[發明專利]一種超結高壓功率MOSFET器件摻雜結構的染色分析方法

無效

• 申請號: 201110251595.4
• 申請日: 2011-08-30
• 公開（公告）號: CN102435627A
• 公開（公告）日: 2012-05-02
• 發明（設計）人: 張濤
• 申請（專利權）人: 上海華碧檢測技術有限公司
• 主分類號: G01N23/22
• 分類號: G01N23/22;G01N1/30
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種MOSFET器件摻雜結構的結深分析方法，特別涉及一種超結高壓功率MOSFET器件摻雜結構的染色分析方法。

背景技術

所謂“超結”(Super?Junction)的結構是指建立在POWER?MOSFET技術基礎上的高壓功率器件結構，如圖1所示。這是因為MOSFET器件如果按照“超結”原理設計，則可實現低于硅半導體材料自身最低電阻的特征導通電阻。超結器件的導通電阻與擊穿電壓呈線性而非二次函數關系，使得超結技術非常適用于高壓功率MOSFET器件。

國際學術界，Coe(D?J?Coe?U.S專利編號Patent?4?754?310，High?Voltage?Semiconductor?Device[P]。1988)首先提出了一種對標準功率MOSFET結構的改進，如圖2所示，把體區用漂移區交錯隔斷。當在漏極上加上相對于源極的反向偏置的時候，體區和漂移區都會耗盡。讓體區和漂移區同時耗盡的方法是選擇這些層中的電荷，使之彼此平衡。

實驗表明：從結構上看，漂移層(Drift)的高寬比非常重要。漂移層的高寬比指的是漂移層的厚度與其寬度的比在擊穿電壓為250V時，漂移層的高寬比應為4或7。在擊穿電壓為250V時，高寬比為7時的性能比高寬比為4時的性能好1.5倍。在高寬比為4時，很容易實現比常規DMOSFET低50％的導通電阻。

根據現有技術可以得知，采用不同的摻雜工藝，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，在它們的交界面就形成空間電荷區稱PN結。由于摻雜類型和摻雜濃度存在差異，PN結存在一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)。在工藝過程中如果需要對超結“Super?Junction”的高功率MOSFET器件的摻雜結構的“結深”進行工藝監控(如計算漂移區“Drift”的高寬比等目的)，就要借助一定的技術手段來獲取“結深”信息。

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，使用結染色液的原理是，由于不同雜質摻雜濃度區域的硅Silicon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。從而測量出超結“Super?Junction”的高壓功率MOSFET器件的包括“漂移區(Drift)”、“源區(Source)”、“體區(Body)”等所有的摻雜結深信息。但現有染色的方法可能出現多個區顯現時間不一致，導致無法及時獲得某些部分結構的結深信息以及多個區域結深信息不能在同一張照片中顯示的問題，因此需要-種新的染色方法來進行超結的高壓功率MOSFET器件摻雜結構的染色分析。

發明內容

為解決現有結深染色分析方法不能及時獲得某些部分結構的結深信息以及多個區域結深信息不能在同一張照片中顯示的問題，本發明提供以下技術方案：

一種超結高壓功率MOSFET器件摻雜結構的染色分析方法，包括以下步驟：

A、按照體積比HF∶HNO₃∶CH₃COOH＝1∶20∶8的比例進行超結的高壓功率MOSFET器件摻雜結構的染色液配制；

B、把金相切片好的樣品，浸泡入配置好的結染色液中10秒鐘后取出；

C、使用掃描電子顯微鏡進行截面觀察經過染色的超結的高壓功率MOSFET器件摻雜結構區，拍下掃描電子顯微鏡的掃描照片，并測量相關摻雜結構的結深。

作為本發明的一種優選方案，所述步驟B中將樣品從結染色液中取出，不觸碰任何物體，確保器件截面的干凈。

本發明有如下優點：通過該種針對超結的高壓功率MOSFET器件摻雜結構的PN結染色液配方，以后再進行該同種超結的高壓功率MOSFET器件摻雜結構結深確認只需使用得出的最佳經驗值來獲取即可，既快速又經濟，所有摻雜結構的結深可以在一張圖片中獲得。

附圖說明

圖1超結的功率MOSFET器件摻雜結構原理圖；

圖2Coe提出的對標準功率MOSFET結構的改進，即現有超結的結構；

圖3本發明方法染色的超結的高壓功率MOSFET器件的源區和體區上部分的染色效果圖；

圖4本發明方法染色的超結的高壓功率MOSFET器件的漂移區和體區下部分的染色效果圖。

具體實施方式