KR100562289B1 - 실리콘 제거용 화학용액 및 이를 이용한 실리콘 시편 제작방법 - Google Patents

실리콘 제거용 화학용액 및 이를 이용한 실리콘 시편 제작방법 Download PDF

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Abstract

불순물 이온이 주입된 부분의 실리콘을 선택적으로 제거하는 성능이 우수한 화학용액을 제공하는 것을 목적으로 한다. 이를 위해, 본 발명에서는 질산(HNO3) 16-28 부피%, 초산(CH3COOH) 24-36 부피%, 및 초순수(H2O) 36-60 부피%를 포함하는 용액 100 중량부에 대하여, 에틸렌디아민(NH2O(CH2)2NH2) 2-4 중량부 및 파이로카테콜(C6H4OH2) 10-40 중량부가 포함된 실리콘 제거용 화학용액을 제공한다.
화학용액, 실리콘, 웰

Description

실리콘 제거용 화학용액 및 이를 이용한 실리콘 시편 제작 방법 {Silicon removing chemical and fabrication method of silicon specimen using the chemical}
도 1은 일반적인 인버터 CMOS구조를나타낸 단면도이고,
도 2는 시편을 본 발명의 화학용액에 실온에서 침지시킨 후의 상태를 도시한 것이다.
본 발명은 반도체 소자의 불량분석에 사용되는 화학용액에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 피웰(P-well) 프로파일 등을 분석하기 위해 실리콘 시편을 제작할 때실리콘을 선택적으로 제거하는 화학용액에 관한 것이다.
반도체 소자의 고집적화 추세에 따라, 반도체 기판 내에 불순물 이온을 주입하여 웰을 형성할 때, 웰이 원하는 디자인대로 정확하게 형성되었는지를 평가하는 프로파일 검사가 중요시되고 있으며, 이에 더하여 웰 프로파일의 구성에서 발생하는 결함에 대한 관심 또한 높아지고 있다.
그러나 웰 프로파일을 정확하게 분석하는 데에는 한계가 있다.
종래 화학용액을 이용한 일반적인 반도체 소자의 접합 프로파일 분석 방법에서는 단면 시편을 제작한 후에 제작된 시편을 전자현미경으로 관측하게 된다. 이러한 단면 시편을 제작할 때는 화학용액 내에 시편을 침지하여야 하는데 이 때 관측하고자 하는 영역의 프로파일이 정확하게 드러나기 위해서는 주입된 이온의 농도에 따라 선택적으로 실리콘의 표면을 제거하는 것이 매우 중요하다.
종래의 이온 주입 실리콘 제거용 표준 화학용액으로는 [1 HF(불산) + (7 ~ 8) HNO3(질산) + (9 ~ 10) CH3COOH(초산)]을 사용하였다. 이때 분석하고자 하는 시편은 상기 표준용액에 실온에서 약 3 ~ 4초간 침지된다.
그러나 이러한 표준용액을 사용하면 화학용액의 화학적 조성의 차이에 의해 웰의 접합 프로파일이 정확하게 나타나지 않는 경향이 있어 불량분석에 혼란을 유발하는 문제점이있었다.
본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 그 목적은 웰의 프로파일을 정확하게 드러내는 화학용액을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 P형 불순물 이온이 주입된 실리콘만을 선택적으로 제거하는 화학용액을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 접합 프로파일의 분석을 신속하고도 정확하게 해주는 화학용액을 제공하는 것이다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에서는 질산(HNO3) 16-28 부피%, 초산(CH3COOH) 24-36 부피%, 및 초순수(H2O) 36-60 부피%를 포함하는 용액 100 중량부에 대하여, 에틸렌디아민(NH2O(CH2)2NH2) 2-4 중량부 및 파이로카테콜(C6H4OH2) 10-40 중량부가 포함된 실리콘 제거용 화학용액을 제공한다.
이러한 실리콘 제거용 화학용액을 이용하여 반도체 소자 분석용 실리콘 시편 제작할 때에는, 온도가 15~70℃인 실리콘 제거용 화학용액 내에 실리콘 시편을 15-30초 동안 침지시키는 것이 바람직하다.
이하, 본 발명에 따른 실리콘 제거용 화학용액 및 이를 이용한 실리콘 시편 제작 방법에 대해 상세히 설명한다.
일반적으로 반도체 소자 제조를 위해서는 먼저, 반도체 기판을 소자가 형성되는 액티브 영역과 소자 간 분리를 위해 절연물질이 매립된 필드 영역으로 구분한다. 그 다음에는, 액티브 영역 내에불순물 이온을 주입하여 웰을 형성한 후, 반도체 기판의 액티브 영역 상에 게이트 산화막, 게이트 전극 등을 형성하고, 게이트 전극 외방의 액티브 영역 내에 소스와 드레인을 형성한다.
이러한 반도체 소자 제조 과정 중에반도체 기판 내에 불순물 이온을 주입하여 웰을 형성할 때, 웰이 원하는 디자인대로 정확하게 형성되었는지, 즉 웰 프로파일이 정확하게 구현되었는지의 여부가 반도체 소자의 고집적화 추세에 따라 더욱 중요해지고 있으며, 따라서 웰 프로파일에서의 불량 분석이 중요해지고 있다.
웰 프로파일을 관측하는 일반적인방법은 단면 시편을 제작한 후에 제작된 시 편을 전자현미경으로 관측하는 방법이다. 단면 시편을 제작할 때에는 화학용액 내에 시편을 침지하여야 하는데 이 때 관측하고자 하는 영역의 프로파일이 정확하게 드러나기 위해서는 주입된 이온의 농도에 따라 선택적으로 실리콘의 표면을 제거하는 것이 매우 중요하다.
본 발명에서는 반도체 기판으로서 실리콘을 사용할 경우 실리콘에 주입된 불순물 이온의 농도에 따라 실리콘을 선택적으로 제거하는 성능이 우수한 화학용액을 제공한다. 이러한 화학용액은 강산, 완충용액으로 이루어진 화학용액에 유기화합물이 포함된 실리콘 제거용 화학용액이다. 여기서 강산은 질산이고, 완충용액은 초산이고, 유기화합물은 아민류 또는 카테콜 중에서 하나 또는 둘 이상을 선택한 것이다.
즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 실리콘 제거용 화학용액은, 질산(Nitric acid : HNO3), 에틸렌디아민(Ethylenediamine : NH2O(CH2)2NH2 ), 파이로카테콜(Pyrocatechol : C6H4OH2), 초산(CH3COOH), 및 물(H2O)을 포함하며, 이 때 물은 증류수(DI water)를 사용한다.
화학용액 내에 포함한 각 성분의 바람직한 조성은, 질산(HNO3) 16-28 부피%, 초산(CH3COOH) 24-36 부피%, 및 초순수(H2O) 36-60 부피%를 포함하는 용액 100 중량부에 대하여, 에틸렌디아민(NH2O(CH2)2NH2) 2-4 중량부 및 파이로카테콜(C 6H4OH2) 10-40 중량부가 포함되는 것이다.
상술한 바와 같은 실리콘 제거용 화학용액을 이용하여 실리콘 시편을 제작할 때에는 소정의 온도에서 소정의 시간 동안 침지시키되, 바람직하게는 실온 혹은가열된 온도에서, 이를 온도 범위로 나타내면 15~70℃에서 15~30초간 침지시킨다.
이후에는 실리콘 시편을 세정한다.
이하 도면을 참조하여 본 발명에 대하여 상세히 설명한다.
먼저, 도 1은 일반적인 인버터 CMOS구조를 나타낸 단면도이며, 여기에는 실리콘 기판위의 P-well 구조와 각각 N형 및 P형의 불순물 주입에 의해 형성된 N형 및 P형 채널이 도시되어 있다.
이러한 구조에서 P웰의 프로파일을 분석하고자 할 때, 도 2는 시편을 본 발명의 화학용액에 실온에서 약30초간 침지시킨 후의 상태를 도시한 것이다.
도 2에는 화학용액이 P형 불순물 이온 주입된 실리콘만을 선택적으로 제거하여 P-well 프로파일의 형태가 명확하게 드러난 것이 도시되어 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 화학용액을 이용하면 P형 불순물 이온이 주입된 영역만을 선택적으로 제거하여 P웰 프로파일을 정확하게 나타내는 효과가 있다.
따라서, 웰 프로파일의 불량 분석을 신속하고 정확하게 할 수 있는 효과가 있다.

