專利名稱：功率mos中esd pn結(jié)的輪廓顯現(xiàn)溶液及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體器件測(cè)試技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及功率MOS中ESD PN結(jié)的輪廓顯現(xiàn)溶液及方法。
背景技術(shù)：
在制造工藝和最終系統(tǒng)應(yīng)用過(guò)程中，集成電路可能出現(xiàn)靜電放電 (electrostatics discharge,ESD)現(xiàn)象。ESD現(xiàn)象通常引起高電壓電位的放電(一般幾千伏)而導(dǎo)致短期(一般100ns)的高電流(幾安培)脈沖，這會(huì)破壞在當(dāng)前集成電路中存在的脆弱器件，造成系統(tǒng)的功能失效。因而，對(duì)集成電路來(lái)說(shuō)ESD防護(hù)是必不可少的。目前改進(jìn)的金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管(metal oxide semiconductor fieldeffect transistor，M0SFET)通常形成電保護(hù)(electrical protection)結(jié)構(gòu)以防止靜電積累和放電。例如，在柵極和源極之間增加電阻以提供ESD防護(hù)。此外，如圖1所示， 還有一些功率MOS在柵極11和源極12之間形成多個(gè)PN結(jié)13以提供ESD防護(hù)。這種功率 MOS中ESD PN結(jié)的工藝是十分重要的，通常需要進(jìn)行失效分析。失效分析在半導(dǎo)體器件測(cè)試技術(shù)領(lǐng)域起著很重要的作用，它加快了器件性能優(yōu)化的步伐并減少了集成電路的成本。其中，一種重要的失效分析方法便是使用掃描電子顯微鏡(scanning electron microscope, SEM)對(duì)器件的微觀結(jié)構(gòu)進(jìn)行觀測(cè)。因此，若要對(duì)功率 MOS中的ESD PN結(jié)進(jìn)行失效分析，如何清晰地顯現(xiàn)PN結(jié)的輪廓以更容易進(jìn)行辨認(rèn)就顯得尤其重要。在現(xiàn)有技術(shù)中通常使用基于HF溶液和HNO3溶液的輪廓顯現(xiàn)溶液來(lái)顯現(xiàn)結(jié)的輪廓。例如，使用質(zhì)量百分比濃度為49%的HF溶液、質(zhì)量百分比濃度為70%的HNO3溶液以及質(zhì)量百分比濃度為98%的CH3COOH溶液以1 2 12的體積配比而制成的輪廓顯現(xiàn)溶液。然而，實(shí)驗(yàn)表明，當(dāng)把傳統(tǒng)的輪廓顯現(xiàn)溶液應(yīng)用到功率MOS中的ESD PN結(jié)時(shí)，結(jié)的輪廓并不能得到清晰的顯現(xiàn)。圖2顯示了對(duì)圖1所示的功率MOS使用現(xiàn)有技術(shù)的輪廓顯現(xiàn)溶液后用SEM觀測(cè)得到的實(shí)驗(yàn)結(jié)果示意圖，其中圖1所示的功率MOS采用的是0. 35 μ m工藝。 可以看出，從圖2中完全無(wú)法辨別出功率MOS中ESD PN結(jié)的輪廓。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供功率MOS中ESD PN結(jié)的輪廓顯現(xiàn)溶液及方法，以解決現(xiàn)有的輪廓顯現(xiàn)溶液無(wú)法清楚地顯現(xiàn)功率MOS中ESD PN結(jié)的輪廓問(wèn)題。本發(fā)明提供了一種功率MOS中ESD PN結(jié)的輪廓顯現(xiàn)溶液，其包括質(zhì)量百分比濃度為49 %的HF溶液和質(zhì)量百分比濃度為70 %的HNO3溶液，所述HF溶液和所述HNO3溶液的體積配比范圍為1 300 5 100。在上述功率MOS中ESD PN結(jié)的輪廓顯現(xiàn)溶液中，所述體積配比為1 200。本發(fā)明還提供了一種利用上述功率MOS中ESD PN結(jié)的輪廓顯現(xiàn)溶液的功率MOS 中ESD PN結(jié)的輪廓顯現(xiàn)方法，其包括以下步驟步驟1，提供所述輪廓顯現(xiàn)溶液和待測(cè)樣品；步驟2，將所述待測(cè)樣品在所述輪廓顯現(xiàn)溶液中浸泡預(yù)定的時(shí)間；步驟3，用去離子水沖洗所述待測(cè)樣品并吹干。