一种半导体结构的失效分析方法技术

本发明专利技术实施例涉及半导体技术领域，尤其涉及一种半导体结构的失效分析方法，用以通过简单的方法显现出半导体结构的结形貌，从而根据该结形貌对半导体结构进行失效分析。本发明专利技术实施例中，将待观察半导体放入预处理溶液中浸泡第一时长，以暴露待观察半导体的掺杂区，将暴露掺杂区的待观察半导体放入染色液中浸泡第二时长，染色液包括49％氢氟酸、70％硝酸和冰乙酸，49％氢氟酸、70％硝酸和冰乙酸的体积配比为1:20:7，确定染色之后的待观察半导体的每个掺杂区的有效掺杂表面，并确定待观察半导体的每个掺杂区是否有效。如此，则可通过浸泡工艺即可实现对掺杂区的染色处理，进而针对染色处理之后的半导体进行失效分析，操作方便简单。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术实施例涉及半导体
，尤其涉及一种半导体结构的失效分析方法。
技术介绍
金属氧化物半导体(Metal-Oxid-Semiconductor，简称MOS)晶体管是集成电路最常用到的基本半导体器件，因为MOS晶体管功耗低、易于集成、而且具有很好的工艺可控性。MOS晶体管组成的半导体包括多种类型，比如由单一类型的MOS晶体管所组成的半导体，以及由多种类型的MOS晶体管所组成的半导体。半导体的衬底中均通过掺杂离子注入的方式形成掺杂区。半导体失效通常是由该半导体的掺杂区失效导致的，因此，现有技术中通常通过一定的技术显现出掺杂区形貌，并通过掺杂区形貌来对该半导体结构的失效进行分析。掺杂区形貌的显现目前主要有扩展电阻技术(spreadingresistanceprofile,简称SRP)，二次离子质谱仪(TimeofFlightSecondaryIonMassSpectrometry，简称SIMS)测试以及化学溶液染色，由于化学溶液染色的低成本和易操作性，其广泛应用于半导体芯片生产和相关的检测，测试领域。化学溶液染色的原理是利用染色溶液对不同掺杂浓度区的基材腐蚀速率不一样，显现出掺杂区形貌。化学溶液染色过程需要先把失效的MOS晶体管切成薄片、然后用氢氟酸(化学表达式HF)混合物浸泡、最后用透射电子显微镜(Transmissionelectronmicroscope，简称TEM)观察。该方法中样品的制备过程相当复杂、而且薄片的厚度也有一定严格的要求。
技术实现思路
本专利技术实施例提供一种半导体结构的失效分析方法，用以通过简单的方法显现出半导体的掺杂区形貌，从而根据该掺杂区形貌对半导体进行失效分析。本专利技术实施例提供一种半导体结构的失效分析方法，包括以下步骤：将待观察半导体放入预处理溶液中浸泡第一时长，以暴露待观察半导体的掺杂区；将暴露掺杂区的待观察半导体放入染色液中浸泡第二时长，以便对待观察半导体的掺杂区进行染色；其中，染色液包括49％氢氟酸、70％硝酸和冰乙酸，49％氢氟酸、70％硝酸和冰乙酸的体积配比为1:20:7；确定染色之后的待观察半导体的每个掺杂区的有效掺杂表面；根据每个掺杂区的有效掺杂表面，确定待观察半导体的每个掺杂区是否有效。优选地，将暴露掺杂区的待观察半导体放入染色液中浸泡第二时长之后，确定染色之后的待观察半导体的每个掺杂区的有效掺杂表面之前，还包括：确定出染色之后的待观察半导体的每个掺杂区；其中，进行染色之后的待观察半导体的不同掺杂浓度的掺杂区被染色液腐蚀的深度不同，不同掺杂浓度的掺杂区之间呈现台阶状，每一个台阶面对应一个掺杂区。优选地，确定染色之后的待观察半导体的每个掺杂区的有效掺杂表面，具体包括：针对每个掺杂区，根据掺杂区被染色液腐蚀的结形貌，确定染色之后的待观察半导体的每个掺杂区的有效掺杂表面；其中，每个掺杂区的有效掺杂表面的腐蚀深度大于掺杂区的未进行有效掺杂的表面的腐蚀深度。优选地，根据每个掺杂区的有效掺杂表面，确定待观察半导体的每个掺杂区是否有效，具体是指：针对每个掺杂区，若掺杂区的有效掺杂表面的面积不符合预设要求或者有效掺杂表面的形状不符合预设要求，则确定掺杂区失效。优选地，确定染色之后的待观察半导体的每个掺杂区的有效掺杂表面，具体包括：通过光学显微镜，或者扫描式电子显微镜对染色之后的待观察半导体的每个掺杂区的表面进行观察，确定出染色之后的待观察半导体的每个掺杂区的有效掺杂表面。优选地，待观察半导体包括多种不同类型的MOS管；掺杂区包括阱区、轻掺杂区和重掺杂区，其中，阱区的掺杂浓度小于轻掺杂区的掺杂浓度，轻掺杂区的掺杂浓度小于重掺杂区的掺杂浓度。优选地，待观察半导体包括单一类型的MOS管；掺杂区包括浅掺杂区、阱区和重掺杂区，其中，浅掺杂区的掺杂浓度小于阱区的掺杂浓度，阱区的掺杂浓度小于重掺杂区的掺杂浓度。优选地，将待观察半导体放入预处理溶液中浸泡第一时长，以暴露待观察半导体的掺杂区，具体包括：将待观察半导体放入预处理溶液中浸泡第一时长，以通过预处理溶液去除覆盖于待观察半导体的掺杂区之上的介质层，以使覆盖于介质层以上的金属层和钝化层脱落，暴露待观察半导体的掺杂区。优选地，预处理溶液为49％的氢氟酸。优选地，第一时长为10-20分钟；第二时长为15-20秒，或第二时长为20-25秒。本专利技术实施例中，将待观察半导体放入预处理溶液中浸泡第一时长，以暴露待观察半导体的掺杂区；将暴露掺杂区的待观察半导体放入染色液中浸泡第二时长，以便对待观察半导体的掺杂区进行染色；其中，染色液包括49％氢氟酸、70％硝酸和冰乙酸，49％氢氟酸、70％硝酸和冰乙酸的体积配比为1:20:7；确定染色之后的待观察半导体的每个掺杂区的有效掺杂表面；根据每个掺杂区的有效掺杂表面，确定待观察半导体的每个掺杂区是否有效。