Pn結(jié)染結(jié)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及半導體集成電路制造領(lǐng)域，即一種PN結(jié)染結(jié)方法，特別是指超級結(jié)及保護環(huán)PN結(jié)的染結(jié)方法。
【背景技術(shù)】
[0002]PN結(jié)是集成電路工作的基礎(chǔ)，PN結(jié)的分析對于芯片失效分析，制程監(jiān)控，工藝改進等具有重要的意義。一般的超級結(jié)保護環(huán)及源區(qū)PN結(jié)形貌如圖1及圖2所示，圖1是俯視圖，圖2是剖面圖?；瘜W染結(jié)方法是PN結(jié)分析中較普遍的方法。
[0003]對于化學染結(jié)，目前所發(fā)現(xiàn)的決定染結(jié)效果的因素有:1.化學試劑；2.PN結(jié)固有特性，如結(jié)的大小，摻雜濃度等；3.染結(jié)的工藝，如溫度，時間等。
[0004]目前的對于超級結(jié)染結(jié)方法大致如下:1.通過斷面研磨至分析區(qū)域。2.室溫下，在染結(jié)溶液內(nèi)染10秒?，F(xiàn)有的方法染結(jié)工藝上源區(qū)與保護環(huán)相同，都是在同一時間、同一溫度下進行；PN結(jié)固有特性上源區(qū)與保護環(huán)相同，無論結(jié)的大小以及摻雜溶度都相同；染結(jié)試劑相同。但染結(jié)后的效果源區(qū)與保護環(huán)出現(xiàn)非常明顯的差異。現(xiàn)有方法能較好的對應源區(qū)域內(nèi)結(jié)的分析，但對于保護環(huán)區(qū)域的結(jié)分析效果欠佳，如圖3及圖4所示，圖3顯示保護環(huán)區(qū)與源區(qū)染結(jié)之后的顯微圖，保護環(huán)區(qū)與源區(qū)染結(jié)效果具有十分明顯的差距，如圖4所示的放大圖，保護環(huán)區(qū)的PN結(jié)基本上無法分辨，沒有顯示出染結(jié)效果。
[0005]經(jīng)過多次的實驗分析發(fā)現(xiàn)，樣品的導電性以及PN結(jié)的導電性差異影響染結(jié)的效果。在樣品制備時樣品導電性差的情況下，染結(jié)效果差；PN導電性有差異的區(qū)域染結(jié)效果好(如源區(qū)，P型區(qū)與金屬相連，相對于N型導電性比較好，染結(jié)后效果滿足分析要求)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種PN結(jié)染結(jié)方法，對超級結(jié)PN結(jié)及保護環(huán)PN結(jié)等均具有較好的染結(jié)效果。
[0007]為解決上述問題，本發(fā)明所述的PN結(jié)染結(jié)方法，包含:
[0008]第1步，對待分析的樣品表面形成阻擋保護層后，對源區(qū)溝槽的橫斷面進行研磨，研磨沿溝槽方向進行，研磨兩端的與源區(qū)溝槽垂直的保護環(huán)，得到只剩下與源區(qū)溝槽平行的保護環(huán)的樣品；
[0009]第2步，對研磨好的樣品全方位保護好保護環(huán)，并對沒有保護的區(qū)域表面以及背面使用鍍金機鍍金；
[0010]第3步，對研磨好的樣品全方位通過保護層保護好保護環(huán)，并對沒有保護的區(qū)域斷面進行正面以及反面使用鍍金機鍍金；
[0011]第4步，去除保護層后，在氫氟酸、硝酸、醋酸的混合液內(nèi)常溫染結(jié)后SEM分析。
[0012]進一步地，所述第1步，對研磨樣品表面保護，進行切斷溝槽方向的兩端研磨，兩端都把保護環(huán)磨到源區(qū)溝槽完全露出，此步驟影響鍍金層對于染結(jié)的效果。
[0013]進一步地，所述第2步及第3步，在鍍金前必須對保護環(huán)進行阻擋保護，加強鍍金后的導電性差異效果。
