CN102192850B - 功率mos中esd pn结的轮廓显现溶液及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种功率MOS中ESD PN结的轮廓显现溶液及方法，通过使用质量百分比浓度为49％的HF溶液和质量百分比浓度为70％的HNO3溶液以1∶300～5∶100的体积配比制成轮廓显现溶液，并将待测样品在该轮廓显现溶液中浸泡预定的时间，该轮廓显现溶液与N+区域反应而对P+区域损伤较少，从而清晰地显现了功率MOS中ESD PN结的轮廓。此外，该轮廓显现方法简单而容易操作，且能提供带有较少损伤的轮廓，以便于器件的后续SEM分析。

Description

功率MOS中ESD PN结的轮廓显现溶液及方法
技术领域
本发明涉及半导体器件测试技术领域，特别涉及功率MOS中ESD PN结的轮廓显现溶液及方法。
背景技术
在制造工艺和最终系统应用过程中，集成电路可能出现静电放电(electrostatics discharge，ESD)现象。ESD现象通常引起高电压电位的放电(一般几千伏)而导致短期(一般100ns)的高电流(几安培)脉冲，这会破坏在当前集成电路中存在的脆弱器件，造成系统的功能失效。因而，对集成电路来说ESD防护是必不可少的。
目前改进的金属氧化物半导体场效应晶体管(metal oxide semiconductor fieldeffect transistor，MOSFET)通常形成电保护(electrical protection)结构以防止静电积累和放电。例如，在栅极和源极之间增加电阻以提供ESD防护。此外，如图1所示，还有一些功率MOS在栅极11和源极12之间形成多个PN结13以提供ESD防护。这种功率MOS中ESD PN结的工艺是十分重要的，通常需要进行失效分析。
失效分析在半导体器件测试技术领域起着很重要的作用，它加快了器件性能优化的步伐并减少了集成电路的成本。其中，一种重要的失效分析方法便是使用扫描电子显微镜(scanning electron microscope，SEM)对器件的微观结构进行观测。因此，若要对功率MOS中的ESD PN结进行失效分析，如何清晰地显现PN结的轮廓以更容易进行辨认就显得尤其重要。在现有技术中通常使用基于HF溶液和HNO3溶液的轮廓显现溶液来显现结的轮廓。例如，使用质量百分比浓度为49％的HF溶液、质量百分比浓度为70％的HNO3溶液以及质量百分比浓度为98％的CH3COOH溶液以1∶2∶12的体积配比而制成的轮廓显现溶液。然而，实验表明，当把传统的轮廓显现溶液应用到功率MOS中的ESD PN结时，结的轮廓并不能得到清晰的显现。图2显示了对图1所示的功率MOS使用现有技术的轮廓显现溶液后用SEM观测得到的实验结果示意图，其中图1所示的功率MOS采用的是0.35μm工艺。可以看出，从图2中完全无法辨别出功率MOS中ESD PN结的轮廓。
发明内容
本发明的目的在于提供功率MOS中ESD PN结的轮廓显现溶液及方法，以解决现有的轮廓显现溶液无法清楚地显现功率MOS中ESD PN结的轮廓问题。
本发明提供了一种功率MOS中ESD PN结的轮廓显现溶液，其包括质量百分比浓度为49％的HF溶液和质量百分比浓度为70％的HNO3溶液，所述HF溶液和所述HNO3溶液的体积配比范围为1∶300～5∶100。
在上述功率MOS中ESD PN结的轮廓显现溶液中，所述体积配比为1∶200。
本发明还提供了一种利用上述功率MOS中ESD PN结的轮廓显现溶液的功率MOS中ESD PN结的轮廓显现方法，其包括以下步骤：步骤1，提供所述轮廓显现溶液和待测样品；步骤2，将所述待测样品在所述轮廓显现溶液中浸泡预定的时间；步骤3，用去离子水冲洗所述待测样品并吹干。
在上述功率MOS中ESD PN结的轮廓显现方法中，所述预定的时间范围为2～30秒。
在上述功率MOS中ESD PN结的轮廓显现方法中，所述预定的时间为15秒。
在上述功率MOS中ESD PN结的轮廓显现方法中，在步骤3之后还包括使用SEM观测所述待测样品。
与现有技术相比，本发明提供的功率MOS中ESD PN结的轮廓显现溶液及方法，通过使用质量百分比浓度为49％的HF溶液和质量百分比浓度为70％的HNO3溶液以1∶300～5∶100的体积配比制成轮廓显现溶液，并将待测样品在该轮廓显现溶液中浸泡预定的时间，该轮廓显现溶液与N+区域反应而对P+区域损伤较少，从而清晰地显现了功率MOS中ESD PN结的轮廓。此外，该轮廓显现方法简单而容易操作，且能提供带有较少损伤的轮廓，以便于器件的后续SEM分析。
