KR100611475B1 - Method of treatment a reagent for observation a SEM using electrochemical wet etching methodology and method of analysis a fail site for isolation pattern using the same - Google Patents

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Abstract

본 발명은 전해식각 방법을 이용한 주사전자현미경 관찰용 시료 처리 방법 및 분리 패턴의 불량 분석 방법에 관한 것으로, 집속 이온 빔(Focused Ion Beam; FIB) 가공후 소자의 단면에 부착되는 화합물을 제거하고, 이에 따라 분리 패턴에서 누설 패일 사이트를 용이하게 분석할 수 있도록 하기 위하여, FIB 이온 밀링 처리 후 시료를 전기화학적 방법으로 전해식각하여, 시료 표면에 부착된 갈륨 화합물이 효과적으로 제거되도록 하고, 누설 패일 사이트 분석의 경우 결함이 발생된 부분만 잔류되도록 전해식각 하므로써, 공정 제품의 신속/정확한 모니터링을 활성화시킬 수 있어 제품의 신뢰도 관찰에 큰 기여를 할 수 있도록 한 전해식각 방법을 이용한 주사전자현미경 관찰용 시료 처리 방법 및 분리 패턴의 불량 분석 방법이 개시된다.The present invention relates to a sample processing method for scanning electron microscope observation using an electrolytic etching method and a defect analysis method of the separation pattern, and removes the compound attached to the end surface of the device after focusing ion beam (FIB) processing, Accordingly, in order to easily analyze the leaky fail site in the separation pattern, the sample is electrochemically etched after FIB ion milling to effectively remove the gallium compound attached to the sample surface, and the leaky fail site analysis is performed. In this case, electrolytic etching is performed so that only the defective part remains, so that the rapid and accurate monitoring of the process product can be activated, and thus the sample processing for scanning electron microscope observation using the electrolytic etching method can make a big contribution to the observation of the reliability of the product. A method and method for failure analysis of separation patterns are disclosed.

전해식각, 누설 패일 사이트Electrolytic Etching, Leakage Fail Site

Description

전해식각 방법을 이용한 주사전자현미경 관찰용 시료 처리 방법 및 분리 패턴의 불량 분석 방법{Method of treatment a reagent for observation a SEM using electrochemical wet etching methodology and method of analysis a fail site for isolation pattern using the same} Method of treatment a reagent for observation a SEM using electrochemical wet etching methodology and method of analysis a fail site for isolation pattern using the same}             

도 1은 본 발명에 따른 전해식각 방법을 이용한 주사전자현미경 관찰용 시료 처리 방법을 설명하기 위한 도면.1 is a view for explaining a sample processing method for scanning electron microscope observation using the electrolytic etching method according to the present invention.

도 2 내지 도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 전해식각 방법을 이용한 주사전자현미경 관찰용 시료 처리 결과를 설명하기 위한 도면.2 to 4 are views for explaining the results of sample processing for scanning electron microscope observation using the electrolytic etching method according to an embodiment of the present invention.

도 5 및 도 6은 본 발명에 따른 전해식각 방법을 이용한 분리 패턴의 불량 분석 방법을 설명하기 위한 도면.5 and 6 are views for explaining a failure analysis method of the separation pattern using the electrolytic etching method according to the present invention.

<도면의 주요 부분에 대한 부호 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>

11, 51 : 전해조 12, 52 : 전해질11, 51: Electrolyzer 12, 52: Electrolyte

13, 53 : 시료 14 : 전원 공급기13, 53: Sample 14: power supply

55 : 애노드 산화막55: anode oxide film

60 : 기판 61 : 게이트 산화막60 substrate 61 gate oxide film

62 : 게이트 전극 63 : 애노드 산화막62 gate electrode 63 anode oxide film

본 발명은 전해식각 방법을 이용한 주사전자현미경 관찰용 시료 처리 방법 및 분리 패턴의 불량 분석 방법에 관한 것으로, 집속 이온 빔(Focused Ion Beam; FIB) 가공후 소자의 단면에 부착되는 화합물을 제거하고, 이에 따라 분리 패턴에서 누설 패일 사이트를 용이하게 분석할 수 있도록 한 전해식각 방법을 이용한 주사전자현미경 관찰용 시료 처리 방법 및 분리 패턴의 불량 분석 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a sample processing method for scanning electron microscope observation using an electrolytic etching method and a defect analysis method of the separation pattern, and removes the compound attached to the end surface of the device after focusing ion beam (FIB) processing, Accordingly, the present invention relates to a sample processing method for scanning electron microscope observation using an electrolytic etching method and a defect analysis method of the separation pattern to easily analyze the leaky fail site in the separation pattern.

