半导体器件的评价方法技术

提供以良好的再现性进行半导体器件扩散层区域的形状评价的技术。把铝电极５、７分别连接到Ｐ型硅衬底４和Ｎ型扩散层区域６后，使Ｐ型硅衬底４和Ｎ型扩散层区域６的剖面分别显露出来。其次，把铝电极５和白金电极１共同连接到直流电源３ａ的阴极一端，把铝电极７连接到直流电源３ａ的阳极一端。其次，把上述样品浸入酒精及氢氟酸的混合溶液２中，用直流电源３ａ施加高于临界电压的电压。（*该技术在2017年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及对于在半导体衬底内形成的扩散层区域的形状进行评价的技术。因为半导体器件的一个构成要素，即扩散层，对晶体管的特性有很大影响，所以，了解其二维或三维结构是重要的。作为对扩散层区域形状进行评价的技术例子，有用Sirtl刻蚀剂对劈开的样品(河东田隆编著，《半导体评价技术》第136，137页，产业图书，1989年)进行预处理而显现的扩散层通过扫描电子显微镜(SEM)进行评价的方法。这种方法利用Sirtl刻蚀剂对硅的腐蚀速率依赖于硅中杂质浓度的性质，即杂质浓度越高越容易被腐蚀的性质。当利用该方法时，能够使杂质浓度大于1019个原子/cm3的扩散层区域显现出来。但是，在最尖端的半导体器件中，为了使电场平缓，在半导体衬底内形成低杂质浓度扩散层区域的情况正在增多，因为在上述Sirtl腐蚀溶剂的预处理中不能使这样低浓度扩散层区域显现出来，所以，存在着不能对扩散层区域的形状进行高精度评价的问题。此外，在进行Sirtl腐蚀剂的预处理的情况下，一般作为层间绝缘膜而采用的氧化硅膜大多也被腐蚀掉，因此存在着难于以良好的再现性对半导体器件的整体结构进行评价的问题。本专利技术就是为了消除上述问题而提出来的，其目的在于提供一种能够以良好的再现性对半导体衬底内形成的扩散层区域的形状进行评价的技术。与本专利技术有关的半导体器件评价方法的特征在于，备有(a)把具有N型第1区域和P型第2区域的半导体器件浸入氢氟酸及酒精的混合溶液中，至少使第1区域暴露出来的工序；以及(b)使第1区域对混合溶液处于高电位的工序，而该混合溶液对第2区域处于高电位或同电位。在工序(a)中，希望第2区域也显露出来。此外，希望第1区域为半导体衬底，第2区域为扩散层区域；进而备有(c)使半导体衬底在扩散层区域与混合溶液之间薄膜化的工序。在工序(b)中，希望第2区域对混合溶液处于低电位。还有，与本专利技术有关的另一半导体器件评价方法备有(a)把N型第1区域和P型第2区域都显露出来的半导体器件浸入金属离子溶液的工序；以及(b)使第2区域对金属离子溶液处于低电位的工序，该金属离子溶液对第1区域处于低电位或同电位。在工序(b)中，希望第1区域对金属离子溶液处于高电位。附图说明图1是表示与本专利技术实施例1有关的半导体器件评价方法的剖面图；图2是表示与本专利技术实施例1有关的半导体器件评价方法的剖面图；图3是表示与本专利技术实施例2有关的半导体器件评价方法的剖面图；图4是表示与本专利技术实施例2有关的半导体器件评价方法的剖面图；图5是表示与本专利技术实施例3有关的半导体器件评价方法的剖面图；图6是表示与本专利技术实施例3有关的半导体器件评价方法的剖面图；图7是表示与本专利技术实施例4有关的半导体器件评价方法的剖面图；图8是表示与本专利技术实施例4有关的半导体器件评价方法的剖面图；图9是表示与本专利技术实施例5有关的半导体器件评价方法的剖面图；图10是表示与本专利技术实施例6有关的半导体器件评价方法的剖面图；图11是表示与本专利技术实施例6有关的半导体器件评价方法的剖面图。实施例1首先，说明使扩散层区域显现的原理。当在氢氟酸和酒精的混合溶液(下面，记为“刻蚀剂”)中使硅阳极化时，产生形成多孔硅的反应或硅受到电解抛光的反应。多孔硅的形成反应如下·(λ＜2，h空穴，e电子)硅的电解抛光反应如下·(λ＜4，h空穴，e电子)··在这里无论是多孔硅的形式反应或者是硅的电解抛光反应都与硅阳极化时所加电压有关，并且存在着一个临界电压。即，当施加的电压高于临界电压时，发生硅电解抛光反应；施加低电压时，发生多孔硅的形成反应。还有，该临界电压依赖于硅的杂质浓度，杂质浓度越低，临界电压就越高。例如，把在P型硅衬底内形成了N型扩散层区域的样品浸入混合刻蚀剂中，施加高于临界电压的直流电压使N型扩散层区域相对P型硅衬底及混合刻蚀剂为高电位。于是，N型扩散层区域起到阳极的作用，因为提供空穴而被电解抛光；但是，P型硅衬底不起到阳极的作用因而未被电解抛光。