[发明专利]用于砷化镓半导体的结染色溶液及其结染色方法

说明书

本发明提供一种用于砷化镓半导体的结染色溶液及其结染色方法，所述结染色溶液包括由重量比值为1.5～4的硫酸(H₂SO₄)和过氧化氢(H₂O₂)组成，并在40～60℃的温度范围下混合制成的第一溶液，以及由重量比值为0.5～7的柠檬酸(C₆H₈O₇)和过氧化氢(H₂O₂)组成，并在5～20℃的温度范围下混合制成的第二溶液。借此，利用第一溶液、第二溶液进行二次选择性蚀刻，以克服现有结染色溶液一次性蚀刻所导致的反应过激问题，并完成砷化镓半导体的结染色操作，且通过本发明结染色方法能够使砷化镓半导体的掺杂区域显现，并于光学显微镜与扫描式电子显微镜下皆可观测出明显轮廓，利于进行半导体的失效分析。

技术领域

本发明涉及半导体芯片制作技术领域，具体来说涉及用于砷化镓半导体的结染色溶液及其结染色方法。

背景技术

在制备半导体芯片的完整的硅片上，用不同的掺杂工艺使其一边形成N型半导体，另一边形成P型半导体，两种半导体的交界面附近区域形成的空间电荷区称为PN结(英语：PN junction，以下简称结)。PN结具有单向导电性，是电子技术中许多器件所利用的特性，例如半导体二极管、双极性晶体管的物质基础，因此，PN结的质量对器件特性影响很大。结深是检测PN结的重要参数之一，目前通过化学染色溶液显示PN结位置是常用且简便的检测方法。

一般硅半导体湿化学结染色中使用的药剂大多为氢氟酸(HF)与浓硝酸(HNO₃)，针对P型掺杂区、N型掺杂区与未掺杂区的硅基板进行氧化与蚀刻。因硅材料内所含的掺杂杂质不同，于化学溶剂内会有不同的蚀刻速度，蚀刻速度分别为：N型掺杂未掺杂P型掺杂，此现象称为＂选择性蚀刻＂。在氢氟酸与浓硝酸调配的溶液中，浓硝酸将硅氧化为二氧化硅并使氢氟酸将二氧化硅蚀刻带走。

值得注意的是，现有的氢氟酸与浓硝酸混合溶液用于砷化镓化合物半导体时，会因反应过于剧烈无法控制，导致样品过蚀刻与样品损毁等问题。若将氢氟酸与浓硝酸混合溶液的浓度降低进行砷化镓样品结染色也会因化合物半导体所使用的掺杂元素与硅半导体所使用的掺杂元素有所差异而无法产生选择性蚀刻导致失败，因此对于砷化镓化合物半导体的结染色分析一直无法进行。

发明内容

鉴于上述情况，本发明提供一种用于砷化镓半导体的结染色溶液及其结染色方法，以解决氢氟酸与浓硝酸混合溶液用于砷化镓反应过于剧烈导致无法完成掺杂制程失效分析的技术问题。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案是提供一种用于砷化镓半导体的结染色溶液，包括：第一溶液，包括重量比值为1.5～4的硫酸(H₂SO₄)和过氧化氢(H₂O₂)，所述第一溶液用以进行第一次选择性蚀刻；第二溶液，包括重量比值为0.5～7的柠檬酸(C₆H₈O₇)和过氧化氢(H₂O₂)，所述第二溶液用以进行第二次选择性蚀刻。

本发明的结染色溶液实施例中，硫酸(H₂SO₄)和过氧化氢(H₂O₂)重量比值为1.5。

本发明的结染色溶液实施例中，柠檬酸(C₆H₈O₇)和过氧化氢(H₂O₂)的重量比值为1。

本发明的结染色溶液实施例中，所述第一溶液的硫酸(H₂SO₄)和过氧化氢(H₂O₂)混合温度为40～60℃。