집속 이온 빔(Focused Ion Beam; 이하 'FIB'라 함)가공 기술은 반도체 소자의 불량 분석에 있어서 유용하게 사용되는 분석기술이다. 이것은 전기적인 측정 결과, 고장 분리 사이트(Fault isolation site)를 대상으로 시료를 파괴시키지 않고 쉽게 국소 부위의 단면을 이온빔으로 가공하여 다층구조에서 발생되는 불량의 원인을 분석하는 것을 말한다. 그런데 FIB는 10㎚의 분해능을 지니므로 단면 제작 후 드러난 결함을 용이하게 관찰하기 위해서는 분해능이 우수한(<2.5㎚)주사전자현미경(Scanning Electron Microscope; 이하 'SEM'이라 함)을 이용해야 한다. 그러나 FIB를 이용하여 크래터(Crater)를 제작한 경우, 측벽에 잔재된 갈륨이온(Ga++)과 식각과정의 이온 밀링(Ion Milling)시에 소자의 표면에 화합물 형태의 재질이 덮혀지기 때문에 화학적 오염(Chemical Staining) 처리가 어려워 명암차 효과를 극대화 할 수 없어 단면관찰이 어려운 문제점이 있다. 이에 따라, 종래의 SEM에서 명암차 효과를 극대화하기 위해 적용되는 시료 제작기법인 폴리실리콘/산화물 식각액으로 데코레이션(Decoration)하는 기술이 적용되지 않는 사례가 발생될 수 있다. 즉, 명암차(Contrast)로 형상을 나타내는 SEM의 경우, 단면 관찰 시에는 화공약품 등으로 딥핑(Dipping) 처리를 하여 층간 계면간의 명암차를 극대화시켜서 선명한 영상을 구현하는 과정에서 종래의 단순 딥핑조건으로는 데코레이션이 불가능하였다. 또한, 게이트 산화막 핀-홀(Pin-Hole) 관찰의 경우, 종래의 에미션 마이크로스코프(emission microscope)를 사용하여 폴트 사이트(fault site)를 추적하여 분석을 하는 것이 일반적인 방법이었다. 그러나 이 방법은 다층구조로 복잡하게 구성되어 있는 고집적소자의 저부인 게이트에서의 누설(leakage)에 대한 사이트 추적은 산란정도가 매우 크므로 폴트 사이트를 추적하기가 불가능하다.Focused ion beam (FIB) processing technology is an analysis technique usefully used for defect analysis of semiconductor devices. This means that the electrical measurement results in the analysis of the cause of the failure in the multilayer structure by easily processing the cross section of the localized area with an ion beam without breaking the sample at the fault isolation site. However, since FIB has a resolution of 10 nm, a high resolution (<2.5 nm) scanning electron microscope (hereinafter referred to as 'SEM') should be used to easily observe defects revealed after the fabrication of the cross section. However, when the crater is fabricated using FIB, chemical contamination is caused because the compound material is covered on the surface of the device during gallium ions (Ga ++) remaining on the sidewalls and during ion milling during etching. (Chemical Staining) It is difficult to maximize the contrast difference due to the difficulty of treatment, which makes it difficult to observe the cross section. Accordingly, a case may not occur in which a technique of decorating with polysilicon / oxide etching solution, which is a sample fabrication technique applied to maximize contrast effect in the conventional SEM, is not applied. That is, in the case of the SEM showing the shape with contrast, the conventional simple dipping condition is performed in the process of maximizing the difference between the interfaces between layers by dipping with chemicals, etc., when the cross section is observed. No decoration was possible. In addition, in the case of gate oxide pin-hole observation, it was common to track and analyze fault sites using a conventional emission microscope. However, this method makes it impossible to track fault sites because the site tracking for leakage at the gate, the bottom of a highly integrated device, which is complicated in a multilayer structure, is very scattered.