[0014]進一步地，阻擋保護的材料需要是易去除且不對樣品產(chǎn)生損傷的材料，包含但不僅限于銅膠、塑料薄膜。
[0015]進一步地，所述第2步及第3步，需要對樣品沒有保護的區(qū)域進行全方位鍍金，增加樣品的導電性，以及增強PN結(jié)的導電性差異。
[0016]進一步地，所述第2步及第3步，使用鍍金機鍍金，鍍金層厚度需要在10nm以上。
[0017]進一步地，所述第4步，在溶劑為體積比氫氟酸:硝酸:醋酸=1:20:5的混合液中，常溫下染結(jié)10秒。
[0018]進一步地，所述第4步，需要分析的斷面需要無污染，避免在染結(jié)前沾污。
[0019]本發(fā)明所述的PN結(jié)染結(jié)方法，只在源區(qū)域鍍一層金屬導電層，由于保護環(huán)上的P型區(qū)是分別獨立不相連，而N型區(qū)是與源區(qū)域內(nèi)的N型相通的，人為增加N型的導電性，P型的導電性不變，使保護環(huán)區(qū)域的P型和N型形成導電性差異，使其在染結(jié)過程中由于導電性的不同形成反應的速率差異，最終染出形貌清晰的PN結(jié)，效果明顯。
【附圖說明】
[0020]圖1是超級結(jié)保護環(huán)與源區(qū)俯視圖；
[0021]圖2是超級結(jié)保護環(huán)與源區(qū)剖視圖；
[0022]圖3是現(xiàn)有方法對PN結(jié)染結(jié)效果圖；
[0023]圖4是現(xiàn)有方法保護環(huán)染結(jié)效果圖；
[0024]圖5是本發(fā)明將超級結(jié)沿溝槽垂直橫斷面方向研磨的平面示意圖；
[0025]圖6是本發(fā)明對源區(qū)上下表面進行鍍金示意圖；
[0026]圖7是本發(fā)明對源區(qū)前后斷面進行鍍金示意圖；
[0027]圖8是本發(fā)明保護環(huán)染結(jié)效果圖；
[0028]圖9是本發(fā)明方法流程圖。
【具體實施方式】
[0029]本發(fā)明所述的PN結(jié)染結(jié)方法，包含如下的步驟:
[0030]第1步，對待分析的樣品表面形成保護后對溝槽橫斷面進行研磨，研磨兩端的保護環(huán)，兩端都把保護環(huán)磨到源區(qū)溝槽完全露出，研磨使樣品上只剩下平行的溝槽，包括互相平行的保護環(huán)溝槽和源區(qū)溝槽，與源區(qū)溝槽垂直的保護環(huán)被研磨掉而使源區(qū)溝槽的橫斷面完全露出。如圖5所示。此步驟將影響到后續(xù)鍍金層對于染結(jié)的效果。
[0031]第2步，對研磨好的樣品的保護環(huán)區(qū)域進行全方位的阻擋保護，并對沒有保護的區(qū)域表面以及背面使用鍍金機鍍金。比如使用HITACHI E-104510N Sputter機臺進行12mA下120秒以上的鍍金。
[0032]第3步，對研磨好的樣品的保護環(huán)區(qū)域進行全方位的阻擋保護，并對沒有保護的區(qū)域斷面進行正面以及反面使用鍍金機鍍金。
[0033]需要對樣品沒有阻擋保護的區(qū)域進行全方位鍍金，增加樣品的導電性，以及增強PN結(jié)的導電性差異。
[0034]上述鍍金層厚度均需要在10nm以上。
[0035]上述兩步驟在鍍金前必須對保護環(huán)進行阻擋保護，加強鍍金后的導電性差異效果。阻擋保護的材料需要是易去除且不對樣品產(chǎn)生損傷的材料，比如銅膠、塑料薄膜等。
[0036]第4步，去除保護層后，需要分析的斷面保證無污染，避免在染結(jié)前沾污。在體積比氫氟酸:硝酸:醋酸=1:20:5的混合液中，常溫下染結(jié)10秒，然后SEM分析。
[0037]經(jīng)過上述方法，本發(fā)明在源區(qū)域鍍一層金屬導電層，由于保護環(huán)上的P型區(qū)是分別獨立不相連，而N型區(qū)是與源區(qū)域內(nèi)的N型相通的，人為增加N型的導電性，P型的導電性不變，使保護環(huán)區(qū)域的P型和N型形成導電性的差異，使其在染結(jié)過程中由于導電性的不同形成反應的速率差異，最終染出形貌清晰的PN結(jié)，如圖8所示為本實施例保護環(huán)區(qū)染結(jié)效果，與現(xiàn)有的染結(jié)方法相比，染結(jié)效果明顯。
