半導(dǎo)體器件主動(dòng)區(qū)失效分析樣品的制備方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明提供了一種半導(dǎo)體器件主動(dòng)區(qū)失效分析樣品的制備方法，以氫氟酸與乙酸的混合溶液替代現(xiàn)有技術(shù)中單純使用氫氟酸去除氧化層，相對(duì)于單純使用氫氟酸的強(qiáng)腐蝕性，由于在混合溶液中的乙酸同時(shí)也電離出氫離子，可抑制氫氟酸的電離，避免腐蝕過(guò)程中過(guò)多的氟離子參與反應(yīng)，因此，可使得腐蝕過(guò)程中減小損傷或不損傷半導(dǎo)體器件的主動(dòng)區(qū)；使用超聲波振蕩半導(dǎo)體器件可使低于主動(dòng)區(qū)表面的多晶硅層突出，便于后續(xù)使用多晶硅膠去除多晶硅層，避免了在去除多晶硅層的過(guò)程中對(duì)半導(dǎo)體器件主動(dòng)區(qū)的損傷。
【專(zhuān)利說(shuō)明】半導(dǎo)體器件主動(dòng)區(qū)失效分析樣品的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及半導(dǎo)體【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種半導(dǎo)體器件主動(dòng)區(qū)失效分析樣品的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]對(duì)于半導(dǎo)體器件的大規(guī)模生產(chǎn)，為了改善工藝的可靠性和穩(wěn)定性，需要對(duì)失效的半導(dǎo)體器件進(jìn)行失效分析，以發(fā)現(xiàn)失效的原因，進(jìn)而修改工藝避免同原因?qū)е碌钠骷?。一般的失效分析包括外部檢查、非破壞性分析、電性能檢測(cè)、破壞性分析等。
[0003]隨著半導(dǎo)體器件集成度的提高，僅通過(guò)外部檢查或電性能檢測(cè)等方法并不能準(zhǔn)確分析出失效的根源，這就要求對(duì)半導(dǎo)體器件進(jìn)行剝層處理，如從頂層開(kāi)始，依次去除各疊層，以暴露目標(biāo)區(qū)域。作為典型的一種半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)，如圖1a所示的半導(dǎo)體器件，包括主動(dòng)區(qū)100、位于主動(dòng)100上的氧化層101、位于氧化層101上的多晶硅層102，以及位于主動(dòng)區(qū)100中、多晶硅層102兩側(cè)的隔離區(qū)103 ;當(dāng)期望對(duì)主動(dòng)區(qū)100進(jìn)行失效分析時(shí)，就需要去除多晶硅層102和氧化層101，并盡可能保證去除上述區(qū)域的工藝不會(huì)影響主動(dòng)區(qū)100。
[0004]但是，由于半導(dǎo)體器件復(fù)雜度的日益增加，半導(dǎo)體器件的結(jié)構(gòu)也出現(xiàn)變化，如具有深溝槽結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體器件，參照?qǐng)D1b所示，主動(dòng)區(qū)200形成有深溝槽201，氧化層202覆蓋主動(dòng)區(qū)200表面及深溝槽201表面，多晶硅層203填充于所述深溝槽201內(nèi)，且多晶硅層203表面略低于主動(dòng)區(qū)200的表面，當(dāng)需要對(duì)主動(dòng)區(qū)200進(jìn)行失效分析時(shí)，一般采用以下剝層處理:首先，將半導(dǎo)體器件放入氫氟酸中進(jìn)行腐蝕，以去除氧化層202 ;使用去離子水清洗，并用氮?dú)怙L(fēng)干；然后使用丙酮濕潤(rùn)半導(dǎo)體器件表面，并將多晶硅膠貼合于半導(dǎo)體器件表面；在預(yù)定時(shí)間后揭去多晶娃I父，多晶娃I父可將多晶娃層203粘貼去除，進(jìn)而暴露主動(dòng)區(qū)200的表面。但是，現(xiàn)有的剝層處理如圖1b所示結(jié)構(gòu)時(shí)，由于單純使用氫氟酸進(jìn)行腐蝕，氫氟酸電離成大量的氫離子和氟離子，而高濃度的氟離子參與反應(yīng)容易產(chǎn)生局部過(guò)腐蝕，進(jìn)而導(dǎo)致容易損傷主動(dòng)區(qū)200 ;再者，由于多晶硅層203表面略低于主動(dòng)區(qū)200表面，在使用多晶硅膠貼合時(shí)，多晶娃膠很難完全與多晶娃層203表面貼合,進(jìn)而導(dǎo)致多晶娃層203很難被一次性的去除，反復(fù)使用多晶硅粘貼也會(huì)損傷主動(dòng)區(qū)200。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明提供了一種半導(dǎo)體器件主動(dòng)區(qū)失效分析樣品的制備方法，以解決在制作具有深溝槽結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體器件的失效分析樣品時(shí)去除氧化層和多晶硅層容易損傷主動(dòng)區(qū)的問(wèn)題。