따라서, 본 발명은 FIB 가공처리 후 소자 표면에 부착된 화합물을 전기화학적으로 제거하여 SEM을 이용한 결함 관찰시 명암차 효과를 극대화시키고, 이에 따라 분리 패턴에서 누설 패일 사이트의 분석을 효과적으로 할 수 있는 전해식각 방법을 이용한 주사전자현미경 관찰용 시료 처리 방법 및 분리 패턴의 불량 분석 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.Therefore, the present invention maximizes the contrast effect when observing defects using SEM by electrochemically removing a compound attached to the device surface after FIB processing, and thus an electrolysis that can effectively analyze leaky fail sites in separation patterns. It is an object of the present invention to provide a sample processing method for scanning electron microscope observation using an etching method and a method for analyzing defects of a separation pattern.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 전해식각 방법을 이용한 주사전자현미경 관찰용 시료 처리 방법은 불량을 분석하고자 하는 시료가 제공되는 단 계; 상기 시료에 대하여 집속 이온 빔 가공 처리를 실시하는 단계; 식각 선택비가 우수한 화공약품을 전해질로 이용한 전기분해 방법에 의해 상기 시료를 전해식각하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
Sample processing method for scanning electron microscope observation using the electrolytic etching method according to the present invention for achieving the above object is provided with a step to provide a sample to analyze the defect; Performing focused ion beam machining on the sample; And electrolytically etching the sample by an electrolysis method using a chemical having an excellent etching selectivity as an electrolyte.

또한, 상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 전해식각 방법을 이용한 분리 패턴의 불량 분석 방법은 분리 패턴의 불량 분석 방법에 있어서, 상기 불량을 분석하고자 하는 분리 패턴이 형성된 시료에 대하여 집속 이온 빔 가공 처리를 실시하는 단계; 식각 선택비가 우수한 화공약품을 전해질로 이용한 전기분해 방법에 의해 상기 시료를 1차 전해식각하는 단계; 상기 시료에 인가한 극성을 제거하고 상기 2차 전해식각하는 단계; 세정공정을 실시한 후 불량을 관찰하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
In addition, the failure pattern analysis method of the separation pattern using the electrolytic etching method according to the present invention for achieving the above object, in the failure analysis method of the separation pattern, the focused ion beam for the sample formed with the separation pattern to analyze the defect Performing a machining process; Primary electrolytic etching of the sample by an electrolysis method using a chemical having an excellent etching selectivity as an electrolyte; Removing the polarity applied to the sample and performing the second electrolytic etching; After performing the cleaning process characterized in that it comprises a step of observing the defect.

1785년 Luigi Galvani가 생체 해부 실험 중에 화학적인 반응이 전기적인 현상을 일으킨다는 사실을 발견한 이래로, "Electrochemical Engineering"은 다양한 분야에서 연구가 진행되어 오고 있다. 이 분야에서 응용된 전해식각(Electrochemical Wet Etching; 이하 'ECWE'라 함)은 전기적인 반응에 화학적인 상호작용을 결합한 식각방법이다. 즉, 선택비가 높은 전해질(Electrolyte)에 식각대상 물질을 노출시켜 인위적으로 미세전압을 인가해주면 시료에서 전기적 분극현상이 전리효과를 증대시키기 때문에 일반적인 식각처리 방법보다 식각 반응 력과 선택비 및 균일성이 우수하게 나타난다. 본 발명은 이러한 전해식각 방법을 반도체 소자분석 및 SEM의 시료 제작에 응용한다.Since Luigi Galvani discovered in 1785 that chemical reactions caused electrical phenomena during biodissection experiments, "Electrochemical Engineering" has been studied in various fields. Electrochemical Wet Etching (ECWE), which is applied in this field, is an etching method that combines chemical interaction with electrical reaction. In other words, when the micro-voltage is applied by exposing the material to be etched in an electrolyte having a high selectivity, the electrical polarization phenomenon in the sample increases the ionization effect. Excellent. The present invention applies this electrolytic etching method to semiconductor device analysis and SEM fabrication.