[0038]以上僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例，并不用于限定本發(fā)明。對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種PN結(jié)染結(jié)方法，其特征在于，包含如下步驟: 第1步，對待分析的樣品表面形成阻擋保護層后，對源區(qū)溝槽的橫斷面進行研磨，研磨沿溝槽方向進行，研磨兩端的與源區(qū)溝槽垂直的保護環(huán)，得到只剩下與源區(qū)溝槽平行的保護環(huán)的樣品； 第2步，對研磨好的樣品的保護環(huán)區(qū)域全方位形成阻擋保護層，并對沒有保護的區(qū)域表面以及背面使用鍍金機鍍金； 第3步，對研磨好的樣品的保護環(huán)區(qū)域全方位形成阻擋保護層，并對沒有保護的區(qū)域斷面進行正面以及反面使用鍍金機鍍金； 第4步，去除保護層后，在氫氟酸、硝酸、醋酸的混合液內(nèi)常溫染結(jié)后SEM分析。2.如權(quán)利要求1所述的PN結(jié)染結(jié)方法，其特征在于:所述第1步，對研磨樣品表面進行保護，進行對溝槽橫斷面方向的兩端研磨，兩端都把保護環(huán)磨到源區(qū)溝槽完全露出，此步驟影響鍍金層對于染結(jié)的效果。3.如權(quán)利要求1所述的PN結(jié)染結(jié)方法，其特征在于:所述第2步及第3步，在鍍金前必須對保護環(huán)進行阻擋保護，加強鍍金后的導電性差異效果。4.如權(quán)利要求3所述的PN結(jié)染結(jié)方法，其特征在于:阻擋保護的材料需要是易去除且不對樣品產(chǎn)生損傷的材料，包含但不僅限于銅膠、塑料薄膜。5.如權(quán)利要求1所述的PN結(jié)染結(jié)方法，其特征在于:所述第2步及第3步，需要對樣品沒有保護的區(qū)域進行全方位鍍金，增加樣品的導電性，以及增強PN結(jié)的導電性差異。6.如權(quán)利要求1所述的PN結(jié)染結(jié)方法，其特征在于:所述第2步及第3步，使用鍍金機鍍金，鍍金層厚度需要在10nm以上。7.如權(quán)利要求1所述的PN結(jié)染結(jié)方法，其特征在于:所述第4步，在溶劑為體積比氫氟酸:硝酸:醋酸=1:20:5的混合液中，常溫下染結(jié)10秒。8.如權(quán)利要求1所述的PN結(jié)染結(jié)方法，其特征在于:所述第4步，需要分析的斷面需要無污染，避免在染結(jié)前被沾污。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種PN結(jié)染結(jié)方法，包含：第1步，對待分析的樣品表面形成保護后對溝槽橫斷面方向進行研磨兩端保護環(huán)，得到只剩余與源區(qū)溝槽平行的保護環(huán)的樣品；第2步，對研磨好的樣品全方位通過保護層保護好保護環(huán)，并對沒有保護的區(qū)域表面以及背面使用鍍金機鍍金；第3步，對研磨好的樣品全方位保護好保護環(huán)，并對沒有保護的區(qū)域斷面進行正面以及反面使用鍍金機鍍金；第4步，去除保護層后，在氫氟酸、硝酸、醋酸的混合液內(nèi)常溫染結(jié)后SEM分析。本發(fā)明通過對超級結(jié)源區(qū)進行鍍金而對保護環(huán)進行阻擋，增強保護環(huán)區(qū)的P型和N型的導電性差異，提高染結(jié)效果。
【IPC分類】H01L21/66
【公開號】CN105304516
【申請?zhí)枴緾N201510608320
【發(fā)明人】芮志賢, 賴華平
【申請人】上海華虹宏力半導體制造有限公司
【公開日】2016年2月3日
【申請日】2015年9月22日