一种半导体样品的制备方法及其应用与流程

本发明涉及半导体器件测试与分析，具体涉及一种半导体样品的制备方法及其应用。

背景技术：

1、在半导体器件的测试与分析过程中，通常需要对半导体器件进行截面制备，以观察或者检测器件内部的特定结构。半导体器件中可以通过掺杂形成具有不同电学特性的区域，扫描电容显微镜（scanning capacitance microscopy，scm）能够对半导体材料中的载流子类型及掺杂分布进行表征，并可用于观察半导体器件截面中的掺杂区域及pn结等结构。因此，在进行scm检测之前，需要制备能够到达待检测位置的半导体样品截面。

2、scm样品的截面制备通常包括机械研磨过程。对于具有多层结构的半导体器件，待检测的目标结构可能位于器件内层，并受到位于其上方的其他结构遮挡，难以直接从半导体器件表面观察目标结构的具体位置。特别是在目标结构尺寸较小的情况下，单纯依靠光学显微镜对半导体器件表面或者研磨位置进行观察，难以获得能够用于精确判断目标结构位置的信息。现有制样过程中内层结构不可见，且光学显微镜的分辨能力不足以实现微小目标结构的精确定位。

3、在截面研磨过程中，操作人员通常只能根据半导体器件表面能够观察到的特征以及已有经验判断当前研磨位置。当目标结构位于内层不可见位置时，上述方式缺少能够与目标结构准确对应的位置判断依据，容易出现研磨位置判断不准确的情况。为了逐渐接近目标位置，需要反复进行研磨和观察，不仅增加样品制备时间，而且存在因研磨超过目标位置或者研磨位置出现偏差而损伤目标区域甚至造成样品报废的风险。

4、现有的scm样品制备方法中，还可以在样品表面粘贴载玻片，以改善截面制备过程中样品的受力状态并降低形成曲面截面的可能性。例如，专利cn107702962b公开的样品制备方法采用在样品表层粘贴玻璃片的方式对样品进行保护。但是，该类方式主要针对截面形貌及样品保护问题，对于位于半导体器件内层、难以从表面直接观察的目标结构，仍缺少能够在截面研磨过程中用于判断目标结构准确位置的定位依据。

技术实现思路

1、本发明旨在提供一种半导体样品的制备方法及其应用，以解决半导体器件中的目标结构位于内层时，难以直接从半导体结构表面确定目标结构的位置，导致截面研磨过程中缺少明确的位置判断依据、目标位置难以准确定位的问题。

2、为解决上述技术问题，本发明提供一种半导体样品的制备方法，包括以下步骤：

3、s1：提供一种半导体结构，所述半导体结构包括目标层以及形成于所述目标层上的表面层，所述目标层中具有目标结构；

4、s2：于所述半导体结构的表面确定所述目标结构的预定位区域；

5、s3：对所述半导体结构进行刻蚀，以于所述表面层中形成显露所述目标结构的定位窗口；

6、s4：通过所述定位窗口确定所述目标结构的位置，并在所述半导体结构中形成所述目标结构的定位标记；

7、s5：对所述半导体结构进行研磨，以获得半导体样品。

8、在一些实施方式中，步骤s2中，所述半导体结构的表面设置有特征图形，根据所述特征图形与所述目标结构之间预设的相对距离或相对位置，确定所述预定位区域。

9、在一些实施方式中，步骤s3中，将所述半导体结构置于等离子体刻蚀设备中，并通入辅助刻蚀气体，以形成图形化的定位窗口。

10、在一些实施方式中，在所述半导体结构沿其厚度方向的投影面中，所述定位窗口的投影区域至少覆盖所述目标结构的投影区域，并延伸至所述目标结构的投影区域之外。

11、在一些实施方式中，步骤s4中，于所述目标结构的一侧形成贯穿所述表面层并延伸至所述目标层的定位标记。

12、在一些实施方式中，所述定位标记为通孔、线槽或凹坑中的任一种。

13、在一些实施方式中，在执行步骤s5之前，还包括：于所述半导体结构上形成粘合层；于所述粘合层上贴敷载玻片。

14、在一些实施方式中，步骤s4中，所述定位标记包括第一定位标记和第二定位标记，所述第一定位标记和所述第二定位标记位于所述目标结构相对的两侧，且处于同一平面内。

15、在一些实施方式中，步骤s5中，将所述半导体结构研磨至暴露所述定位标记，以获得所述半导体样品，其中，所述半导体结构的研磨面平行于所述定位标记和所述目标结构所在的平面。

16、本发明还提供上述任一实施方式所述的方法在半导体器件失效分析中的应用。

17、与现有技术相比，本发明提供的技术方案具有以下有益效果：

18、本发明在半导体结构的表面预先确定目标结构对应的预定位区域，并通过对半导体结构进行刻蚀，在表面层中形成定位窗口，使得能够通过定位窗口进一步确定目标结构的位置；在确定目标结构的位置后，在半导体结构中形成目标结构的定位标记，从而将原本难以从半导体结构表面直接确定的内层目标结构转化为具有明确位置判断依据的状态，为后续半导体结构的研磨提供定位基础。由此，可以减少仅依靠表面观察和操作经验反复判断研磨位置的情况，提高内层目标结构的定位准确性和半导体样品的制备效率，并降低因研磨位置偏差造成目标区域损伤或者样品报废的风险。

1.一种半导体样品的制备方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的半导体样品的制备方法，其特征在于，步骤s2中，所述半导体结构的表面设置有特征图形，根据所述特征图形与所述目标结构之间预设的相对距离或相对位置，确定所述预定位区域。

3.根据权利要求1所述的半导体样品的制备方法，其特征在于，步骤s3中，将所述半导体结构置于等离子体刻蚀设备中，并通入辅助刻蚀气体，以形成图形化的定位窗口。

4.根据权利要求1所述的半导体样品的制备方法，其特征在于，在所述半导体结构沿其厚度方向的投影面中，所述定位窗口的投影区域至少覆盖所述目标结构的投影区域，并延伸至所述目标结构的投影区域之外。

5.根据权利要求1所述的半导体样品的制备方法，其特征在于，步骤s4中，于所述目标结构的一侧形成贯穿所述表面层，并延伸至所述目标层的定位标记。

6.根据权利要求1所述的半导体样品的制备方法，其特征在于，所述定位标记为通孔、线槽或凹坑中的任一种。

7.根据权利要求1所述的半导体样品的制备方法，其特征在于，在执行步骤s5之前，还包括：

8.根据权利要求1所述的半导体样品的制备方法，其特征在于，步骤s4中，所述定位标记包括第一定位标记和第二定位标记，所述第一定位标记和所述第二定位标记位于所述目标结构相对的两侧，且处于同一平面内。

9.根据权利要求8所述的半导体样品的制备方法，其特征在于，步骤s5中，将所述半导体结构研磨至暴露所述定位标记，以获得所述半导体样品，其中，所述半导体结构的研磨面平行于所述定位标记和所述目标结构所在的平面。

10.一种权利要求1至9任一项所述方法在半导体器件失效分析中的应用。