SEM은 재질간의 명암차에 의해 해상도가 결정되며, 이러한 명암차는 단차(Topology)에서 기인될 수 있다. 따라서 다층구조인 반도체 소자를 대상으로 단면을 관찰하고자 할 때에는 특정 층을 노출시킨 상태에서 인접한 층들을 선택적으로 제거하여 이들 층간의 단차를 극대화시킨 상태에서 계면을 관찰하는 일련의 시료처리 기술이 요구된다. 이러한 측면에서 종래의 화학적 식각 처리 방법에 전해처리 방법을 접목하여 식각 선택비를 극대화시키고 실험대상 박막의 전리 메카니즘(Dissociation Mechanism)을 활성화시켜서 특정 층을 드러냄으로서, SEM에서 분석을 가능케 할 수 있도록 개발해낸 응용기술을 기재하였다. 또한, 게이트 산화막 핀-홀 관찰의 경우, 전해 식각 방법에 있어서, 애노드(Anode; +)의 산화효과를 이용하여 누설된 부위에서는 애노드 특성을 지니도록 극성을 연결하여 폴트 부위는 산화 효과에 의해 특성 화공약품에 식각 처리가 되지 않고 남아 있게 하여 폴트 부위를 추적한 후 일반적인 식각 방법으로 이를 드러낸다.The resolution of the SEM is determined by the contrast between materials, and the contrast may be due to the topology. Therefore, in order to observe the cross-section of a semiconductor device having a multi-layer structure, a series of sample processing techniques for observing an interface in a state in which a step is maximized by selectively removing adjacent layers while exposing a specific layer is required. . In this respect, the electrochemical treatment method is combined with the conventional chemical etching method to maximize the etching selectivity and activate the dissociation mechanism of the thin film to be exposed to reveal a specific layer. The application technology that was accomplished was described. Also, in the case of gate oxide film pin-hole observation, in the electrolytic etching method, the polarity is connected to have an anode characteristic at the leaked portion by using the oxidation effect of the anode (+), and the fault portion is characterized by the oxidation effect. The chemicals are left unetched and traced to the fault, which is then revealed by conventional etching.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described an embodiment of the present invention;

도 1은 본 발명에 따른 전해식각 방법을 이용한 주사전자현미경 관찰용 시료 처리 방법을 설명하기 위한 도면이다.1 is a view for explaining a sample processing method for scanning electron microscope observation using the electrolytic etching method according to the present invention.

도시된 바와 같이, 전해조(11) 내의 전해질(12)에 시료(13)를 넣고, 시료(13)를 음극(cathod)으로 하여 전원 공급기(14)로부터 전원을 공급한다. 전해질(12)은 식각하고자 하는 물질과 잔류시키고자 하는 물질과의 식각 선택비가 높은 화공약품을 이용하고, 공급 전력은 8V/250mA로 한다. 이와 같은 전기분해 방법을 이용하면 전위차에 의해 화공약품의 전해를 촉진하여 식각 선택비가 극대화되며, 매스 트랜스포트(Mass Transport)에 의하여 갈륨(Ga)과 혼합되어 있는 재질들은 쉽게 제거되게 된다. 여기에서, 전해식각 중의 차지-업(Charge up) 방지를 위해 시료에 금 코팅으로 실시하는데, 일반적인 입사(normal incident)에 따른 이온 밀링 단면의 도포작용이 취약해지는 것을 방지하기 위하여 45°기울기로 도포 처리한다.As shown, the sample 13 is placed in the electrolyte 12 in the electrolytic cell 11, and the power is supplied from the power supply 14 with the sample 13 as a cathode. The electrolyte 12 uses chemicals having a high etching selectivity between the material to be etched and the material to be left, and the supply power is 8 V / 250 mA. By using the electrolysis method as described above, the electrochemical chemicals are accelerated by the potential difference to maximize the etching selectivity, and the materials mixed with gallium (Ga) by the mass transport are easily removed. Here, a gold coating is applied to the sample to prevent charge-up during electrolytic etching, which is applied with a 45 ° slope to prevent the coating action of the ion milling cross section due to normal incident from becoming weak. Process.

