CN103776668A - 半导体器件主动区失效分析样品的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种半导体器件主动区失效分析样品的制备方法，以氢氟酸与乙酸的混合溶液替代现有技术中单纯使用氢氟酸去除氧化层，相对于单纯使用氢氟酸的强腐蚀性，由于在混合溶液中的乙酸同时也电离出氢离子，可抑制氢氟酸的电离，避免腐蚀过程中过多的氟离子参与反应，因此，可使得腐蚀过程中减小损伤或不损伤半导体器件的主动区；使用超声波振荡半导体器件可使低于主动区表面的多晶硅层突出，便于后续使用多晶硅胶去除多晶硅层，避免了在去除多晶硅层的过程中对半导体器件主动区的损伤。

Description

半导体器件主动区失效分析样品的制备方法
技术领域
本发明涉及半导体技术领域，尤其涉及一种半导体器件主动区失效分析样品的制备方法。
背景技术
对于半导体器件的大规模生产，为了改善工艺的可靠性和稳定性，需要对失效的半导体器件进行失效分析，以发现失效的原因，进而修改工艺避免同原因导致的器件失效。一般的失效分析包括外部检查、非破坏性分析、电性能检测、破坏性分析等。
随着半导体器件集成度的提高，仅通过外部检查或电性能检测等方法并不能准确分析出失效的根源，这就要求对半导体器件进行剥层处理，如从顶层开始，依次去除各叠层，以暴露目标区域。作为典型的一种半导体器件结构，如图1a所示的半导体器件，包括主动区100、位于主动100上的氧化层101、位于氧化层101上的多晶硅层102，以及位于主动区100中、多晶硅层102两侧的隔离区103；当期望对主动区100进行失效分析时，就需要去除多晶硅层102和氧化层101，并尽可能保证去除上述区域的工艺不会影响主动区100。
但是，由于半导体器件复杂度的日益增加，半导体器件的结构也出现变化，如具有深沟槽结构的半导体器件，参照图1b所示，主动区200形成有深沟槽201，氧化层202覆盖主动区200表面及深沟槽201表面，多晶硅层203填充于所述深沟槽201内，且多晶硅层203表面略低于主动区200的表面，当需要对主动区200进行失效分析时，一般采用以下剥层处理：首先，将半导体器件放入氢氟酸中进行腐蚀，以去除氧化层202；使用去离子水清洗，并用氮气风干；然后使用丙酮湿润半导体器件表面，并将多晶硅胶贴合于半导体器件表面；在预定时间后揭去多晶硅胶，多晶硅胶可将多晶硅层203粘贴去除，进而暴露主动区200的表面。但是，现有的剥层处理如图1b所示结构时，由于单纯使用氢氟酸进行腐蚀，氢氟酸电离成大量的氢离子和氟离子，而高浓度的氟离子参与反应容易产生局部过腐蚀，进而导致容易损伤主动区200；再者，由于多晶硅层203表面略低于主动区200表面，在使用多晶硅胶贴合时，多晶硅胶很难完全与多晶硅层203表面贴合，进而导致多晶硅层203很难被一次性的去除，反复使用多晶硅粘贴也会损伤主动区200。
发明内容
本发明提供了一种半导体器件主动区失效分析样品的制备方法，以解决在制作具有深沟槽结构的半导体器件的失效分析样品时去除氧化层和多晶硅层容易损伤主动区的问题。
为解决上述问题，本发明提供了一种半导体器件主动区失效分析样品的制备方法，包括：
提供半导体器件，所述半导体器件包括主动区，形成于主动区中的深沟槽，覆盖所述主动区和所述深沟槽表面的氧化层，以及填充于所述深沟槽内的多晶硅层；其中，所述多晶硅层的表面低于所述主动区的表面；
使用氢氟酸与乙酸的混合溶液对所述半导体器件进行腐蚀；
将腐蚀后的半导体器件清洗并干燥；
将干燥的半导体器件浸入丙酮溶液，进行超声波振荡，并在取出半导体器件后再次干燥；
使用丙酮将再次干燥的半导体器件表面湿润；
使用多晶硅胶贴合于半导体器件表面，并在预定时间后揭去多晶硅胶以得到半导体器件主动区失效分析样品。
进一步，所述氢氟酸与乙酸的混合溶液是浓度为49%的氢氟酸溶液、浓度为90%的乙酸溶液以体积比1：50混合的混合溶液。
进一步，使用氢氟酸与乙酸的混合溶液对所述半导体器件进行腐蚀的时间为2min。
进一步，使用去离子水清洗腐蚀后的半导体器件，并使用氮气进行干燥。
进一步，所述进行超声波振荡的时间为2min，且使用氮气进行再次干燥。
进一步，所述预定时间为3min。
采用本发明提供的半导体器件主动区失效分析样品的制备方法，以氢氟酸与乙酸的混合溶液替代现有技术中单纯使用氢氟酸去除氧化层，由于在混合溶液中的乙酸同时也电离出氢离子，可抑制氢氟酸的电离，避免腐蚀过程中过多的氟离子参与反应，保证了腐蚀过程中减小损伤或不损伤半导体器件的主动区；使用超声波振荡半导体器件可使低于半导体衬底表面的多晶硅层突出，便于后续使用多晶硅胶去除多晶硅层，避免了在去除多晶硅层的过程中对半导体器件主动区的损伤。
附图说明
图1a为现有典型的半导体器件结构示意图；
图1b为现有具有深沟槽结构的半导体器件结构示意图；
图2为本申请一种半导体器件主动区失效分析样品制备方法的流程图；
图3a~图3c为实施本发明方法过程中半导体器件的实际扫描图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下参照附图并举实施例，对本发明作进一步详细说明。
如图2所示流程图，本发明提供了一种半导体器件主动区失效分析样品的制备方法，包括：
提供半导体器件，所述半导体器件包括主动区，形成于主动区中的深沟槽，覆盖所述主动区和所述深沟槽表面的氧化层，以及填充于所述深沟槽内的多晶硅层；其中，所述多晶硅层的表面低于所述主动区的表面；
使用氢氟酸与乙酸的混合溶液对所述半导体器件进行腐蚀；
将腐蚀后的半导体器件清洗并干燥；
将干燥的半导体器件浸入丙酮溶液，进行超声波振荡，并在取出半导体器件后再次干燥；
使用丙酮将再次干燥的半导体器件表面湿润；
使用多晶硅胶贴合于半导体器件表面，并在预定时间后揭去多晶硅胶以得到半导体器件主动区失效分析样品。
作为本发明的一种典型实施例，结合图1b和图3a~图3d，进行如下详细描述：
首先，提供半导体器件，如图1b所示，半导体器件包括半导体衬底200，形成于主动区200中的深沟槽201，覆盖主动区200和深沟槽201表面的氧化层202，以及填充于深沟槽201内的多晶硅层203；其中，多晶硅层203的表面低于主动区200的表面；
使用氢氟酸与乙酸的混合溶液对半导体器件进行腐蚀，作为本实施例优选的，使用浓度为49%的氢氟酸溶液、浓度为90%的乙酸溶液以体积比1：50混合的混合溶液腐蚀2min，以去除氧化层202；图3a给出了腐蚀后的半导体器件的实际扫描图，图3a中包含了多个相同的上述半导体器件；
使用去离子水清洗腐蚀后的半导体器件，并使用氮气进行干燥；
将干燥的半导体器件浸入丙酮溶液，进行超声波振荡，振荡时间为2min，并在取出半导体器件后使用氮气再次干燥；
如图3b所示，在腐蚀去除氧化层后，多晶硅层失去了与氧化层之间的附着力，因此，经过超声波处理，多晶硅层203受振荡而上升并高于主动区200表面；
最后，使用多晶硅胶贴合于半导体器件表面，并在预定时间，如3min后揭去多晶硅胶，多晶硅胶将多晶硅层203粘贴去除，以得到半导体器件主动区200失效分析样品，如图3c所示。
采用本发明提供的半导体器件主动区失效分析样品的制备方法，以氢氟酸与乙酸的混合溶液替代现有技术中单纯使用氢氟酸去除氧化层，相对于单纯使用氢氟酸的强腐蚀性，由于在混合溶液中的乙酸同时也电离出氢离子，可抑制氢氟酸的电离，避免腐蚀过程中过多的氟离子参与反应，因此，使得腐蚀过程中减小损伤或不损伤半导体器件的主动区；使用超声波振荡半导体器件可使低于主动区表面的多晶硅层突出，便于后续使用多晶硅胶去除多晶硅层，避免了在去除多晶硅层的过程中对半导体器件主动区的损伤。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明保护的范围之内。

