯片和處理器芯片間信號傳輸?shù)难舆t并能增加帶寬。對不同系列芯片進行集成的主要應用是移動設備中的圖像傳感器和通信芯片。采用TSV技術也可以提高器件的良率，因為大尺寸芯片可以分割為幾個功能模塊的芯片(小尺寸芯片具有更高的器件良率)，再將它們進行相互堆疊的垂直集成，或者將它們在同一插入中介層上進行彼此相鄰的平面集成。
[0003]TSV的主要工藝流程包括:(I)在晶圓一側(cè)刻蝕出TSV盲孔；(2)在刻蝕完成的孔壁上沉積絕緣層；(3)在絕緣層上沉積擴散阻擋層；(4)在擴散阻擋層上沉積Cu種子層；
(5)用電鍍法將Cu填充進TSV孔并退火；(6)化學機械拋光去除多余的Cu ; (7)將晶圓從另一側(cè)減薄，使TSV盲孔變成TSV通孔。
[0004]TSV生產(chǎn)工藝仍然處于研發(fā)階段，其關鍵工藝例如TSV蝕刻，種子層生長，TSV銅的電鍍，TSV表面銅的研磨(TSV-CMP)等雖然取得突破性進展，但仍然存在一些不足，尤其包括一些由生產(chǎn)工藝不足而引起的缺陷問題。對于這些缺陷我們需要通過失效分析(FailureAnalysis, FA)的手段進行定性定量的分析,例如說TSV刻蝕通孔(etch Via)的形貌，隔離層(Isolat1n)和阻擋種子層(barrier seed)的厚度，電鍍后通孔間隙填充(Via gapfill)的質(zhì)量等等。而其中，阻擋層的厚度和連續(xù)性對于TSV技術來說至關重要，它的質(zhì)量直接影響TSV產(chǎn)品的可靠性，穩(wěn)定性。
[0005]但由于TSV有很高的深寬比,PVD機臺的階梯覆蓋(step coverage)只有7%左右，所以TSV盲孔底部的阻擋層很薄，是最脆弱的地方，在研發(fā)過程中需要對TSV底部進行FA的分析，通過TEM方式測量厚度、觀察阻擋層是否連續(xù)。
[0006]TEM分析要求樣品要有合適的尺寸，一般為5微米*10微米。而TSV的尺寸很大，對于TEM來說是龐然大物，而TSV盲孔底部是最脆弱的地方，所以一般只針對TSV盲孔底部進行分析，而這種需求對TEM制樣是一個挑戰(zhàn)。目前的制樣方法不能精確的控制和確定所要分析的位置。
[0007]因此，提供一種能夠精確控制和確定所要分析位置的TEM樣品的制備方法，以解決TSV盲孔TEM分析制樣困難的問題實屬必要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]鑒于以上所述現(xiàn)有技術的缺點，本發(fā)明的目的在于提供一種TEM樣品的制備方法，用于解決現(xiàn)有技術中TSV盲孔的TEM分析制樣困難，不能精確地控制和確定所要分析的位置的問題。
[0009]為實現(xiàn)上述目的及其他相關目的，本發(fā)明提供一種TEM樣品的制備方法，所述TEM樣品的制備方法至少包括以下步驟:
[0010]S1:提供一包括若干TSV盲孔的晶圓片，在光學顯微鏡下找到至少兩個TSV盲孔并作標記，劃片得到包含該至少兩個TSV盲孔的半導體樣品；
[0011]S2:將所述半導體樣品正面朝上固定在一具有傾斜表面的基板上；
[0012]S3:將所述基板倒置固定在一磨盤上方，并使所述半導體樣品表面與所述磨盤接觸；
[0013]S4:逐步提高所述磨盤的旋轉(zhuǎn)速度直至旋轉(zhuǎn)速度均勻穩(wěn)定，對所述半導體樣品表面進行研磨；
[0014]S5:根據(jù)預設時間間隔，在光學顯微鏡下觀察視野中相鄰兩個TSV盲孔的形貌，直到其中一個TSV盲孔在水平面上的投影面積大于另一個TSV盲孔在水平面上的投影面積，停止對所述半導體樣品的研磨，得到TEM樣品。
[0015]可選地，所述傾斜表面為傾斜平面。
[0016]可選地，所述傾斜平面的傾角小于30°。
[0017]可選地，所述傾斜表面為傾斜弧面。
[0018]可選地，所述傾斜弧面為傾斜圓弧面、傾斜橢圓弧面或傾斜拋物線弧面。
[0019]可選地，所述傾斜圓弧面的彎曲角度小于10°。
[0020]可選地，所述相鄰兩個TSV盲孔之間的距離為50?100微米。
[0021]可選地，所述TSV盲孔的直徑為5?15微米。
[0022]可選地，于所述步驟S4中，所述磨盤的旋轉(zhuǎn)速度均勻穩(wěn)定在2500?3500轉(zhuǎn)/分鐘。
[0023]可選地，所述預設時間間隔為10?60秒。