도 2 내지 도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 전해식각 방법을 이용한 주사전자현미경 관찰용 시료 처리 결과를 설명하기 위한 도면으로, 반구형 폴리 그레인(Hemispherical Poly Grain; HPS) 폴리실리콘 도해(delineation)의 예를 나타낸다.2 to 4 are diagrams for explaining the results of sample processing for scanning electron microscope observation using an electrolytic etching method according to an embodiment of the present invention, Hemispherical Poly Grain (HPS) polysilicon delineation (delineation) For example.

도 2의 실시 예에서 전해식각 조건은 다음과 같다. 전해질로는 1.5HF(49%)+200HNO3를 사용하고 전해식각 시간은 8초로 한다. DC 전원 공급기로부터 20V/150mA의 전원을 공급하며 시료에는 음극이 접속되도록 한다. 또한, 시료에는 45°의 기울기로 3분 동안 금을 코팅한다.In the embodiment of Figure 2 the electrolytic etching conditions are as follows. 1.5HF (49%) + 200HNO 3 is used as the electrolyte and the electrolytic etching time is 8 seconds. Supply 20V / 150mA of power from DC power supply and connect negative to sample. The sample is also coated with gold for 3 minutes at a 45 ° slope.

이와 같은 조건으로 전해식각하게 되면, 폴리실리콘층 이외에도 절연막(BPSG/IPO)의 노출면이 다소 심하게 식각되어 나타나게 되고, 반구형 폴리 그레인 폴리실리콘층과 금속층은 식각 선택비가 높아 양호한 상태로 보존된다. FIB 이온 밀링 처리시 금속층 등은 돌출부위로 추정되며, 폴리2 텅스텐-실리사이드층도 양호하게 보존된다.When the electrolytic etching is performed under these conditions, the exposed surface of the insulating film (BPSG / IPO) is slightly etched in addition to the polysilicon layer, and the hemispherical polygrain polysilicon layer and the metal layer are stored in a good state because of high etching selectivity. In the FIB ion milling process, the metal layer and the like are assumed to be protrusions, and the poly2 tungsten-silicide layer is also well preserved.

이상과 같은 결과로부터, 본 제 1 실시 예는 반구형 폴리 그레인 폴리실리콘층의 관찰에 매우 용이하지만, 절연막과의 식각 선택비가 매우 낮으므로 별도의 조건 보완이 이루어져야할 필요성이 있음을 알 수 있다.From the above results, it can be seen that the first embodiment is very easy to observe the hemispherical polygrain polysilicon layer, but since the etching selectivity with the insulating film is very low, it is necessary to supplement the conditions separately.

도 3a 및 3b의 실시 예에서, 전해식각 조건은 다음과 같다. 전해질로는 3HF(49%)+200HNO3를 사용하고 전해식각 시간은 7초로 한다. DC 전원 공급기로부터 20V/150mA의 전원을 공급하며 시료에 양극이 접속되도록 한다. 또한, 시료에는 45°의 기울기로 5분 동안 금을 코팅한다.In the example of FIGS. 3A and 3B, electrolytic etching conditions are as follows. 3HF (49%) + 200HNO 3 is used as the electrolyte and the electrolytic etching time is 7 seconds. Supply 20V / 150mA of power from DC power supply and make positive connection to EUT. Samples were also coated with gold for 5 minutes at a 45 ° slope.

이상과 같은 조건으로 전해식각하게 되면, 폴리실리콘층 이외에도 절연막이 식각되게 되며, 금속층은 손상되지 않으나 장벽금속층은 식각처리되는 것을 알 수 있다.When the electrolytic etching is performed under the above conditions, the insulating film is etched in addition to the polysilicon layer, and the metal layer is not damaged, but the barrier metal layer is etched.

이상과 같은 결과로부터 절연막과의 식각 선택비가 개선되었음을 알 수 있다.From the above results, it can be seen that the etching selectivity with the insulating film is improved.

도 4a 및 4b는 FIB 이온 밀링 후 셈(SEM) 사진에서 관찰되는 웰 프로파일 및 금속층 프로파일을 나타낸다.4A and 4B show the well profile and metal layer profile observed in SEM images after FIB ion milling.