Claims (5)

  1. 강산, 완충용액으로 이루어진 화학용액에 유기화합물이 포함된 실리콘 제거용 화학용액에 있어서,
    상기 강산은 질산이고, 완충용액은 초산이고, 상기 유기화합물은 아민류 또는 카테콜 중에서 하나 또는 둘 이상을 선택한 것을 특징으로 하는 실리콘 제거용 화학용액.
  2. 삭제
  3. 질산(HNO3) 16-28 부피%, 초산(CH3COOH) 24-36 부피%, 및 초순수(H2O) 36-60 부피%를 포함하는 용액 100 중량부에 대하여, 에틸렌디아민(NH2O(CH2)2NH2 ) 2-4 중량부 및 파이로카테콜(C6H4OH2) 10-40 중량부가 포함된 실리콘 제거용 화학용액.
  4. 상기 청구항 1항의 화학용액을 준비하는 단계,
    상기 화학용액을 15~70℃로 가열하는 단계 및
    상기 가열된 화학용액에 상기 실리콘 시편을 상기 화학용액 내에 15-30초 동안 침지시키는 단계
    를 포함하는 실리콘 시편 제작 방법.
  5. 제4항에 있어서,
    추가로 실리콘 시편을 세정하는 단계를 더 포함하는 실리콘 시편 제작방법.
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