專利名稱：一種功率器件單元區和保護環區pn結的結深測量方法
技術領域：
本發明涉及一種功率器件PN結的結深測量方法，特別涉及一種通過使用不同染色液分別對功率器件的単元區和保護環區的PN結的結深進行測量的方法。
背景技術：
采用不同的摻雜エ藝，通過擴散作用，將P型半導體與N型半導體制作在同一塊半導體(通常是硅或鍺)基片上，在它們的交界面形成的空間電荷區稱PN結。由于摻雜類型和摻雜濃度存在差異，PN結存在ー個雜質濃度的過渡界面，即我們說的“結”(Junction)，而它的深度我們稱之為“結深”(Junction Depth)。在エ藝過程中如果想對功率器件的単元區的“結深”以及周邊保護環(Guard ring)的“結深”進行エ藝監控，就要借助一定的技術手段來獲取”結深”的信息。一般人可能最開始想到的是二次離子質譜儀，的確二次離子質譜儀的二次離子強 度經過轉換可得到元素的濃度，而離子轟擊時間，可轉換成雜質分布深度。所以可以對PN結深進行測量，得到非常精確的深度值。但是一般二次離子質譜儀對分析面積是有一定要求的，一般要求最少lOOumXIOOum的分析面積,而針對單元區的ー個單元,面積肯定達不到這么大的要求，所以如果lOOumXIOOum的許多數量的單元一起進行PN結深度檢測，精確度肯定會下降。(論文引自二次離子質譜的深度分辨本領，朱怡崢，桂東，陳嬪，馬農農，韓象明，查良鎮，信息產業部電子第四十六研究院，天津300192，TN304, A)當然使用結染色的化學腐蝕方法是最便捷、成本最低的途徑，進行結深的確認，使用的是業界常用的HF HNO3 = I 100 (低敏感度的染色配方)的結染色液，由于不同雜質摻雜濃度區域的硅被結染色液腐蝕的速率存在差異，雜質濃度高的區域被結染色液刻蝕速率快；而雜質濃度低的區域被結染色液刻蝕速率慢，所以可以在截面上顯現出界線，用掃描電子顯微鏡進行直接測量。但該方法應用在功率器件的単元區時，發現效果并不理想，對于ー些摻雜濃度低的區域，甚至染不出來。而使用HF HNO3 = I 20 (高敏感度的染色配方)的結染色液的方法，雖然結是出來了，但如果P區與N區的摻雜濃度接近(只相差ー個數量級)，很可能出現當輕摻雜區(E14)顯現出來時，重摻雜區(E15)已經擴散消失了，只能短時間染出重摻雜區，長時間染出輕摻雜區，無法在一次染色中，全部完成對輕、重摻雜區的染色。(論又 ラ丨自Dopant Delineation :Novei Technique For Silicon DopantImplantationDefects Identification，Ng Sea Chooi and Ng JouChing Intel Technology Sdn. Bhd.Proceedings of 9th IPFA2002，Singapore)
發明內容
為了解決現有功率器件単元區和保護環區PN結的二次離子質譜儀測量精度低和染色方法測量效果不理想的問題，本發明提出以下技術方案一種功率器件単元區和保護環區PN結的結深測量方法，包括以下步驟
A、按照體積比HF HNO3 CH3COOH = I 20 5的比例進行單元區結染色液配制；B、把金相切片好的樣品，浸泡入単元區結染色液中6秒鐘后取出，要求在操作過程中保證截面不被任何物品觸碰，確保截面干凈；C、使用掃描電子顯微鏡對步驟B中浸泡過的金相切片進行截面觀察單元區，拍下掃描電子顯微鏡掃描的照片，并測量出単元區的源結和體結的深度；D、按照體積比HF HNO3 = I 100進行保護環區結染色液配制；E、另取一片金相切片好的樣品，浸泡入保護環區結染色液中30秒鐘后取出，要求 在操作過程中保證截面不被任何物體觸碰，確保截面干凈；F、使用掃描電子顯微鏡對步驟E中浸泡過的金相切片進行截面觀察保護環區，拍下掃描電子顯微鏡的照片，并測量出保護環結的深度。本發明帶來的有益效果是I、通過對單元區和保護環區分別使用適合的結染色液，得到精確的結深值；2、使用染色液進行結深測量，即快速又經濟，且單元區的源結和體結可以在ー張照片中獲得；3、染色液結深測量可獲得染色液配方的經驗值，為以后功率器件単元區和保護環區的PN結的結深測量提供了方便，節省了大量的分析時間和分析成本。
