專利名稱：離子注入摻雜區(qū)域平面顯示方法
該發(fā)明屬于半導(dǎo)體器件表面處理方法。
剖析集成電路芯片，對(duì)版形進(jìn)行分析，從而獲得電路的設(shè)計(jì)構(gòu)思，線路圖，探討光刻掩膜版圖的合理性，對(duì)優(yōu)化設(shè)計(jì)，縮短設(shè)計(jì)周期，加速集成電路新品開發(fā)是一條捷徑。離子注入摻雜區(qū)域的平面結(jié)構(gòu)顯示技術(shù)也是電路剖析技術(shù)之一。這是集成電路版面分析前必不可少的重要手段。傳統(tǒng)的集成電路摻雜工藝采用擴(kuò)散方法。擴(kuò)散的結(jié)果是，在芯片的表面將留下各道擴(kuò)散時(shí)在光刻氧化層“窗口”的圖形。其邊緣有氧化層臺(tái)階。從“窗口”不同氧化層顏色可以判斷不同的擴(kuò)散區(qū)域，如基區(qū)、發(fā)射區(qū)、電阻區(qū)等等。隨著集成電路向高速、低耗、大規(guī)模、高集成度方向發(fā)展，摻雜工藝逐漸由離子注入工藝所代替。無論是MOS電路，還是雙極型電路都這樣。離子注入摻雜工藝可以用光刻膠做掩蔽，摻雜離子能穿透薄氧化層，進(jìn)行定域摻雜。但摻雜區(qū)邊緣就不存在氧化層臺(tái)階，一旦注入完畢，去除光刻膠后，在芯片表面則不會(huì)留下任何光刻過的圖形。這樣，用離子注入制備的全離子注入晶體管、高阻值電阻等在集成電路芯片上都看不見，看不到基區(qū)、發(fā)射區(qū)及電阻，只留下電極引出的引線孔(或稱電極接觸孔)。對(duì)這類版面要進(jìn)行分析是根本不可能的。

圖1是去除金屬布線后的AM2901微處理器芯片局部照片。該電路有2000多個(gè)離子注入工藝制備的電阻。A1是一個(gè)電阻隔離島，僅看到電阻端頭，不見電阻圖形。圖3是SNALSTTL芯片局部照片。該電路由于采用全離子注入工藝，故看不出電阻和晶體管，只看見引線孔，其中A2、A3是二個(gè)電阻隔離島，B1、B2是兩個(gè)特殊結(jié)構(gòu)管子。這一問題的存在，給芯片剖析工作增加了不少困難。據(jù)了解，有不少單位都在研究剖析工藝，但是有關(guān)離子注入摻雜區(qū)域顯示技術(shù)方面，至今尚未見到公開介紹。
本發(fā)明的目的是，提供一種簡(jiǎn)單易行的離子注入摻雜區(qū)域的平面結(jié)構(gòu)顯示方法。
該發(fā)明方法包括樣品制備，顯示液配方，操作步驟三個(gè)方面。
一、樣品制備。樣品即待顯示的管芯，必須先從管座上取下來;然后去除芯片表面的一切介質(zhì)復(fù)蓋層如氮化硅、二氧化硅、金屬層等;把Si片的表面暴露出來之后，用去離子水沖洗干凈。這樣芯片就可以待顯示了。
二、顯示液的配方。配方分兩步1.取下述比例的三氧化鉻與水配制可貯存溶液。
CrO3∶H2O＝0.4～0.6(克/毫升)該溶液可作貯存溶液貯存，一年之內(nèi)有效。
2.常用配方0.5～2單位體積上述貯存液加1單位體積濃度為40%的氫氟酸(HF)。該溶液隨配隨用，用完倒掉。
三、顯示操作步驟取一小塑料杯，盛入一定量的顯示液(容量以浸沒芯片為好);將芯片浸入顯示液內(nèi)約20分鐘;取出芯片，用去離子水沖凈顯示液;用顯微鏡檢查芯片圖形，若圖形不夠清晰，可重復(fù)上面步驟。
離子注入摻雜區(qū)平面顯示技術(shù)，不需要進(jìn)行特殊訓(xùn)練，不用添置任何設(shè)備。該方法已經(jīng)多次實(shí)踐，效果很好，成功率達(dá)100%，顯示的圖形清晰、完整、正確無誤。圖2與圖4是圖1與圖3中芯片經(jīng)顯示后的局部對(duì)應(yīng)照片，(其中A1～C1，A2～C2，A3～C3，B1～D1，B2～D2)。從圖中可以看清晶體管各摻雜區(qū)的圖形。如發(fā)射區(qū)引線孔，基區(qū)呈現(xiàn)出內(nèi)外結(jié)構(gòu)層次等。圖4還可以看到一些特殊結(jié)構(gòu)圖形的完整暴露表面，如D1處為一只達(dá)林頓復(fù)合管，D2處為一只pnp管，C2、C3分別為兩種不同濃度的離子注入電阻。
這種方法與其他p-n結(jié)顯示方法相比，還具有下列優(yōu)點(diǎn)(1)顯示對(duì)外界條件要求十分寬容，不受溫度影響;(2)適用范圍廣，無論是邏輯電路、還是基區(qū)、發(fā)射區(qū)離子注入?yún)^(qū)域均可顯示;不僅可顯示平面圖形，還可以顯示不同的注入濃度(以圖形色調(diào)的深淺程度來判別);顯示液對(duì)擴(kuò)散區(qū)域圖形有加深作用。
權(quán)利要求
1.離子注入摻雜區(qū)域平面顯示方法，其特征在于，所用顯示液需由二次配制而成(1)取下述比例的三氧化鉻與水，配成貯存溶液CrO3∶H2O=0.4～0.6(克/毫升)(2)取0.5～2單位體積貯存液與1單位體積濃度為40%的氫氟酸(HF)，配成顯示溶液。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于待顯示的芯片樣品需進(jìn)行事先處理(1)將樣品芯片從管座上取下;(2)去除芯片表面的一切介質(zhì)復(fù)蓋層和金屬復(fù)蓋層;(3)用去離子水沖洗干凈。
全文摘要
本發(fā)明是對(duì)半導(dǎo)體器件、電路芯片表面進(jìn)行處理分析的重要方法。該方法是針對(duì)離子注入摻雜后，在芯片上不留任何痕跡這一困難而提出來的。它包括樣品制備、顯示液配方及操作程序三方面內(nèi)容。該方法顯示的成功率達(dá)100％。具有適用范圍廣、對(duì)環(huán)境溫度要求不高、無需添置專用顯示設(shè)備，能同時(shí)顯示圖形與摻雜區(qū)深度等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)H01L21/70GK1036295SQ8810182
公開日1989年10月11日 申請(qǐng)日期1988年3月30日 優(yōu)先權(quán)日1988年3月30日
發(fā)明者吳蘇華 申請(qǐng)人:復(fù)旦大學(xué)