정상적으로 1.5HF+200HNO3는 SiO2에 비해 식각 선택비가 매우 높게 나타나지만, 전해식각을 적용한 결과, 식각 선택비가 낮게 나타나는 특이 현상이 발생하게 된다. 이것은 전해식각 반응 메카니즘이 Si와 NO2와 반응하여 SiO2화되고, HF와 결합하여 제거되는 일련의 2차반응 고리를 끊고 HF가 혼합액으로부터 직접적으로 전리시켜 SiO2와 반응을 하도록 촉진시키기 때문인 것으로 추정된다. 이때의 화학 반응식은 다음과 같다.Normally, 1.5HF + 200HNO 3 has a very high etching selectivity compared to SiO 2 , but as a result of the electrolytic etching, a peculiar phenomenon in which the etching selectivity is low occurs. This is because the electrolytic etching mechanism reacts with Si and NO 2 to SiO 2 , breaks a series of secondary reaction rings removed by bonding with HF, and promotes HF to react with SiO 2 directly by ionizing it from the mixture. It is estimated. The chemical reaction formula at this time is as follows.

Si+2HNO3→Si+2NO2+2OH→Si2 ++2NO2→Si2 ++2OH-→SiO2+H2(1차반응) Si + 2HNO 3 → Si + 2NO 2 + 2OH → Si 2 + + 2NO 2 → Si 2 + + 2OH - → SiO 2 + H 2 (1 -order reaction)

SiO2+4HF→SiF4+2H2O(2차반응)SiO 2 + 4HF → SiF 4 + 2H 2 O (secondary reaction)

도 5 및 도 6은 본 발명에 따른 전해식각 방법을 이용한 분리 패턴의 불량 분석 방법을 설명하기 위한 도면이다.5 and 6 are views for explaining a failure analysis method of the separation pattern using the electrolytic etching method according to the present invention.

도 5는 전해식각의 반응 메카니즘을 설명하기 위한 도면으로서, 전해질(52)이 담긴 전해조(51) 내에 게이트 산화막 결함을 관찰하고자 하는 시료(53)를 넣고 부하용으로 Pt(54)를 이용한다.FIG. 5 is a view for explaining the reaction mechanism of the electrolytic etching. In the electrolyzer 51 containing the electrolyte 52, a sample 53 to be observed for gate oxide defects is placed and Pt 54 is used for the load.

도 6a 및 6b는 결함을 관찰하고자 하는 시료의 단면도로서, 기판(60) 상에 게이트 산화막(61) 및 게이트 전극(62A, 62B)이 형성된 상태를 나타낸다. 이와 같은 시료(53)를 전해식각하게 되면, 도 6b와 같이 결함이 발생된 부분의 게이트 전극(62A) 표면에 애노드 산화막(63)이 성장되게 된다.6A and 6B are cross-sectional views of samples for which defects are to be observed, showing a state in which the gate oxide films 61 and the gate electrodes 62A and 62B are formed on the substrate 60. When the sample 53 is electrolytically etched, the anode oxide film 63 is grown on the surface of the gate electrode 62A of the defective portion as shown in FIG. 6B.