因此，能够借助于有无电解抛光而使N型扩散层区域显现出来。图1是表示与本专利技术实施例1有关的半导体器件评价方法的剖面图。首先，在P型硅衬底4内形成了N型扩散层区域6以后，例如，把氧化硅膜沉积到P型硅衬底4上及N型扩散层区域6上以形成层间绝缘膜8，有选择地将该层间绝缘膜8开口。此后，形成铝电极5及7，使之分别连接到P型硅衬底4及N型扩散层区域6上。此后，使P型硅衬底4及N型扩散层区域6的剖面分别显露出来从而完成样品。其次，把连接到P型硅衬底4上的铝电极5以及安置在混合腐蚀剂(例如，可采用酒精及氢氟酸的混合溶液)2中的白金电极1共同连接到直流电源3a的阴极一端上，把连接到N型扩散层区域6上的铝电极7连接到直流电源3a的阳极一端上。其次，把该样品中显露P型硅衬底4及N型扩散层区域6的剖面部分浸入混合腐蚀剂2中，借助于直流电源3a施加高于临界电压的电压。于是，N型扩散层区域6起到阳极的作用，且被电解抛光；与此相反，因为在P型硅衬底4内形成的PN结已被直流电源3a加了反向偏置电压，所以，P型硅衬底4不起到阳极的作用，故未被电解抛光。因而，借助于有无电解抛光可以使N型扩散层区域6显现，借助于用SEM等观察经本处理后的样品剖面、能够对N型扩散层区域6进行二维形状评价。还有，当把高于临界电压的高电压加到N型扩散层区域6上时，可以使低浓度的扩散区域显现，所以，能够进行用过去技术所不能进行的低浓度N型扩散层区域形状的评价。进而，因为这时酒精起到缓冲剂的作用，故能抑制层间绝缘膜8与氢氟酸的化学反应，进而，因为由作为绝缘物的氧化硅膜构成的层间绝缘膜8对电解反应没有贡献，所以房间绝缘膜8的腐蚀量比过去的方法少，这对于进行扩散层区域的形状评价是很合适的。上面虽然对于在P型硅衬底4内形成N型扩散层区域6的样品作了描述；但是，如图2所示，对于在N型硅衬底10内形成P型扩散层区域11的样品，也连接直流电源3b，使N型硅衬底10对混合腐蚀剂2及P型扩散层区域11为高电位，由于露出剖面的样品产生电解抛光反应、所以能够对P型扩散层区域11的二维形状进行评价。实施例2在实施例1中，示出了对露出剖面的样品进行二维形状评价的方法，但是，为了进行更加合适的评价，也能够进行三维的形状评价。图3是表示与本专利技术实施例2有关的半导体器件评价方法的剖面图。首先，在N型硅衬底10内形成了P型扩散层区域11以后，例如，把氧化硅膜沉积到N型硅衬底10上及P型扩散层区域11上形成层间绝缘膜8，有选择地对该层间绝缘膜8开口。此后，形成铝电极5及7，使之分别连接到N型硅衬底10及P型扩散层区域11上。其次，借助于对位于P型扩散层区域11正下方区域内的N型硅衬底10的抛光形成N型硅衬底10的薄膜化区域9从而完成样品。再者，在本实施例2中，不必要显露P型扩散层区域11。其次，把连接到P型扩散层区域11上的铝电极7以及安置在混合腐蚀剂2中的白金电极1共同连接到直流电源3b的阴极一端，把连接到N型硅衬底10上的铝电极5连接到直流电源3b的阳极一端。此后，把包括该样品中薄膜化区域9及P型扩散层区域11的N型硅衬底10浸入混合腐蚀剂2中，借助于直流电源3b施加高于临界电压的电压。图4是表示这种反应后样品状态的剖面图。与实施例1相同，N型硅衬底10起到阳极的作用，因而被电解抛本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种半导体器件的评价方法，其特征在于，备有：（ａ）把具有Ｎ型第１区域和Ｐ型第２区域的半导体器件浸入氢氟酸及酒精的混合溶液中，至少使所述第１区域显露出来的工序；以及（ｂ）使所述第１区域对所述混合溶液为高电位的工序，而该混合溶液对所述第 ２区域为高电位或同电位。

【技术特征摘要】
JP 1997-1-7 000563/971.一种半导体器件的评价方法，其特征在于，备有(a)把具有N型第1区域和P型第2区域的半导体器件浸入氢氟酸及酒精的混合溶液中，至少使所述第1区域显露出来的工序；以及(b)使所述第1区域对所述混合溶液为高电位的工序，而该混合溶液对所述第2区域为高电位或同电位。2.根据权利要求1中所述的半导体器件的评价方法，其特征在于在所述工序(a)中，使所述第2区域也显露出来。3.根据权利要求1中所述的半导体器件的评价方法，其特征在于所述第1区域为半导体衬底，所述第2区域为扩散层区域；所述评价...

【专利技术属性】
技术研发人员：前田一史，
申请(专利权)人：三菱电机株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]