ty8天游线路检测中心 FIB-SEM 制备 Fin FET 器件的 TEM 样品

简介

对于半导体器件的故障分析，TEM 检查至关重要，因为要检查的结构非常微小。此外，通常ty8天游线路检测中心 FIB-SEM 来制备样品。 TEM 样品需要与器件技术节点一样薄，并且需要在被检查图案的位置精确制造。因此，用于样品制备的 FIB-SEM 需要具有能够在精确位置进行低损伤加工的 FIB 性能和能够可靠捕获加工终点的 SEM 性能。
这次，我们ty8天游线路检测中心FIB-SEM制作了TEM样品，可以观察22 nm技术节点Fin FET器件的晶体管部分的横截面结构，该器件具有如图1所示的三维结构。通过对制备的样品进行TEM观察，我们确认这是一个可以高分辨率观察的高质量TEM样品。

图。 1 Fin FET的基本结构

图。 2 复合光束加工观测装置JIB-4700F

TEM 样品制备和结果

ty8天游线路检测中心具有技术节点22 nm Fin FET结构的市售CPU作为样品，ty8天游线路检测中心JEOL FIB-SEM复合光束处理和观察装置JIB-4700F（图2）制备TEM样品，该装置配备了最大离子电流为90 nA的高功率FIB和具有超圆锥混合透镜的SEM。
为了在所需位置准确制备 TEM 样品，必须准确了解样品的结构和尺寸。首先，为了确认目标Fin FET器件的结构，我们准备了可以观察Gate层平面结构的薄片样品，并ty8天游线路检测中心JIB-4700F进行了STEM观察。获得的 STEM 图像如图 3 所示。为了观察所需的 Fin FET 结构，薄膜厚度必须不包括目标位置前后的结构。图3中的STEM图像显示TEM样品的最佳厚度为40 nm或更小。

图3 用于栅极层部分平面观察的薄片样品的STEM图像（由JIB-4700F拍摄）
左：薄片样品的整体视图。右侧：Fin FET 部分的放大图像，图中虚线框表示样品制备位置。 （加速电压：30kV）

准备样品，以便可以对平行于栅极线和垂直于鳍片的Fin FET截面的截面进行TEM观察，如图4的截面图所示。ty8天游线路检测中心FIB-SEM通过碳沉积形成保护膜，并ty8天游线路检测中心FIB加工进行周边加工和底部切割以制备要拾取的样品块。ty8天游线路检测中心纳米操纵器从样品基材中拾取制备的样品块并固定在TEM网格上。之后，在制样位置进行薄片加工（图3）。ty8天游线路检测中心5kV离子束对FIB进行最终精加工，并在FIB加工过程中进行实时SEM观察以调整加工位置（加工终点的确认）。 JIB-4700F可以实时观察FIB加工过程中的SEM图像，轻松确认加工终点。制作完成后，ty8天游线路检测中心JIB-4700F进行STEM观察，以确认制作的样品（图5）。 STEM 观察图像证实，在 Fin-FET 结构的位置制作了薄样品。

图4 Fin FET的横截面图

图5 Fin FET横截面薄样品的STEM图像（由JIB-4700F拍摄）
左：薄片样品的整体视图。右：Fin FET 部分的放大图。 （加速电压：30kV）

ty8天游线路检测中心JEOL多功能电子显微镜JEM-F200对制备的TEM样品进行TEM观察(图6)。由于在 TEM 图像中没有观察到深度方向的外围结构，因此我们能够确认在 Fin FET 结构的精确位置制作了膜厚为 40 nm 或更小的薄样品。此外，由于可以清楚地观察到硅的晶格图像，因此可以确认这是非晶化造成的损伤减少的高质量样品。

图6 Fin FET横截面薄样品的TEM图像（JEM-F200拍摄）
左：Fin FET 部分的 TEM 图像。右：鳍尖的放大图像。 （加速电压：200kV）
从左图中，您可以看到我们能够创建一个不包括 Fin-FET 结构位置深度方向上的周围结构的样本。
从右图可以清楚地观察到硅晶格图像，表明这是一个高质量的样品，非晶化造成的损伤减少了。

摘要

我们制造了技术节点为 22 nm 的 Fin FET 器件的 TEM 样品。 JIB-4700F复合光束加工观察系统可以进行高精度、低损伤的FIB加工，还可以在FIB加工过程中进行实时SEM观察和STEM观察，从而可以在精确位置制作减少损伤的高质量TEM样品。