一種sem樣品制備方法
【專利摘要】本發明公開了一種SEM樣品制備方法，涉及繼承電路制造領域。該方法為：提供一具有待填充溝槽的半導體結構，采用層間介質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構及其工藝集成中。
【專利說明】 一種SEM樣品制備方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及繼承電路制造領域，尤其涉及一種SEM樣品制備方法。
【背景技術】
[0002]目前從65/45納米技術節點開始，金屬前介質填充工藝已經開始從高密度等離子體工藝(HDPPSG/HDPUSG)轉為大規模使用亞大氣壓化學氣相沉積工藝(SACVD HARP)進行溝槽氧化物填充。
[0003]然而，亞大氣壓化學氣相沉積工藝的填充能力相對于傳統的高密度等離子體工藝得到了大幅提升，但是應用該工藝的同時，也產生了新的難題:在確定層間介質層(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，而核心器件區具有數十億個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千甚至數萬個MOS管。但是采用SEM方式進行制樣的時候，需要經過氫氟酸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)，從而影響判斷結果。
[0007]中國專利(CN102446740B)公開了本發明提供一種提高金屬前介質層PMD空隙填充特性的工藝集成方法。其工藝步驟如下:1)在半導體硅襯底的有源區上形成柵極結構；2)進行上光阻工藝，光阻通過噴嘴被噴涂在高速旋轉的晶圓表面，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，對半導體襯底的光刻膠層分別進行曝光，將布局圖形轉移至半導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構。
[0008]該專利降低特定區域的PMD填充空間的高寬比，從而提高PMD制程在特定區域的無隙填充能力，減少了金屬前介質層PMD形成空洞，可提高相應產品的成品率和良率，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，從而影響判斷結果的問題。
[0009]中國專利(CN102412263B)公開了本發明涉及一種具有金屬前介質填充結構的半導體器件及其制備方法。所述半導體器件包括襯底、形成于所述襯底內的溝槽隔離結構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構的位置處形成凹槽。
[0010]該專利的具有金屬前介質填充結構的半導體器件減小了相鄰兩個柵極之間的間隙的高寬比，當金屬前介質填充在所述間隙中時，不容易產生空洞，避免了在后續鎢塞工藝中，金屬鎢進入空洞而導致得相鄰柵極之間導通的問題，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，從而影響判斷結果的問題。
【發明內容】
[0011]本發明為解決采用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，從而影響判斷結果的問題，從而提供一種SEM樣品制備方法的技術方案。
[0012]發明所述一種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體結構，采用層間介質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]優選的，所述氮氣濃度為:5L/min?20L/min。
[0019]優選的，所述熱處理的溫度為:400°C。
[0020]優選的，所述熱處理的時間為:15min?2h。
[0021]優選的，步驟3所述酸液為氫氟酸。
[0022]本發明的有益效果:
[0023]本發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構及其工藝集成中。
【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]下面結合附圖和具體實施例對本發明作進一步說明，但不作為本發明的限定。
[0030]如圖4所示，本發明提供一種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體結構，采用層間介質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]在優選的實施例中，氮氣濃度為:5L/min?20L/min。
[0038]在優選的實施例中，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]在優選的實施例中，熱處理的時間為:15min?2h。
[0040]在優選的實施例中，步驟3中的酸液為氫氟酸。
[0041]以上所述僅為本發明較佳的實施例，并非因此限制本發明的實施方式及保護范圍，對于本領域技術人員而言，應當能夠意識到凡運用本發明說明書及圖示內容所作出的等同替換和顯而易見的變化所得到的方案，均應當包含在本發明的保護范圍內。
【權利要求】
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體結構，采用層間介質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 優先權日:2014年3月20日
【發明者】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