Claims (6)

1.一种半导体器件主动区失效分析样品的制备方法，包括：
提供半导体器件，所述半导体器件包括主动区，形成于主动区中的深沟槽，覆盖所述主动区和所述深沟槽表面的氧化层，以及填充于所述深沟槽内的多晶硅层；其中，所述多晶硅层的表面低于所述主动区的表面；
使用氢氟酸与乙酸的混合溶液对所述半导体器件进行腐蚀；
将腐蚀后的半导体器件清洗并干燥；
将干燥的半导体器件浸入丙酮溶液，进行超声波振荡，并在取出半导体器件后再次干燥；
使用丙酮将再次干燥的半导体器件表面湿润；
使用多晶硅胶贴合于半导体器件表面，并在预定时间后揭去多晶硅胶以得到半导体器件主动区失效分析样品。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述氢氟酸与乙酸的混合溶液是浓度为49%的氢氟酸溶液、浓度为90%的乙酸溶液以体积比1：50混合的混合溶液。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，使用氢氟酸与乙酸的混合溶液对所述半导体器件进行腐蚀的时间为2min。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，使用去离子水清洗腐蚀后的半导体器件，并使用氮气进行干燥。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述进行超声波振荡的时间为2min，且使用氮气进行再次干燥。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述预定时间为3min。
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