在上述功率MOS中ESD PN結(jié)的輪廓顯現(xiàn)方法中，所述預(yù)定的時(shí)間范圍為2 30秒。在上述功率MOS中ESD PN結(jié)的輪廓顯現(xiàn)方法中，所述預(yù)定的時(shí)間為15秒。在上述功率MOS中ESD PN結(jié)的輪廓顯現(xiàn)方法中，在步驟3之后還包括使用SEM觀測(cè)所述待測(cè)樣品。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供的功率MOS中ESD PN結(jié)的輪廓顯現(xiàn)溶液及方法， 通過(guò)使用質(zhì)量百分比濃度為49%的HF溶液和質(zhì)量百分比濃度為70%的HN03溶液以 1 300 5 100的體積配比制成輪廓顯現(xiàn)溶液，并將待測(cè)樣品在該輪廓顯現(xiàn)溶液中浸泡預(yù)定的時(shí)間，該輪廓顯現(xiàn)溶液與N+區(qū)域反應(yīng)而對(duì)P+區(qū)域損傷較少，從而清晰地顯現(xiàn)了功率MOS中ESD PN結(jié)的輪廓。此外，該輪廓顯現(xiàn)方法簡(jiǎn)單而容易操作，且能提供帶有較少損傷的輪廓，以便于器件的后續(xù)SEM分析。


圖1為功率MOS中使用PN結(jié)進(jìn)行ESD防護(hù)的示意圖；圖2為對(duì)圖1所示的功率MOS使用現(xiàn)有技術(shù)的輪廓顯現(xiàn)溶液后用SEM觀測(cè)得到的實(shí)驗(yàn)結(jié)果示意圖；圖3為對(duì)圖1所示的功率MOS使用本發(fā)明的輪廓顯現(xiàn)溶液后用SEM觀測(cè)得到的實(shí)驗(yàn)結(jié)果示意圖。
具體實(shí)施例方式為使本發(fā)明的目的、特征更明顯易懂，下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式
作進(jìn)一步的說(shuō)明。在背景技術(shù)中已經(jīng)提及，傳統(tǒng)的輪廓顯現(xiàn)溶液應(yīng)用到功率MOS中的ESDPN結(jié)時(shí)，結(jié)的輪廓并不能得到清晰的顯現(xiàn)。本發(fā)明的功率MOS中ESD PN結(jié)的輪廓顯現(xiàn)溶液包括質(zhì)量百分比濃度為49%的 HF溶液和質(zhì)量百分比濃度為70%的HNO3溶液，該HF溶液和HNO3溶液的體積配比范圍為1 300 5 100。其中，HNO3作為氧化劑(oxidizing agent)，而HF作為配位劑 (complexing agent) 0氧化劑將硅反應(yīng)成氧化硅，而配位劑與氧化硅進(jìn)行反應(yīng)。該輪廓顯現(xiàn)溶液為N型輪廓顯現(xiàn)溶液，制成的輪廓顯現(xiàn)溶液與N+區(qū)域反應(yīng)而對(duì)P+區(qū)域損傷較少，這就使得N+區(qū)域和P+區(qū)域之間產(chǎn)生明顯的高度差，進(jìn)而能夠清晰地顯現(xiàn)功率MOS中ESD PN 結(jié)的輪廓。下面，對(duì)使用上述輪廓顯現(xiàn)溶液的功率MOS中ESD PN結(jié)的輪廓顯現(xiàn)方法進(jìn)行描述。具體地，使用該輪廓顯現(xiàn)溶液對(duì)圖1所示的功率MOS進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。該輪廓顯現(xiàn)方法包括以下步驟步驟1，提供所述輪廓顯現(xiàn)溶液和待測(cè)樣品。在本實(shí)施例中，質(zhì)量百分比濃度為 49%的HF溶液和質(zhì)量百分比濃度為70%的HNO3溶液的體積配比選擇為1 200。步驟2，將所述待測(cè)樣品在所述輪廓顯現(xiàn)溶液中浸泡預(yù)定的時(shí)間。其中，該預(yù)定的時(shí)間可以為2 30秒，這是由于時(shí)間太短則無(wú)法取得較好的顯現(xiàn)效果，而時(shí)間太長(zhǎng)則容易
