离子注入掺杂区域平面显示方法.pdf

该发明属于半导体器件表面处理方法。
    剖析集成电路芯片，对版图图形进行分析，从而获得电路的设计构思，线路图，探讨光刻掩膜版图的合理性，对优化设计，缩短设计周期，加速集成电路新品开发是一条捷径。离子注入掺杂区域的平面结构显示技术也是电路剖析技术之一。这是集成电路版面分析前必不可少的重要手段。传统的集成电路掺杂工艺采用扩散方法。扩散的结果是，在芯片的表面将留下各道扩散时在光刻氧化层“窗口”的图形。其边缘有氧化层台阶。从“窗口”不同氧化层颜色可以判断不同的扩散区域，如基区、发射区、电阻区等等。随着集成电路向高速、低耗、大规模、高集成度方向发展，掺杂工艺逐渐由离子注入工艺所代替。无论是MOS电路，还是双极型电路都这样。离子注入掺杂工艺可以用光刻胶做掩蔽，掺杂离子能穿透薄氧化层，进行定域掺杂。但掺杂区边缘就不存在氧化层台阶，一旦注入完毕，去除光刻胶后，在芯片表面则不会留下任何光刻过的图形。这样，用离子注入制备的全离子注入晶体管、高阻值电阻等在集成电路芯片上都看不见，看不到基区、发射区及电阻，只留下电极引出的引线孔（或称电极接触孔）。对这类版面要进行分析是根本不可能的。图1是去除金属布线后的AM2901微处理器芯片局部照片。该电路有2000多个离子注入工艺制备的电阻。A1是一个电阻隔离岛，仅看到电阻端头，不见电阻图形。图3是SNALSTTL芯片局部照片。该电路由于采用全离子注入工艺，故看不出电阻和晶体管，只看见引线孔，其中A2、A3是二个电阻隔离岛，B1、B2是两个特殊结构管子。这一问题的存在，给芯片剖析工作增加了不少困难。据了解，有不少单位都在研究剖析工艺，但是有关离子注入掺杂区域显示技术方面，至今尚未见到公开介绍。

    本发明的目的是，提供一种简单易行的离子注入掺杂区域的平面结构显示方法。

    该发明方法包括：样品制备，显示液配方，操作步骤三个方面。

    一、样品制备。样品即待显示的管芯，必须先从管座上取下来;然后去除芯片表面的一切介质复盖层：如氮化硅、二氧化硅、金属层等;把Si片的表面暴露出来之后，用去离子水冲洗干净。这样芯片就可以待显示了。

    二、显示液的配方。配方分两步：

    1.取下述比例的三氧化铬与水配制可贮存溶液。

    CrO3∶H2O＝0.4～0.6（克/毫升）

    该溶液可作贮存溶液贮存，一年之内有效。

    2.常用配方：0.5～2单位体积上述贮存液加1单位体积浓度为40%的氢氟酸（HF）。该溶液随配随用，用完倒掉。

    三、显示操作步骤：取一小塑料杯，盛入一定量的显示液（容量以浸没芯片为好）;将芯片浸入显示液内约20分钟;取出芯片，用去离子水冲净显示液;用显微镜检查芯片图形，若图形不够清晰，可重复上面步骤。

    离子注入掺杂区平面显示技术，不需要进行特殊训练，不用添置任何设备。该方法已经多次实践，效果很好，成功率达100%，显示的图形清晰、完整、正确无误。图2与图4是图1与图3中芯片经显示后的局部对应照片，（其中A1～C1，A2～C2，A3～C3，B1～D1，B2～D2）。从图中可以看清晶体管各掺杂区地图形。如发射区引线孔，基区呈现出内外结构层次等。图4还可以看到一些特殊结构图形的完整暴露表面，如D1处为一只达林顿复合管，D2处为一只pnp管，C2、C3分别为两种不同浓度的离子注入电阻。

    这种方法与其他p-n结显示方法相比，还具有下列优点：（1）显示对外界条件要求十分宽容，不受温度影响;（2）适用范围广，无论是逻辑电路、还是基区、发射区离子注入区域均可显示;不仅可显示平面图形，还可以显示不同的注入浓度（以图形色调的深浅程度来判别）;显示液对扩散区域图形有加深作用。