附图说明
图1为功率MOS中使用PN结进行ESD防护的示意图；
图2为对图1所示的功率MOS使用现有技术的轮廓显现溶液后用SEM观测得到的实验结果示意图；
图3为对图1所示的功率MOS使用本发明的轮廓显现溶液后用SEM观测得到的实验结果示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、特征更明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的说明。
在背景技术中已经提及，传统的轮廓显现溶液应用到功率MOS中的ESDPN结时，结的轮廓并不能得到清晰的显现。
本发明的功率MOS中ESD PN结的轮廓显现溶液包括质量百分比浓度为49％的HF溶液和质量百分比浓度为70％的HNO3溶液，该HF溶液和HNO3溶液的体积配比范围为1∶300～5∶100。其中，HNO3作为氧化剂(oxidizing agent)，而HF作为配位剂(complexing agent)。氧化剂将硅反应成氧化硅，而配位剂与氧化硅进行反应。该轮廓显现溶液为N型轮廓显现溶液，制成的轮廓显现溶液与N+区域反应而对P+区域损伤较少，这就使得N+区域和P+区域之间产生明显的高度差，进而能够清晰地显现功率MOS中ESD PN结的轮廓。
下面，对使用上述轮廓显现溶液的功率MOS中ESD PN结的轮廓显现方法进行描述。具体地，使用该轮廓显现溶液对图1所示的功率MOS进行实验。该轮廓显现方法包括以下步骤：
步骤1，提供所述轮廓显现溶液和待测样品。在本实施例中，质量百分比浓度为49％的HF溶液和质量百分比浓度为70％的HNO3溶液的体积配比选择为1∶200。
步骤2，将所述待测样品在所述轮廓显现溶液中浸泡预定的时间。其中，该预定的时间可以为2～30秒，这是由于时间太短则无法取得较好的显现效果，而时间太长则容易造成对样品的损坏。在本实施例中，将预定的时间选择为15秒。
步骤3，用去离子水冲洗所述待测样品并吹干。
可以看出，该轮廓显现方法简单而容易操作。在步骤3之后可以使用SEM观测该待测样品，得到如图3所示的实验结果示意图。这里，待测样品的尺寸大小必须满足SEM的观测要求。从图3中可以清晰地辨别出功率MOS中ESDPN结的轮廓。此外，该轮廓的损伤很少，方便了后续SEM分析。
综上所述，本发明提供的功率MOS中ESD PN结的轮廓显现溶液及方法，通过使用质量百分比浓度为49％的HF溶液和质量百分比浓度为70％的HNO3溶液以1∶300～5∶100的体积配比制成轮廓显现溶液，并将待测样品在该轮廓显现溶液中浸泡预定的时间，该轮廓显现溶液与N+区域反应而对P+区域损伤较少，从而清晰地显现了功率MOS中ESD PN结的轮廓。此外，该轮廓显现方法简单而容易操作，且能提供带有较少损伤的轮廓，以便于器件的后续SEM分析。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (5)

1.一种功率MOS中ESD PN结的轮廓显现溶液，其特征在于，包括质量百分比浓度为49％的HF溶液和质量百分比浓度为70％的HNO3溶液，所述HF溶液和所述HNO3溶液的体积配比为1∶200。
2.一种利用权利要求1所述的功率MOS中ESD PN结的轮廓显现溶液的功率MOS中ESD PN结的轮廓显现方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1，提供所述轮廓显现溶液和待测样品；
步骤2，将所述待测样品在所述轮廓显现溶液中浸泡预定的时间；
步骤3，用去离子水冲洗所述待测样品并吹干。
3.如权利要求2所述的功率MOS中ESD PN结的轮廓显现方法，其特征在于，所述预定的时间范围为2～30秒。
4.如权利要求3所述的功率MOS中ESD PN结的轮廓显现方法，其特征在于，所述预定的时间为15秒。
5.如权利要求2所述的功率MOS中ESD PN结的轮廓显现方法，其特征在于，在步骤3之后还包括使用SEM观测所述待测样品。
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