[发明专利]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

说明书

技术领域

本发明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。

背景技术

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M1（该化学液体M1包含有氢氟酸HF和硝酸HNO3）进行失效分析。该化学检验方法中，利用氢氟酸和化学液体M1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，Scanning Capacity 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。

发明内容

本发明提供一种蚀刻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，本发明提供一种有效蚀刻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。

一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1~2分钟。

本发明一种有效蚀刻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，本发明组合物所采用的组份都是非常便宜的化学溶剂，降低成本；

本发明组合物制备方便，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；

本发明进行PN结剖面轮廓失效检验具有高成功率。

具体实施方式

以下说明本发明的具体实施例。

本发明公开一种有效蚀刻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（HNO₃）、氢氟酸（HF）、乙酸（CH₃COOH）、水（H₂O）、五水硫酸铜（CuSO₄.5H₂O）。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。