4造成對(duì)樣品的損壞。在本實(shí)施例中，將預(yù)定的時(shí)間選擇為15秒。步驟3，用去離子水沖洗所述待測(cè)樣品并吹干。可以看出，該輪廓顯現(xiàn)方法簡(jiǎn)單而容易操作。在步驟3之后可以使用SEM觀測(cè)該待測(cè)樣品，得到如圖3所示的實(shí)驗(yàn)結(jié)果示意圖。這里，待測(cè)樣品的尺寸大小必須滿足SEM的觀測(cè)要求。從圖3中可以清晰地辨別出功率MOS中ESDPN結(jié)的輪廓。此外，該輪廓的損傷很少，方便了后續(xù)SEM分析。綜上所述，本發(fā)明提供的功率MOS中ESD PN結(jié)的輪廓顯現(xiàn)溶液及方法，通過(guò)使用質(zhì)量百分比濃度為49%的HF溶液和質(zhì)量百分比濃度為70%的HN03溶液以1 300 5 100的體積配比制成輪廓顯現(xiàn)溶液，并將待測(cè)樣品在該輪廓顯現(xiàn)溶液中浸泡預(yù)定的時(shí)間，該輪廓顯現(xiàn)溶液與N+區(qū)域反應(yīng)而對(duì)P+區(qū)域損傷較少，從而清晰地顯現(xiàn)了功率MOS中 ESD PN結(jié)的輪廓。此外，該輪廓顯現(xiàn)方法簡(jiǎn)單而容易操作，且能提供帶有較少損傷的輪廓， 以便于器件的后續(xù)SEM分析。顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對(duì)本發(fā)明進(jìn)行各種改動(dòng)和變型而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。這樣，倘若本發(fā)明的這些修改和變型屬于本發(fā)明權(quán)利要求及其等同技術(shù)的范圍之內(nèi)，則本發(fā)明也意圖包含這些改動(dòng)和變型在內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種功率MOS中ESD PN結(jié)的輪廓顯現(xiàn)溶液，其特征在于，包括質(zhì)量百分比濃度為 49%的HF溶液和質(zhì)量百分比濃度為70%的HNO3溶液，所述HF溶液和所述HNO3溶液的體積配比范圍為1 300 5 100。
2.如權(quán)利要求1所述的功率MOS中ESDPN結(jié)的輪廓顯現(xiàn)溶液，其特征在于，所述體積配比為1 200。
3.一種利用權(quán)利要求1所述的功率MOS中ESD PN結(jié)的輪廓顯現(xiàn)溶液的功率MOS中ESD PN結(jié)的輪廓顯現(xiàn)方法，其特征在于，包括以下步驟步驟1，提供所述輪廓顯現(xiàn)溶液和待測(cè)樣品；步驟2，將所述待測(cè)樣品在所述輪廓顯現(xiàn)溶液中浸泡預(yù)定的時(shí)間；步驟3，用去離子水沖洗所述待測(cè)樣品并吹干。
4.如權(quán)利要求3所述的功率MOS中ESDPN結(jié)的輪廓顯現(xiàn)方法，其特征在于，所述預(yù)定的時(shí)間范圍為2 30秒。
5.如權(quán)利要求4所述的功率MOS中ESDPN結(jié)的輪廓顯現(xiàn)方法，其特征在于，所述預(yù)定的時(shí)間為15秒。
6.如權(quán)利要求3所述的功率MOS中ESDPN結(jié)的輪廓顯現(xiàn)方法，其特征在于，在步驟3 之后還包括使用SEM觀測(cè)所述待測(cè)樣品。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種功率MOS中ESD PN結(jié)的輪廓顯現(xiàn)溶液及方法，通過(guò)使用質(zhì)量百分比濃度為49％的HF溶液和質(zhì)量百分比濃度為70％的HNO3溶液以1∶300～5∶100的體積配比制成輪廓顯現(xiàn)溶液，并將待測(cè)樣品在該輪廓顯現(xiàn)溶液中浸泡預(yù)定的時(shí)間，該輪廓顯現(xiàn)溶液與N+區(qū)域反應(yīng)而對(duì)P+區(qū)域損傷較少，從而清晰地顯現(xiàn)了功率MOS中ESD PN結(jié)的輪廓。此外，該輪廓顯現(xiàn)方法簡(jiǎn)單而容易操作，且能提供帶有較少損傷的輪廓，以便于器件的后續(xù)SEM分析。
文檔編號(hào)G01N1/28GK102192850SQ20101012890
公開日2011年9月21日 申請(qǐng)日期2010年3月19日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月19日
發(fā)明者余萍, 洪春雷, 范啟義 申請(qǐng)人:中芯國(guó)際集成電路制造(上海)有限公司, 成都成芯半導(dǎo)體制造有限公司