蚀刻NPN掺杂区域形貌以进行失效检验的组合物及检验方法技术

本发明专利技术公开一种有效蚀刻NPN掺杂区域形貌以找出失效原因的组合物，用于在PN结剖面轮廓失效检验中进行结染色，该组合物包含：硝酸、氢氟酸、乙酸、水、五水硫酸铜；该组合物的摩尔比为：硝酸：氢氟酸：乙酸：水：五水硫酸铜=2.9712：0.1734：7：5.18：0.08。本发明专利技术组合物所采用的组份都是非常便宜的化学溶剂，降低成本；组合物制备方便，任何检验人员都可以简单的自行制备本发明专利技术组合物的化学配比，其样本准备远简单于采用电子检验方式中例如SSRM或SCM的电子设备，实现不需要物色和授权外包的供应商提供检验材料，便于进行PN结剖面轮廓失效检验，具有高成功率。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开一种有效蚀刻NPN掺杂区域形貌以找出失效原因的组合物，用于在PN结剖面轮廓失效检验中进行结染色，该组合物包含：硝酸、氢氟酸、乙酸、水、五水硫酸铜；该组合物的摩尔比为：硝酸：氢氟酸：乙酸：水：五水硫酸铜=2.9712：0.1734：7：5.18：0.08。本专利技术组合物所采用的组份都是非常便宜的化学溶剂，降低成本；组合物制备方便，任何检验人员都可以简单的自行制备本专利技术组合物的化学配比，其样本准备远简单于采用电子检验方式中例如SSRM或SCM的电子设备，实现不需要物色和授权外包的供应商提供检验材料，便于进行PN结剖面轮廓失效检验，具有高成功率。【专利说明】蚀刻NPN掺杂区域形貌以进行失效检验的组合物及检验方法
本专利技术涉及一种半导体刻蚀工艺中反应气体的配比，具体涉及一种蚀刻NPN掺杂区域形貌以进行失效检验的组合物及检验方法。
技术介绍
PN结是半导体器件工作表现的核心。掺杂植入工艺和刻蚀去除工艺都会对P/N阱的剖面轮廓产生影响。目前，通过传统的失效分析(FA, Failure Analysis)方法难以有效地辨识PN结剖面轮廓失效(PN junction profile fail)的情况。现有技术中，传统的PN结剖面轮廓失效检验分析方法主要有化学检验和电子检验两种方式: 一、化学检验:在大多数的失效检验里都采用氢氟酸(HF)或化学液体Ml (该化学液体Ml包含有氢氟酸HF和硝酸HN03)进行失效分析。该化学检验方法中，利用氢氟酸和化学液体Ml进行结染色，从而实现P/N阱剖面轮廓的检验。但是在NPN型的MOS管中，通常源极的N+比较容易被染色分辨，而其本体(body)和漏极(drain)很难被染色，导致无法清晰辨识半导体器 件的本体(body)与漏极(drain)，使得该化学检验的方法无法达到令人满意的结果。二、电子检验:采用专用电子设备进行失效检验，例如扫描延展电阻显微镜(SSRM, scanning spreading resistance microscopy)或扫描电容显微镜(SCM, ScanningCapacity Microscopy)都可以实现清晰辨识半导体制备过程中的PN连接失效情况,但采用专用电子设备进行失效检验具有供应商源小、成本花费大、样品制备复杂的缺点。
技术实现思路
本专利技术提供一种蚀刻NPN掺杂区域形貌以进行失效检验的组合物及检验方法，便于清晰的对N/P/N结的剖面轮廓进行结染色，且在不同的刻蚀过程中具有稳定的表现。为实现上述目的，本专利技术提供一种有效蚀刻NPN掺杂区域形貌以找出失效原因的组合物，用于在PN结剖面轮廓失效检验中进行结染色，其特点是，该组合物包含:硝酸、氢氟酸、乙酸、水、五水硫酸铜；该组合物的摩尔比为: 硝酸:氢氟酸:乙酸:水:五水硫酸铜=2.9712:0.1734:7:5.18:0.08。—种利用上述组合物进行PN结剖面轮廓失效检验的方法，其特点是，该方法包含以下步骤: 步骤1、制备需要进行PN结剖面轮廓失效检验的半导体器件样品，使用抛光机将半导体器件样品剖面抛光，并停留在所需观察的剖面上； 步骤2、配制用于结染色的组合物，将硝酸、氢氟酸、乙酸、水和无水硫酸铜按摩尔比2.9712:0.1734:7:5.18:0.08进行调配后，倒入容器混合，不分倒入先后次序； 步骤3、采用组合物对半导体器件样品进行结染色，将半导体器件所需观察的剖面暴露在外，浸入配制好的组合物进行蚀刻，蚀刻完成后取出样品，并用流水对样品冲洗，最后用氮气将样品吹干净； 步骤4、观察半导体样品经过结染色的剖面。