[發(fā)明專利]一種雙極型晶體管器件摻雜結(jié)構(gòu)的PN結(jié)染色方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110221253.8
• 申請日: 2011-08-03
• 公開（公告）號: CN102338758A
• 公開（公告）日: 2012-02-01
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張濤
• 申請（專利權(quán)）人: 上海華碧檢測技術(shù)有限公司
• 主分類號: G01N23/22
• 分類號: G01N23/22;G01N1/30;H01L21/02
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技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種雙極型晶體管器件摻雜結(jié)構(gòu)的PN結(jié)染色方法，特別涉及一種使用特制染色液進(jìn)行PN結(jié)染色的方法。

背景技術(shù)

雙極型晶體管是一種電流控制器件，電子和空穴同時參與導(dǎo)電。同場效應(yīng)晶體管相比，雙極型晶體管開關(guān)速度快，但輸入阻抗小，功耗大。雙極型晶體管體積小、重量輕、耗電少、壽命長、可靠性高，已廣泛用于廣播、電視、通信、雷達(dá)、計算機、自控裝置、電子儀器、家用電器等領(lǐng)域，起放大、振蕩、開關(guān)等作用。雙極型晶體管的摻雜結(jié)構(gòu)為用不同的摻雜方式在同一個硅片上制造出三個摻雜區(qū)域，并形成兩個PN結(jié)，同時存在一個埋層的結(jié)構(gòu)，就構(gòu)成了晶體管。

采用不同的摻雜工藝，通過擴散作用，將P型半導(dǎo)體與N型半導(dǎo)體制作在同一塊半導(dǎo)體(通常是硅或鍺)基片上，在它們的交界面就形成空間電荷區(qū)稱PN結(jié)。由于摻雜類型和摻雜濃度存在差異，PN結(jié)存在一個雜質(zhì)濃度的過渡界面，即我們說的“結(jié)”(Junction)，而它的深度我們稱之為“結(jié)深”(Junction?Depth)。在工藝過程中對雙極型晶體管的摻雜結(jié)構(gòu)的“結(jié)深”進(jìn)行工藝監(jiān)控，要借助一定的技術(shù)手段來獲取“結(jié)深”信息。

通常使用的方法是使用二次離子質(zhì)譜儀，二次離子強度經(jīng)過轉(zhuǎn)換可得到元素的濃度，而離子轟擊時間，可轉(zhuǎn)換成雜質(zhì)分布深度。所以可以對PN結(jié)深進(jìn)行測量，得到非常精確的深度值。但是一般二次離子質(zhì)譜儀對分析面積是有一定要求的，一般要求最少100umX100um的分析面積，而針對雙極型晶體管的一個晶體管單元，面積可能達(dá)不到這么大的要求，所以如果100umX100um的多個的晶體管一起進(jìn)行PN結(jié)深度檢測，精確度肯定會下降。(論文引自：二次離子質(zhì)譜的深度分辨本領(lǐng)，朱怡崢，桂東，陳嬪，馬農(nóng)農(nóng)，韓象明，查良鎮(zhèn)，信息產(chǎn)業(yè)部電子第四十六研究院，天津300192，TN304，A)

當(dāng)然使用結(jié)染色的化學(xué)腐蝕方法是最便捷、成本最低的途徑，進(jìn)行結(jié)深的確認(rèn)，使用的是業(yè)界常用的HF∶HNO₃＝1∶100(低敏感度的染色配方)的結(jié)染色液，由于不同雜質(zhì)摻雜濃度區(qū)域的硅Silicon被結(jié)染色液腐蝕的速率存在差異，雜質(zhì)濃度高的區(qū)域被結(jié)染色液刻蝕速率快；而雜質(zhì)濃度低的區(qū)域被結(jié)染色液刻蝕速率慢，所以可以在截面上顯現(xiàn)出界線，用電子掃描顯微鏡進(jìn)行直接測量。但該方法應(yīng)用于雙極型晶體管的摻雜結(jié)構(gòu)的“結(jié)深”時，發(fā)現(xiàn)效果并不理想，對于一些摻雜濃度低的區(qū)域，甚至染不出來。因此，需要一種新的方法來測量雙極型晶體管的摻雜結(jié)構(gòu)的結(jié)深。

發(fā)明內(nèi)容

為解決現(xiàn)有結(jié)深染色在各個摻雜區(qū)速度不一致，不便于觀察分析的問題，本發(fā)明提供以下技術(shù)方案：

一種雙極型晶體管器件摻雜結(jié)構(gòu)的PN結(jié)染色方法，包括以下步驟：

A、按體積比HF∶HNO₃∶CH₃COOH∶H₂O＝1∶20∶5∶10進(jìn)行雙極型晶體管器件摻雜結(jié)構(gòu)染色液的配制；

B、把金相切片好的雙極型晶體管樣品浸泡入上述染色液中25秒鐘后取出，取出過程中保證樣品截面不觸碰任何物品，確保截面干凈；

C、使用掃描電子顯微鏡進(jìn)行截面觀察該雙極型晶體管器件摻雜區(qū)，拍下掃描電子顯微鏡掃描的照片，并測量相關(guān)摻雜結(jié)構(gòu)的結(jié)深。

本發(fā)明有如下優(yōu)點：通過該種針對雙極型晶體管器件摻雜結(jié)構(gòu)的PN結(jié)染色液配方，以后再進(jìn)行該同種雙極型晶體管器件摻雜結(jié)構(gòu)結(jié)深確認(rèn)只需使用得出的最佳經(jīng)驗值來獲取即可，既快速又經(jīng)濟(jì)，所有摻雜結(jié)構(gòu)的結(jié)深可以在一張圖片中獲得。

附圖說明

圖1雙極型晶體管金相切片結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2經(jīng)過本發(fā)明方法染色后拍攝雙極型晶體管摻雜結(jié)構(gòu)的圖片。

具體實施方式

下面對該工藝實施例作詳細(xì)闡述，以使本發(fā)明的優(yōu)點和特征能更易于被本領(lǐng)域技術(shù)人員理解，從而對本發(fā)明的保護(hù)范圍作出更為清楚明確的界定。

一種雙極型晶體管器件摻雜結(jié)構(gòu)的PN結(jié)染色方法，包括以下步驟：

A、按體積比HF∶HNO₃∶CH₃COOH∶H₂O＝1∶20∶5∶10進(jìn)行雙極型晶體管器件摻雜結(jié)構(gòu)染色液的配制；

B、把如附圖1所示金相切片好的雙極型晶體管樣品浸泡入上述染色液中25秒鐘后取出，取出過程中保證樣品截面不觸碰任何物品，確保截面干凈；