具體實施例方式下面對本發明的較佳實施例進行詳細闡述，以使本發明的優點和特征能更易于被本領域技術人員理解，從而對本發明的保護范圍做出更為清楚明確的界定。本實施例的樣品為75V的功率開關芯片，其具體測量步驟如下A、按照體積比HF HNO3 CH3COOH = I 20 5的比例進行單元區結染色液配制；B、把金相切片好的開關芯片，浸泡入単元區結染色液中6秒鐘后取出，在取出過程中，該開關芯片的截面沒有觸碰到任何物體，確保了截面的干凈；C、使用掃描電子顯微鏡對步驟B中浸泡過的開關芯片進行截面觀察單元區，拍下掃描電子顯微鏡掃描的照片，測量出単元區的源結深度為252. 5nm，體結深度為1193nm ；D、按照體積比HF HNO3 = I 100進行保護環區結染色液配制；E、另取一片金相切片好的開關芯片，浸泡入保護環區結染色液中30秒鐘后取出，在取出過程中，該開關芯片的截面沒有觸碰到任何物體，確保了截面的干凈；F、使用掃描電子顯微鏡對步驟E中浸泡過的開關芯片進行截面觀察保護環區，拍下掃描電子顯微鏡的照片，測量出保護環結的深度為3. 834nm。以上所述，僅為本發明的具體實施方式
，但本發明的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本領域的技術人員在本發明所揭露的技術范圍內，可不經過創造性勞動想到的變化或替換，都應涵蓋在本發明的保護范圍之內。因此，本發明的保護范圍應該以權利要求書所限定的保護范圍為準。
權利要求
1.一種功率器件単元區和保護環區PN結的結深測量方法，其特征在于該染色方法包括以下步驟A、按照體積比HF HNO3 CH3COOH = I 20 5的比例進行單元區結染色液配制； B、把金相切片好的樣品，浸泡入単元區結染色液中6秒鐘后取出，要求在操作過程中保證截面不被任何物品觸碰，確保截面干凈； C、使用掃描電子顯微鏡對步驟B中浸泡過的金相切片進行截面觀察單元區，拍下掃描電子顯微鏡掃描的照片，并測量出単 元區的源結和體結的深度； D、按照體積比HF HNO3 = I 100進行保護環區結染色液配制； E、另取一片金相切片好的樣品，浸泡入保護環區結染色液中30秒鐘后取出，要求在操作過程中保證截面不被任何物體觸碰，確保截面干凈； F、使用掃描電子顯微鏡對步驟E中浸泡過的金相切片進行截面觀察保護環區，拍下掃描電子顯微鏡的照片，并測量保護環結的深度。
全文摘要
本發明提供了一種功率器件單元區和保護環區PN結的結深測量方法，包括以下步驟把金相切片好的樣品，浸泡入按照體積比HF∶HNO3∶CH3COOH＝1∶20∶5配制的單元區結染色液中6秒鐘后取出；使用掃描電子顯微鏡對上述浸泡過的金相切片進行截面觀察，并測量單元區結的深度；另取一片金相切片好的樣品，浸泡入按照體積比HF∶HNO3＝1∶100配制的保護環區結染色液中30秒鐘后取出；使用掃描電子顯微鏡對上述浸泡過的金相切片進行截面觀察，并測量保護環結的深度。本發明通過對單元區和保護環區分別使用適合的結染色液，得到精確的結深值；使用染色液進行結深測量，即快速又經濟，且單元區的源結和體結在一張照片中獲得。
文檔編號H01L21/66GK102856222SQ20111017840
公開日2013年1月2日 申請日期2011年6月28日 優先權日2011年6月28日
發明者張濤 申請人:上海華碧檢測技術有限公司