如此，则可通过浸泡工艺即可实现对掺杂区的染色处理，进而针对染色处理之后的半导体进行失效分析，操作方便简单。进一步，由于本专利技术实施例中染色液的体积配比为1:20:7的49％氢氟酸、70％硝酸和冰乙酸，因此，染色之后的半导体中可显现出每个掺杂区完整的形貌，进而可判断出每个掺杂区是否有效。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简要介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术实施例所适用的一种半导体结构示意图；图2为本专利技术实施例提供的另一种半导体结构示意图；图3为本专利技术实施例提供一种半导体结构的失效分析方法流程示意图；图4a为图1所示的半导体结构在预处理溶液中浸泡第一时长之后的半导体结构示意图；图4b为图4a所示的半导体结构染色之后的结构示意图；图4c为图4b中从A向所看到的半导体结构示意图；图4d为图4c中存在未进行有效掺杂的表面的结构示意图；图5a为图2所示的半导体结构在预处理溶液中浸泡第一时长之后的半导体结构示意图；图5b为图5a所示的半导体结构染色之后的结构示意图；图5c为图5b中从B向所看到的半导体结构示意图；图5d为图5c中存在未进行有效掺杂的表面的结构示意图。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。图1示例性示出了本专利技术实施例所适用的一种包括多种类型MOS管的半导体结构示意图。如图1所示，半导体结构从底部至上依次为衬底101、介质层106、栅极105、金属层107、钝化层108。其中，该半导体结构的衬底中包括多个不同类型的MOS晶体管。衬底101中包括掺杂区，掺杂区包括第一阱区104、第一重掺杂区103、第一轻掺杂区102，还包括第二阱区204、第二重掺杂区203、第二轻掺杂区202。不同的MOS管之间通过MOS管间隔区109进行间隔，MOS管间隔区109可为二氧化硅。图1中，优选地，第一阱区104可为P型阱区，此时第一重掺杂区为N+重掺杂区，第一轻掺杂区为N型轻掺杂区，第二阱区204可为N型阱区，此时第二重掺杂区为P+重掺杂区，第二轻掺杂区为P型本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种半导体结构的失效分析方法，其特征在于，包括以下步骤：将待观察半导体放入预处理溶液中浸泡第一时长，以暴露所述待观察半导体的掺杂区；将暴露所述掺杂区的所述待观察半导体放入染色液中浸泡第二时长，以便对所述待观察半导体的掺杂区进行染色；其中，所述染色液包括49％氢氟酸、70％硝酸和冰乙酸，所述49％氢氟酸、70％硝酸和冰乙酸的体积配比为1:20:7；确定染色之后的所述待观察半导体的每个所述掺杂区的有效掺杂表面；根据每个所述掺杂区的所述有效掺杂表面，确定所述待观察半导体的每个所述掺杂区是否有效。

【技术特征摘要】
1.一种半导体结构的失效分析方法，其特征在于，包括以下步骤：将待观察半导体放入预处理溶液中浸泡第一时长，以暴露所述待观察半导体的掺杂区；将暴露所述掺杂区的所述待观察半导体放入染色液中浸泡第二时长，以便对所述待观察半导体的掺杂区进行染色；其中，所述染色液包括49％氢氟酸、70％硝酸和冰乙酸，所述49％氢氟酸、70％硝酸和冰乙酸的体积配比为1:20:7；确定染色之后的所述待观察半导体的每个所述掺杂区的有效掺杂表面；根据每个所述掺杂区的所述有效掺杂表面，确定所述待观察半导体的每个所述掺杂区是否有效。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将暴露所述掺杂区的所述待观察半导体放入染色液中浸泡第二时长之后，所述确定染色之后的所述待观察半导体的每个所述掺杂区的有效掺杂表面之前，还包括：确定出染色之后的所述待观察半导体的每个所述掺杂区；其中，进行染色之后的所述待观察半导体的不同掺杂浓度的所述掺杂区被所述染色液腐蚀的深度不同，不同掺杂浓度的所述掺杂区之间呈现台阶状，每一个台阶面对应一个掺杂区。3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述确定染色之后的所述待观察半导体的每个所述掺杂区的有效掺杂表面，具体包括：针对每个所述掺杂区，根据所述掺杂区被所述染色液腐蚀的结形貌，确定染色之后的所述待观察半导体的每个所述掺杂区的有效掺杂表面；其中，每个所述掺杂区的有效掺杂表面的腐蚀深度大于所述掺杂区的未进行有效掺杂的表面的腐蚀深度。4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述根据每个所述掺杂区的所述有效掺杂表面，确定所述待观察半导体的每个所述掺杂区是否有效，具体是指：针对每个...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹婷，
申请(专利权)人：北大方正集团有限公司，深圳方正微电子有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11