보다 자세히 설명하면 다음과 같다. 전해질(52)내의 시료(53)에 수 V의 전압 을 인가하면, 게이트 산화막 결함(A)이 발생한 누설 게이트(62A)에서는 초기에 식각 반응이 매우 느리게 이루어지다가 애노드 산화막(63) 형성점과의 평형점에 이르러서는 산화 반응으로 식각이 일어나지 않는 반면, 정상적인 게이트(62B)에서는 식각 반응이 정상적으로 일어나게 된다. 즉, 누설 사이트는 제거되지 않고 남아 있는 반면 정상적인 사이트는 제거되므로, 누설 사이트를 쉽게 관찰할 수 있다. 이러한 반응은 저장노드에서와 텅스텐 플러그 콘택에서의 누설 사이트 관찰에도 이용될 수 있다. 결함이 발생하여 남아 있게 되는 사이트는 극성을 제거한 상태에서 전해질에 식각처리시키면, 폴리실리콘층 식각 처리용 핀-홀을 통하여 화공약품은 실리콘 기판을 등방성 식각시킨다. 이러한 상태에서 게이트 산화막 만을 불산 등으로 제거한 후 SEM으로 관찰하면, 핀-홀 사이트에서는 언더-컷(Under-cut) 흔적이 남게 된다.More detailed description is as follows. When a voltage of several V is applied to the sample 53 in the electrolyte 52, in the leakage gate 62A where the gate oxide film defect A is generated, the etching reaction is very slow at an initial stage, and then the formation point of the anode oxide film 63 is reduced. When the equilibrium point is reached, etching does not occur due to the oxidation reaction, whereas the etching reaction occurs normally at the normal gate 62B. That is, since the leaked site remains unremoved while the normal site is removed, the leaked site can be easily observed. This reaction can also be used to observe leak sites at storage nodes and at tungsten plug contacts. If a defect is generated and the remaining site is etched in the electrolyte with the polarity removed, the chemical isotropically etches the silicon substrate through the pin-hole for etching the polysilicon layer. In this state, if only the gate oxide film is removed with hydrofluoric acid or the like and observed with an SEM, an under-cut trace remains at the pin-hole site.

여기에서, 전해질로는 KOH + H2O 또는 HNO + HF를 사용한다.Here, KOH + H 2 O or HNO + HF is used as the electrolyte.

상술한 바와 같이, 본 발명은전기적 측면과 화학적 측면을 결합하여 식각 메카니즘의 선택비를 극대화시켜 주사전자현미경(SEM)을 이용한 반도체 소자의 불량 분석이 용이하게 이루어질 수 있도록 한다. 특히, 분석기술 측면에서 의존도가 매우 높은 집속 이온 빔(FIB)의 이온 밀링 처리 작업 후에 오염 처리의 어려움을 극복할 수 있게 하므로, 분해능이 우수한 주사전자현미경과 같은 고분해능의 영상 분석 장비에서 연계적으로 가공처리된 부위를 정밀하게 관찰 할 수 있다. 또한 게이 트 산화막 핀-홀 불량 사이트를 전해식각 원리를 이용하여 분석할 수 있으므로 신뢰성을 향상시킬 수 있다. 이에 따라 공정 제품의 신속/정확한 모니터링을 활성화시킬 수 있으므로 제품의 신뢰도 관찰에 큰 기여를 할 수 있고 양질의 제품 개발에 공헌할 수 있다.As described above, the present invention combines the electrical and chemical aspects to maximize the selectivity of the etching mechanism to facilitate the failure analysis of the semiconductor device using a scanning electron microscope (SEM). In particular, it is possible to overcome the difficulty of the contamination treatment after the ion milling operation of the focused ion beam (FIB), which is highly dependent on the analysis technology, so that it can be linked in high resolution image analysis equipment such as a scanning electron microscope with high resolution. The processed part can be observed precisely. In addition, the gate oxide pin-hole defect site can be analyzed using the electrolytic etching principle, thereby improving reliability. This enables quick and accurate monitoring of process products, which can greatly contribute to observing the reliability of products and contributes to the development of quality products.

Claims (9)

