技術領域

本發明涉及半導體制造技術和材料分析領域，特別涉及一種透射電子顯微鏡觀測樣品制備方法。

背景技術

在光學顯微鏡下無法看清小于0.2μm的細微結構，這些結構稱為亞顯微結構或超微結構。要想看清這些結構，就必須選擇波長更短的光源，以提高顯微鏡的分辨率。由于電子束的波長要比可見光和紫外光短得多，透射電子顯微鏡(transmission?electron?microscope，TEM)以電子束作為光源，用電磁場作透鏡，將經過加速和聚集的電子束投射到非常薄的樣品上，電子與樣品中的原子碰撞而改變方向，從而產生立體角散射。散射角的大小與樣品的密度、厚度相關，因此可以形成明暗不同的影像。目前TEM的分辨力可達0.2nm。由于電子束的穿透力很弱，因此用于電鏡的樣品必須制成厚度約50nm～100nm左右的超薄切片。同時，由于電子束穿不透由玻璃等制成的樣品承載臺，因而制作好的樣品通常被放置為具有網格的樣品觀測載網上作電鏡觀察。

請結合參閱圖1a至圖1c，圖1a至圖1c為現有技術的透射電子顯微鏡觀測樣品制備方法示意圖。首先，如圖1a和圖1b所示，使用聚焦離子束(FIB)1在半導體器件2的正面或側面切割出厚度小于100nm的樣品3；接著，如圖1b所示，在微型操作手的控制下.將尖端直徑為0.2～0.5um的玻璃棒4靠近樣品3，由于玻璃棒4尖端的靜電作用，樣品3脫離半導體器件2，被吸引到玻璃棒4的尖端上；然后，如圖1c所示，通過玻璃棒4將樣品3放到具有網格的樣品觀測載網5上；最后，將樣品觀測載網5連同樣品3放入透射電子顯微鏡中進行電鏡觀察。

將采用上述現有技術制備透射電子顯微鏡的觀測樣品時，采用玻璃棒4將樣品3吸附放置于樣品觀測載網5上時，樣品3從玻璃棒4上掉落的風險很大，必須由技術熟練的人員操作才能完成。同時，將樣品3放置于樣品觀測載網5上后，通過透射電子顯微鏡進行觀測時仍然存在樣品3從在樣品觀測載網5上掉落的問題。當樣品3連同樣品觀測載網5一同被放置在透射電子顯微鏡的樣品桿上后，往往需要將樣品3連同樣品觀測載網5旋轉一定的角度再進行觀測，而在這一旋轉過程中，由于樣品觀測載網5的粘附力不足，樣品3有時依然會從樣品觀測載網上掉落，此時通過透射電子顯微鏡進行觀測時會發現無法找到觀測樣品，這樣觀測人員就不得不重新制備觀測樣品。因此，現有的透射電子顯微鏡的觀測樣品制備方法耗費的時間長，成功率和效率低且成本較大。

發明內容

本發明要解決的技術問題是提供一種透射電子顯微鏡觀測樣品制備方法，以提高透射電子顯微鏡的觀測樣品制備的效率，減少樣品制備的時間和成本。

為解決上述技術問題，本發明提供一種透射電子顯微鏡觀測樣品制備方法，提供一半導體器件，所述半導體器件包括襯底和位于所述襯底上的圖形層，其特征在于，包括以下步驟：

在所述圖形層的表面選定電鏡觀測區域，去除同所述電鏡觀測區域一邊相鄰的圖形層及襯底，暴露出所述電鏡觀測區域該邊的圖像層截面和襯底層截面；

去除所述半導體器件襯底的大部分，保留5um至15um厚度的襯底；

對所述電鏡觀測區域內的襯底進行削切，形成一貫通槽，所述貫通槽在所述圖形層至所述襯底的方向貫通于所述襯底內；

對與所述貫通槽相鄰的所述暴露出的電鏡觀測區域一邊的圖形層截面進行削切，使得所述圖形層截面上的需觀測圖層上包括無其他圖層和襯底在該圖層的前后對該圖層進行遮擋的特定部分，所述各圖層的特定部分共同構成圖形層觀測區；

對所述半導體器件進行削切，使得包含所述圖形層觀測區的器件尺寸符合透射電子顯微鏡的樣品尺寸要求，形成透射電子顯微鏡觀測樣品。

可選的，所述去除同所述電鏡觀測區域一邊相鄰的圖形層及襯底的方法為對所述半導體器件的一個側面進行機械研磨。

可選的，在進行所述機械研磨之前，在所述半導體器件上與進行機械研磨的側面相對的另一側面上粘附一T型研磨夾具，完成研磨后，去除所述T型研磨夾具。

可選的，所述去除所述半導體器件的襯底的方法為對所述半導體器件的襯底進行機械研磨。

可選的，進行所述機械研磨前，首先在緊鄰所述電鏡觀測區域的所述圖形層的表面粘附一半圓銅環；其次在所述半圓銅環上粘附一玻璃板；最后在所述玻璃板上再粘附一T型研磨夾具，完成所述機械研磨后，去除所述玻璃板及所述T型研磨夾具。

可選的，所述對所述電鏡觀測區域內的襯底進行削切，形成一貫通槽的方法為采用聚焦離子束對所述電鏡觀測區域內的襯底進行削切，形成所述貫通槽。