上述步骤2中配置组合物时，硝酸采用70%溶液。上述步骤2中配置组合物时，氢氟酸采用49%溶液。上述步骤3中采用组合物蚀刻半导体器件的时间为8~20秒。上述步骤3中蚀刻完成后的半导体器件采用流水冲洗时间为f 2分钟。本专利技术一种有效蚀刻NPN掺杂区域形貌以找出失效原因的组合物和现有技术中采用的PN结剖面轮廓失效检验分析方法相比，其优点在于，本专利技术组合物所采用的组份都是非常便宜的化学溶剂，降低成本； 本专利技术组合物制备方便，任何检验人员都可以简单的自行制备本专利技术组合物的化学配t匕，其样本准备远简单于采用电子检验方式中例如SSRM或SCM的电子设备，实现不需要物色和授权外包的供应商提供检验材料，便于进行PN结剖面轮廓失效检验； 本专利技术进行PN结剖面轮廓失效检验具有高成功率。【具体实施方式】以下说明本专利技术的具体实施例。本专利技术公开一种有效蚀刻NPN掺杂区域形貌以找出失效原因的组合物，用于在PN结剖面轮廓失效检验中进行结染色，该组合物包含硝酸(順03)、氢氟酸(HF)、乙酸(CH3C00H)、水(H20)、五水硫酸铜(CuSO4.5H20)。本实施例中制备的组合物的摩尔比为: 硝酸:氢氟酸:乙酸:水:五水硫酸铜=2.9712:0.1734:7:5.18:0.08。本实施例中，实际调配时，上述组合物的调配量具体为:硝酸:氢氟酸:乙酸:水:五水硫酸铜=130ml: 3ml:400ml:61ml:20g。其中，具体配置的时候是使用的70%的硝酸和49%的HF，其溶剂量已经换算在水的量里面了。本专利技术公开的组合物在对半导体器件进行结染色时，硝酸和氢氟酸在半导体器件的固体表面上进行下述电化学反应。其中乙酸作为缓冲溶剂(cushion solvent)。组合物中氢氟酸进行PN结染色的反应式如下: Si+ 6HF —H2SiF6 + 4H (+) +4e (-)(I) 组合物中氢氟酸与硝酸进行PN结染色的反应式如下: 2HN03+Si — Si02+H2 丨 +2N02 丨(2) 4HF+ SiO2 — SiF4 ? + 2H20(3) 在上述式(I)、(2)、(3)中，于阳极(N+)处硅Si被氧化到更高的价。同时于阴极(P)处，质子H ( + )与电子e (-)被还原,如式(4): 2H(+) +2e (-) — H2(4) 在组合物在半导体器件上进行上述反应的同时，铜离子Cu ( + )也进行还原反应并沉积在半导体器件的阴极，这大大加快了电化学反应速度，反应式如下: 2H(+)+2e(_) — H2(5) Cu (2+)+2 (-) — Cu(6)本专利技术组合物的主要技术特征是掺入铜离子作为杂质。原理:加入杂质铜可以提高溶液中P极和N极作为正负极的电势，从而提高反应速度，同时在不掺铜杂质的情况下，负极还原反应没有生成物产生，而掺铜以后还原反应会将铜离子还原成为固体铜覆盖在负极表面，这样作为负极的P极在NPN结构的中间层很容易被区别出来，从而使NPN器件的PN结容易被观察到，提高PN结剖面轮廓失效检验的成功率。 本专利技术还公开一种采用上述组合物进行PN结剖面轮廓失效检验的方法，该方法包含以下步骤: 步骤1、制备需要进行PN结剖面轮廓失效检验的半导体器件样品:使用抛光机(Polisher)将半导体器件样品剖面抛光，并停留在所需观察的剖面上，注意保证所需剖面的光滑干净。步骤2、配制用于结染色化学制剂组合物:使用量杯和天平，将硝酸(一般使用70%溶液)，氢氟酸(一般使用49%溶液)，乙酸，水和无水硫酸铜(固体)按比例130ml:3ml:400ml:61ml:本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种有效蚀刻NPN掺杂区域形貌以找出失效原因的组合物，用于在PN结剖面轮廓失效检验中进行结染色，其特征在于，该组合物包含：硝酸、氢氟酸、乙酸、水、五水硫酸铜；该组合物的摩尔比为：硝酸：氢氟酸：乙酸：水：五水硫酸铜=2.9712：0.1734：7：5.18：0.08。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：傅蓓芬，吴显欣，
申请(专利权)人：上海华虹宏力半导体制造有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31