CN110987577A - 一种暴露半导体衬底的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种暴露半导体衬底的方法，该方法包括：提供半导体样品，所述半导体样品从下至上依次包括半导体衬底、氧化层和半导体多晶层；用化学溶液去除所述半导体衬底和半导体多晶层之间的氧化层；用多晶硅蚀刻液浸泡去除所述半导体多晶层，暴露出所述半导体衬底。本发明可避免损伤半导体衬底。
Description
技术领域
本发明涉及半导体领域，特别是涉及一种暴露半导体衬底的方法。
背景技术
对半导体装置进行失效分析，通常是先逐层剥除(De-layer)要进行缺陷分析的目标层上方的其他层，以暴露出整个目标层，然后再用扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)或光学显微镜(OM)等观察目标层，并进行缺陷分析。例如，美国专利US5935870公开了一种失效分析方法，用化学机械研磨法(CMP)、蚀刻法等逐层剥除栅氧化层上的其他层，以暴露出整个栅氧化层。
对于因半导体衬底的缺陷(例如，衬底本身材料的缺陷或在工艺过程中对衬底造成的缺陷)导致的半导体装置失效，就需要剥除半导体衬底上方所有层。现有的一种暴露半导体衬底的方法包括：先用反应离子蚀刻法(RIE)或CMP逐层剥除半导体样品的金属层和介质层，暴露出多晶硅(Poly Si)层；然后用多晶硅蚀刻液(Poly acid，即硝酸(HNO3)、氢氟酸(HF)和去离子(DI)水的混合溶液)浸泡去除多晶硅层，暴露出二氧化硅(SiO2)层，最后用缓冲氧化蚀刻溶液(BOE，即HF和氟化氨(NH4F)的混合溶液)或浓度为4.9％的HF浸泡去除二氧化硅层，暴露出硅(Si)衬底。
然而，采用上述逐层剥除多晶硅层和二氧化硅层的方法会损伤硅衬底的表面，从而影响对硅衬底的缺陷分析。
发明内容
基于此，有必要提供一种暴露半导体衬底的方法，避免损伤半导体衬底。
一种暴露半导体衬底的方法，该方法包括：
提供半导体样品，所述半导体样品从下至上依次包括半导体衬底、氧化层和半导体多晶层；
用化学溶液去除所述半导体衬底和半导体多晶层之间的氧化层；
用多晶硅蚀刻液浸泡去除所述半导体多晶层，暴露出所述半导体衬底。
优选的，所述半导体衬底为硅衬底，所述氧化层为二氧化硅层，所述半导体多晶层为多晶硅层。
优选的，所述半导体样品为电容元件或电阻元件。
优选的，所述用化学溶液去除所述半导体衬底和半导体多晶层之间的氧化层包括：将所述半导体样品在所述化学溶液中浸泡8～20小时。
本发明中，上述技术方案先用不会与上下两层的半导体材料反应的化学溶液去除中间的氧化层，再去掉半导体衬底上方的半导体多晶层，因此，半导体衬底就不会被侵蚀，解决了现有技术在用逐层剥除的方法暴露半导体衬底的过程中会损伤硅衬底的问题，从而保证了半导体衬底缺陷分析的准确性，并提高了半导体装置失效分析的准确性。
附图说明
图1为一实施例的暴露半导体衬底的方法的流程图。
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，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
图1为一实施例的暴露半导体衬底的方法的流程图，如图1所示，该方法包括步骤120至步骤160。
步骤120，提供半导体样品，所述半导体样品从下至上依次包括半导体衬底、氧化层和半导体多晶层。
对经过失效测试后得到的半导体失效样品的硅衬底进行缺陷分析，首先可以用RIE或CMP逐层剥除失效样品的多晶硅层上的多层金属层和介质层，以获得半导体样品，整个多晶硅层被暴露出来。
步骤140，用化学溶液去除所述半导体衬底和半导体多晶层之间的氧化层。
用BOE浸泡半导体样品，去除二氧化硅层。BOE是HF和NH4F按一定比例配成的蚀刻性水溶液，本实施例中，HF和NH4F的比例为10∶1，在其他实施例中，HF和NH4F的比例也可以为5∶1、6∶1、20∶1、50∶1、100∶1等。二氧化硅与BOE中的氟离子反应，因而溶解于BOE中；而硅不会溶解于BOE，因此BOE不会侵蚀或损伤硅衬底和多晶硅层。
步骤160，用多晶硅蚀刻液浸泡去除所述半导体多晶层，暴露出所述半导体衬底。
多晶硅蚀刻液(Poly acid，即硝酸(HNO3)、氢氟酸(HF)和去离子(DI)水的混合溶液)浸泡去除多晶硅层，可以暴露出半导体衬底。
本发明中，上述技术方案先用不会与上下两层的半导体材料反应的化学溶液去除中间的氧化层，再去掉半导体衬底上方的半导体多晶层，因此，半导体衬底就不会被侵蚀，解决了现有技术在用逐层剥除的方法暴露半导体衬底的过程中会损伤硅衬底的问题，从而保证了半导体衬底缺陷分析的准确性，并提高了半导体装置失效分析的准确性。
本实施例中，所述半导体衬底为硅衬底，所述氧化层为二氧化硅层，所述半导体多晶层为多晶硅层。
本实施例中，所述半导体样品为电容元件或电阻元件。
本实施例中，所述用化学溶液去除所述半导体衬底和半导体多晶层之间的氧化层包括：将所述半导体样品在所述化学溶液中浸泡8～20小时。
本实施例中，二氧化硅层很薄，不超过200埃，通常只有几十埃，BOE会慢慢侵蚀二氧化硅层，因此，需要将半导体样品浸泡一段时间后，才能去除二氧化硅层，浸泡时间根据BOE的配比浓度和二氧化硅层的厚度而确定。本实施例BOE的配比浓度为HF和NH4F的比例为10∶1，浸泡时间如下所述，而对于其他配比浓度的BOE，浸泡时间可相应地增加或缩短。
本实施例先去除氧化层，再去掉多晶层，不会损伤半导体衬底。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (4)
1.一种暴露半导体衬底的方法，其特征在于，该方法包括：
提供半导体样品，所述半导体样品从下至上依次包括半导体衬底、氧化层和半导体多晶层；
用化学溶液去除所述半导体衬底和半导体多晶层之间的氧化层；
用多晶硅蚀刻液浸泡去除所述半导体多晶层，暴露出所述半导体衬底。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述半导体衬底为硅衬底，所述氧化层为二氧化硅层，所述半导体多晶层为多晶硅层。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述半导体样品为电容元件或电阻元件。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述用化学溶液去除所述半导体衬底和半导体多晶层之间的氧化层包括：将所述半导体样品在所述化学溶液中浸泡8～20小时。
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