불량을 분석하고자 하는 시료가 제공되는 단계;Providing a sample to analyze the defect; 상기 시료에 대하여 집속 이온 빔 가공 처리를 실시하는 단계;Performing focused ion beam machining on the sample; 식각하고자 하는 물질과 잔류시키고자 하는 물질과의 식각 선택비가 높은 화공약품인 전해질에 상기 시료를 넣는 단계; 및Placing the sample in an electrolyte which is a chemical chemical having a high etching selectivity ratio between a material to be etched and a material to be left; And 상기 시료에 음극을 연결하여 소정의 전원을 공급하는 전기분해 방법으로 상기 전해질의 전해를 촉진시켜 상기 시료를 전해 식각하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 전해식각 방법을 이용한 주사전자현미경 관찰용 시료 처리 방법.A sample for observing a scanning electron microscope using an electrolytic etching method comprising electrolytic etching of the sample by promoting electrolysis of the electrolyte by an electrolysis method of connecting a cathode to the sample to supply a predetermined power source Treatment method. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 전해질은 3HF(49%)+200HNO3인 것을 특징으로 하는 전해식각 방법을 이용한 주사전자현미경 관찰용 시료 처리 방법.The electrolyte is 3HF (49%) + 200HNO 3 Sample processing method for scanning electron microscope observation using the electrolytic etching method. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 전해식각은 7초 동안 실시하는 것을 특징으로 하는 전해식각 방법을 이용한 주사전자현미경 관찰용 시료 처리 방법.The electrolytic etching is a sample processing method for scanning electron microscope observation using an electrolytic etching method, characterized in that performed for 7 seconds. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 전해식각은 상기 시료에 양극을 접속하고, 20V의 전압과 150mA의 전류를 공급하여 실시하는 것을 특징으로 하는 전해식각 방법을 이용한 주사전자현미경 관찰용 시료 처리 방법.The electrolytic etching is a sample processing method for scanning electron microscope observation using an electrolytic etching method characterized in that the anode is connected to the sample, supplying a voltage of 20V and a current of 150mA. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 전해식각을 실시하기 전 45°기울기로 상기 시료에 금 도금을 실시하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전해식각 방법을 이용한 주사전자현미경 관찰용 시료 처리 방법.The sample processing method for scanning electron microscope observation using the electrolytic etching method characterized in that it further comprises the step of performing a gold plating on the sample at a 45 ° slope before the electrolytic etching. 분리 패턴의 불량 분석 방법에 있어서,In the failure analysis method of the separation pattern, 상기 불량을 분석하고자 하는 분리 패턴이 형성된 시료에 대하여 집속 이온 빔 가공 처리를 실시하는 단계;Performing a focused ion beam machining process on a sample having a separation pattern for analyzing the defects; 식각하고자 하는 물질과 잔류시키고자 하는 물질과의 식각 선택비가 높은 화공약품인 전해질에 상기 시료를 넣고, 상기 시료에 음극을 연결하여 소정의 전원을 공급하는 전기분해 방법으로 상기 전해질의 전해를 촉진시켜 상기 시료를 1차 전해식각하는 단계;The electrolysis of the electrolyte is promoted by an electrolysis method in which the sample is put into an electrolyte which is a chemical chemical having a high etching selectivity between the material to be etched and the material to be left, and a cathode is connected to the sample to supply a predetermined power source. Primary electrolytic etching of the sample; 상기 시료에 인가한 극성을 제거하고 상기 2차 전해식각하는 단계;Removing the polarity applied to the sample and performing the second electrolytic etching; 세정공정을 실시한 후 불량을 관찰하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 전해식각 방법을 이용한 분리 패턴의 불량 분석 방법.Defect analysis method of the separation pattern using the electrolytic etching method comprising the step of observing the defect after performing the cleaning process. 제 6 항에 있어서,The method of claim 6, 상기 전해질은 KOH + H2O 또는 HNO + HF를 사용하는 것을 특징으로 하는 전해식각 방법을 이용한 분리 패턴의 불량 분석 방법.The electrolyte is KOH + H 2 O or HNO + HF characterized in that the failure analysis method of the separation pattern using an electrolytic etching method. 제 6 항에 있어서,The method of claim 6, 상기 1차 전해식각시에는 상기 시료에 양극을 접속하는 것을 특징으로 하는 전해식각 방법을 이용한 분리 패턴의 불량 분석 방법.In the first electrolytic etching, the failure pattern analysis method of the separation pattern using an electrolytic etching method, characterized in that for connecting the anode to the sample. 제 6 항에 있어서,The method of claim 6, 상기 1차 전해식각시 결함이 발생한 부분은 초기 식각 반응이 일어나다가 애노드 산화막 형성점과의 평형점에 이르러서는 식각이 일어나지 않고, 결함이 발생하지 않은 부분은 모두 식각 되는 것을 특징으로 하는 전해식각 방법을 이용한 분리 패턴의 불량 분석 방법.Electrolytic etching method characterized in that the portion in which the defect occurs during the first electrolytic etching occurs during the initial etching reaction and the etching point does not occur when the equilibrium point with the anode oxide layer is formed, and all the portions in which the defect does not occur are etched. Defect analysis method of separation pattern using
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