[0024]如上所述，本發(fā)明的TEM樣品的制備方法，具有以下有益效果:通過將半導體樣品固定在具有傾斜表面的基板上，當研磨到接近TSV盲孔底部時，由于具有傾斜角度，相鄰兩個TSV盲孔的研磨表面的面積大小將會有所差異，當在光學顯微鏡下觀察到一大一小兩個TSV盲孔表面形貌時即可確定已經(jīng)到達要分析的位置，完成TEM樣品的制備。本發(fā)明的TEM樣品的制備方法通過相鄰TSV盲孔互相作為參照物而精確定位所要TEM分析的位置，方法簡單有效，并可以設計不同角度的斜面、不同距離的TSV盲孔，得到與TSV底部不同距離的TEM分析點。
【附圖說明】
[0025]圖1顯示為本發(fā)明的TEM樣品的制備方法的工藝流程圖。
[0026]圖2顯示為本發(fā)明的TEM樣品的制備方法中半導體樣品的結(jié)構示意圖。
[0027]圖3顯示為本發(fā)明的TEM樣品的制備方法中將半導體樣品固定在表面為傾斜弧面的基板上的不意圖。
[0028]圖4顯示為本發(fā)明的TEM樣品的制備方法中將半導體樣品固定在表面為傾斜平面的基板上的不意圖。
[0029]圖5顯示為本發(fā)明的??Μ樣品的制備方法中將圖3所示基板倒置固定在磨盤上方的示意圖。
[0030]圖6顯示為本發(fā)明的TEM樣品的制備方法中將圖4所示基板倒置固定在磨盤上方的示意圖。
[0031]圖7顯示為本發(fā)明的TEM樣品的制備方法的理論分析圖。
[0032]圖8顯示為本發(fā)明的TEM樣品的制備方法通過調(diào)整斜面傾角或TSV盲孔間距來確定不同的TEM分析點的理論分析圖。
[0033]圖9顯示為本發(fā)明的TEM樣品的制備方法中在光學顯微鏡下觀察到幾組一大一小兩個TSV盲孔橫截面的照片。
[0034]圖10顯示為通過本發(fā)明的TEM樣品的制備方法制作的TEM樣品的TEM照片。
[0035]元件標號說明
[0036]SI ?S5步驟
[0037]ITSV 盲孔
[0038]2半導體樣品
[0039]3基板
[0040]4磨盤
[0041]5TSV盲孔在水平面上的投影面積
[0042]X，X1，X2 TSV盲孔的直徑與相鄰兩個TSV盲孔之間的距離之和
[0043]Y, Yl, Y2 TEM分析的點相對于TSV盲孔底部的距離
[0044]Θ斜面傾角
【具體實施方式】
[0045]以下通過特定的具體實例說明本發(fā)明的實施方式，本領域技術人員可由本說明書所揭露的內(nèi)容輕易地了解本發(fā)明的其他優(yōu)點與功效。本發(fā)明還可以通過另外不同的【具體實施方式】加以實施或應用，本說明書中的各項細節(jié)也可以基于不同觀點與應用，在沒有背離本發(fā)明的精神下進行各種修飾或改變。
[0046]請參閱圖1至圖10。需要說明的是，本實施例中所提供的圖示僅以示意方式說明本發(fā)明的基本構想，遂圖式中僅顯示與本發(fā)明中有關的組件而非按照實際實施時的組件數(shù)目、形狀及尺寸繪制，其實際實施時各組件的型態(tài)、數(shù)量及比例可為一種隨意的改變，且其組件布局型態(tài)也可能更為復雜。
[0047]本發(fā)明提供一種TEM樣品的制備方法，請參閱圖1，顯示為本發(fā)明的TEM樣品的制備方法的工藝流程圖，至少包括以下步驟:
[0048]步驟S1:提供一包括若干TSV盲孔的晶圓片，在光學顯微鏡下找到至少兩個TSV盲孔并作標記，劃片得到包含該至少兩個TSV盲孔的半導體樣品；
[0049]步驟S2:將所述半導體樣品正面朝上固定在一具有傾斜表面的基板上；
[0050]步驟S3:將所述基板倒置固定在一磨盤上方，并使所述半導體樣品表面與所述磨盤接觸；
[0051]步驟S4:逐步提高所述磨盤的旋轉(zhuǎn)速度直至旋轉(zhuǎn)速度均勻穩(wěn)定，對所述半導體樣品表面進行研磨；
[0052]步驟S5:根據(jù)預設時間間隔，在光學顯微鏡下觀察視野中相鄰兩個TSV盲孔的形貌，直到其中一個TSV盲孔在水平面上的投影面積大于另一個TSV盲孔在水平面上的投影面積，停止對所述半導體樣品的研磨，得到TEM樣品。
[0053]首先請參閱圖1，執(zhí)行步驟S1:提供一包括若干TSV盲孔的晶圓片，在光學顯微鏡下找到至少兩個TSV盲孔并作標記，劃片得到包含該至少兩個TSV盲孔I的半導體樣品2。
[0054]具體的，所述相鄰兩個TSV盲孔之間的距離為50?100微米，TSV盲孔之間的距離可以在制作TSV盲孔時進行調(diào)整。理論上說，所述TSV盲孔的底部為平面，但由于工藝的限制，所述TSV盲孔的底部通常呈現(xiàn)弧形。所述TSV盲孔的直徑為5?15