[0006]為解決上述問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種半導(dǎo)體器件主動(dòng)區(qū)失效分析樣品的制備方法，包括:
[0007]提供半導(dǎo)體器件，所述半導(dǎo)體器件包括主動(dòng)區(qū)，形成于主動(dòng)區(qū)中的深溝槽，覆蓋所述主動(dòng)區(qū)和所述深溝槽表面的氧化層，以及填充于所述深溝槽內(nèi)的多晶硅層；其中，所述多晶硅層的表面低于所述主動(dòng)區(qū)的表面；[0008]使用氫氟酸與乙酸的混合溶液對(duì)所述半導(dǎo)體器件進(jìn)行腐蝕；
[0009]將腐蝕后的半導(dǎo)體器件清洗并干燥；
[0010]將干燥的半導(dǎo)體器件浸入丙酮溶液，進(jìn)行超聲波振蕩，并在取出半導(dǎo)體器件后再次干燥；
[0011]使用丙酮將再次干燥的半導(dǎo)體器件表面濕潤(rùn)；
[0012]使用多晶硅膠貼合于半導(dǎo)體器件表面，并在預(yù)定時(shí)間后揭去多晶硅膠以得到半導(dǎo)體器件主動(dòng)區(qū)失效分析樣品。
[0013]進(jìn)一步，所述氫氟酸與乙酸的混合溶液是濃度為49%的氫氟酸溶液、濃度為90%的乙酸溶液以體積比1:50混合的混合溶液。
[0014]進(jìn)一步，使用氫氟酸與乙酸的混合溶液對(duì)所述半導(dǎo)體器件進(jìn)行腐蝕的時(shí)間為2min。
[0015]進(jìn)一步，使用去離子水清洗腐蝕后的半導(dǎo)體器件，并使用氮?dú)膺M(jìn)行干燥。
[0016]進(jìn)一步，所述進(jìn)行超聲波振蕩的時(shí)間為2min，且使用氮?dú)膺M(jìn)行再次干燥。
[0017]進(jìn)一步，所述預(yù)定時(shí)間為3min。
[0018]采用本發(fā)明提供的半導(dǎo)體器件主動(dòng)區(qū)失效分析樣品的制備方法，以氫氟酸與乙酸的混合溶液替代現(xiàn)有技術(shù)中單純使用氫氟酸去除氧化層，由于在混合溶液中的乙酸同時(shí)也電離出氫離子，可抑制氫氟酸的電離，避免腐蝕過(guò)程中過(guò)多的氟離子參與反應(yīng)，保證了腐蝕過(guò)程中減小損傷或不損傷半導(dǎo)體器件的主動(dòng)區(qū)；使用超聲波振蕩半導(dǎo)體器件可使低于半導(dǎo)體襯底表面的多晶硅層突出，便于后續(xù)使用多晶硅膠去除多晶硅層，避免了在去除多晶硅層的過(guò)程中對(duì)半導(dǎo)體器件主動(dòng)區(qū)的損傷。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0019]圖1a為現(xiàn)有典型的半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020]圖1b為現(xiàn)有具有深溝槽結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021]圖2為本申請(qǐng)一種半導(dǎo)體器件主動(dòng)區(qū)失效分析樣品制備方法的流程圖；
[0022]圖3a?圖3c為實(shí)施本發(fā)明方法過(guò)程中半導(dǎo)體器件的實(shí)際掃描圖。
【具體實(shí)施方式】
[0023]為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下參照附圖并舉實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。
[0024]如圖2所示流程圖，本發(fā)明提供了一種半導(dǎo)體器件主動(dòng)區(qū)失效分析樣品的制備方法，包括:
[0025]提供半導(dǎo)體器件，所述半導(dǎo)體器件包括主動(dòng)區(qū)，形成于主動(dòng)區(qū)中的深溝槽，覆蓋所述主動(dòng)區(qū)和所述深溝槽表面的氧化層，以及填充于所述深溝槽內(nèi)的多晶硅層；其中，所述多晶硅層的表面低于所述主動(dòng)區(qū)的表面；
[0026]使用氫氟酸與乙酸的混合溶液對(duì)所述半導(dǎo)體器件進(jìn)行腐蝕；
[0027]將腐蝕后的半導(dǎo)體器件清洗并干燥；
[0028]將干燥的半導(dǎo)體器件浸入丙酮溶液，進(jìn)行超聲波振蕩，并在取出半導(dǎo)體器件后再次干燥；[0029]使用丙酮將再次干燥的半導(dǎo)體器件表面濕潤(rùn)；
[0030]使用多晶硅膠貼合于半導(dǎo)體器件表面，并在預(yù)定時(shí)間后揭去多晶硅膠以得到半導(dǎo)體器件主動(dòng)區(qū)失效分析樣品。
[0031]作為本發(fā)明的一種典型實(shí)施例，結(jié)合圖1b和圖3a?圖3d，進(jìn)行如下詳細(xì)描述:
[0032]首先，提供半導(dǎo)體器件，如圖1b所示，半導(dǎo)體器件包括半導(dǎo)體襯底200，形成于主動(dòng)區(qū)200中的深溝槽201，覆蓋主動(dòng)區(qū)200和深溝槽201表面的氧化層202，以及填充于深溝槽201內(nèi)的多晶硅層203 ;其中，多晶硅層203的表面低于主動(dòng)區(qū)200的表面；
[0033]使用氫氟酸與乙酸的混合溶液對(duì)半導(dǎo)體器件進(jìn)行腐蝕，作為本實(shí)施例優(yōu)選的，使用濃度為49%的氫氟酸溶液、濃度為90%的乙酸溶液以體積比1:50混合的混合溶液腐蝕2min,以去除氧化層202 ;圖3a給出了腐蝕后的半導(dǎo)體器件的實(shí)際掃描圖，圖3a中包含了多個(gè)相同的上述半導(dǎo)體器件；
[0034]使用去離子水清洗腐蝕后的半導(dǎo)體器件，并使用氮?dú)膺M(jìn)行干燥；
[0035]將干燥的半導(dǎo)體器件浸入丙酮溶液，進(jìn)行超聲波振蕩，振蕩時(shí)間為2min，并在取出半導(dǎo)體器件后使用氮?dú)庠俅胃稍铮?br> [0036]如圖3b所示，在腐蝕去除氧化層后，多晶硅層失去了與氧化層之間的附著力，因此，經(jīng)過(guò)超聲波處理，多晶硅層203受振蕩而上升并高于主動(dòng)區(qū)200表面；
[0037]最后,使用多晶娃膠貼合于半導(dǎo)體器件表面,并在預(yù)定時(shí)間，如3min后揭去多晶硅膠，多晶硅膠將多晶硅層203粘貼去除，以得到半導(dǎo)體器件主動(dòng)區(qū)200失效分析樣品，如圖3c所示。
[0038]采用本發(fā)明提供的半導(dǎo)體器件主動(dòng)區(qū)失效分析樣品的制備方法，以氫氟酸與乙酸的混合溶液替代現(xiàn)有技術(shù)中單純使用氫氟酸去除氧化層，相對(duì)于單純使用氫氟酸的強(qiáng)腐蝕性，由于在混合溶液中的乙酸同時(shí)也電離出氫離子，可抑制氫氟酸的電離，避免腐蝕過(guò)程中過(guò)多的氟離子參與反應(yīng)，因此，使得腐蝕過(guò)程中減小損傷或不損傷半導(dǎo)體器件的主動(dòng)區(qū)；使用超聲波振蕩半導(dǎo)體器件可使低于主動(dòng)區(qū)表面的多晶硅層突出，便于后續(xù)使用多晶硅膠去除多晶硅層，避免了在去除多晶硅層的過(guò)程中對(duì)半導(dǎo)體器件主動(dòng)區(qū)的損傷。
[0039]以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明保護(hù)的范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種半導(dǎo)體器件主動(dòng)區(qū)失效分析樣品的制備方法，包括: 提供半導(dǎo)體器件，所述半導(dǎo)體器件包括主動(dòng)區(qū)，形成于主動(dòng)區(qū)中的深溝槽，覆蓋所述主動(dòng)區(qū)和所述深溝槽表面的氧化層，以及填充于所述深溝槽內(nèi)的多晶硅層；其中，所述多晶硅層的表面低于所述主動(dòng)區(qū)的表面； 使用氫氟酸與乙酸的混合溶液對(duì)所述半導(dǎo)體器件進(jìn)行腐蝕； 將腐蝕后的半導(dǎo)體器件清洗并干燥； 將干燥的半導(dǎo)體器件浸入丙酮溶液，進(jìn)行超聲波振蕩，并在取出半導(dǎo)體器件后再次干燥； 使用丙酮將再次干燥的半導(dǎo)體器件表面濕潤(rùn)； 使用多晶硅膠貼合于半導(dǎo)體器件表面，并在預(yù)定時(shí)間后揭去多晶硅膠以得到半導(dǎo)體器件主動(dòng)區(qū)失效分析樣品。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述氫氟酸與乙酸的混合溶液是濃度為49%的氫氟酸溶液、濃度為90%的乙酸溶液以體積比1:50混合的混合溶液。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，使用氫氟酸與乙酸的混合溶液對(duì)所述半導(dǎo)體器件進(jìn)行腐蝕的時(shí)間為2min。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，使用去離子水清洗腐蝕后的半導(dǎo)體器件，并使用氮?dú)膺M(jìn)行干燥。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述進(jìn)行超聲波振蕩的時(shí)間為2min，且使用氮?dú)膺M(jìn)行再次干燥。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述預(yù)定時(shí)間為3min。
【文檔編號(hào)】G01R31/26GK103776668SQ201210414644
【公開(kāi)日】2014年5月7日 申請(qǐng)日期:2012年10月26日 優(yōu)先權(quán)日:2012年10月26日
【發(fā)明者】孔云龍, 郭煒 申請(qǐng)人:中芯國(guó)際集成電路制造(上海)有限公司