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
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 Download PDFInfo
- Publication number
- KR100611475B1 KR100611475B1 KR1019990047421A KR19990047421A KR100611475B1 KR 100611475 B1 KR100611475 B1 KR 100611475B1 KR 1019990047421 A KR1019990047421 A KR 1019990047421A KR 19990047421 A KR19990047421 A KR 19990047421A KR 100611475 B1 KR100611475 B1 KR 100611475B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- sample
- electrolytic etching
- etching
- electron microscope
- scanning electron
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 52
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 title claims abstract description 21
- 238000002955 isolation Methods 0.000 title description 2
- 238000001039 wet etching Methods 0.000 title description 2
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 title 1
- 238000000866 electrolytic etching Methods 0.000 claims abstract description 46
- 230000007547 defect Effects 0.000 claims abstract description 22
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims abstract description 19
- 238000003672 processing method Methods 0.000 claims abstract description 11
- 238000010884 ion-beam technique Methods 0.000 claims abstract description 9
- 230000008569 process Effects 0.000 claims abstract description 7
- 238000005530 etching Methods 0.000 claims description 25
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 claims description 18
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims description 15
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 10
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 9
- 238000005868 electrolysis reaction Methods 0.000 claims description 8
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 239000010931 gold Substances 0.000 claims description 4
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 238000003754 machining Methods 0.000 claims description 4
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 claims description 2
- 238000007747 plating Methods 0.000 claims 1
- 230000001737 promoting effect Effects 0.000 claims 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 abstract description 9
- 238000000992 sputter etching Methods 0.000 abstract description 6
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 abstract description 4
- 230000002950 deficient Effects 0.000 abstract description 2
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 abstract description 2
- 150000002259 gallium compounds Chemical class 0.000 abstract 1
- 239000010408 film Substances 0.000 description 13
- 229910021420 polycrystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 7
- 229920005591 polysilicon Polymers 0.000 description 7
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 5
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 5
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 4
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 4
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 3
- 239000000047 product Substances 0.000 description 3
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 3
- KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N Fluorane Chemical compound F KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 2
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 2
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 2
- 238000007598 dipping method Methods 0.000 description 2
- 229910052733 gallium Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 2
- 238000010517 secondary reaction Methods 0.000 description 2
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 2
- GYHNNYVSQQEPJS-UHFFFAOYSA-N Gallium Chemical compound [Ga] GYHNNYVSQQEPJS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 239000005380 borophosphosilicate glass Substances 0.000 description 1
- 238000003486 chemical etching Methods 0.000 description 1
- 238000005034 decoration Methods 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000010494 dissociation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000005593 dissociations Effects 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- -1 gallium ions Chemical class 0.000 description 1
- 238000010191 image analysis Methods 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 230000010287 polarization Effects 0.000 description 1
- 238000001878 scanning electron micrograph Methods 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- 238000010186 staining Methods 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
- 239000013589 supplement Substances 0.000 description 1
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 1
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 description 1
- WQJQOUPTWCFRMM-UHFFFAOYSA-N tungsten disilicide Chemical compound [Si]#[W]#[Si] WQJQOUPTWCFRMM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910021342 tungsten silicide Inorganic materials 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N1/00—Sampling; Preparing specimens for investigation
- G01N1/28—Preparing specimens for investigation including physical details of (bio-)chemical methods covered elsewhere, e.g. G01N33/50, C12Q
- G01N1/32—Polishing; Etching
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N1/00—Sampling; Preparing specimens for investigation
- G01N1/28—Preparing specimens for investigation including physical details of (bio-)chemical methods covered elsewhere, e.g. G01N33/50, C12Q
- G01N1/2853—Shadowing samples
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N1/00—Sampling; Preparing specimens for investigation
- G01N1/28—Preparing specimens for investigation including physical details of (bio-)chemical methods covered elsewhere, e.g. G01N33/50, C12Q
- G01N1/44—Sample treatment involving radiation, e.g. heat
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N31/00—Investigating or analysing non-biological materials by the use of the chemical methods specified in the subgroup; Apparatus specially adapted for such methods
- G01N31/22—Investigating or analysing non-biological materials by the use of the chemical methods specified in the subgroup; Apparatus specially adapted for such methods using chemical indicators
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
- H01J37/26—Electron or ion microscopes; Electron or ion diffraction tubes
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N1/00—Sampling; Preparing specimens for investigation
- G01N1/28—Preparing specimens for investigation including physical details of (bio-)chemical methods covered elsewhere, e.g. G01N33/50, C12Q
- G01N1/30—Staining; Impregnating ; Fixation; Dehydration; Multistep processes for preparing samples of tissue, cell or nucleic acid material and the like for analysis
- G01N1/31—Apparatus therefor
- G01N2001/317—Apparatus therefor spraying liquids onto surfaces
Landscapes
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Biophysics (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Sampling And Sample Adjustment (AREA)
- Testing Or Measuring Of Semiconductors Or The Like (AREA)
- Analysing Materials By The Use Of Radiation (AREA)
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
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
62 : 게이트 전극 63 : 애노드 산화막62
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
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.
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
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
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
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)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1019990047421A KR100611475B1 (en) | 1999-10-29 | 1999-10-29 | 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 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1019990047421A KR100611475B1 (en) | 1999-10-29 | 1999-10-29 | 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 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
KR20010039145A KR20010039145A (en) | 2001-05-15 |
KR100611475B1 true KR100611475B1 (en) | 2006-08-09 |
Family
ID=19617581
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
KR1019990047421A KR100611475B1 (en) | 1999-10-29 | 1999-10-29 | 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 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
KR (1) | KR100611475B1 (en) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101901689B1 (en) * | 2012-01-27 | 2018-09-27 | 삼성전기 주식회사 | method of observing a core-shell structure of dielectrics |
CN113008645A (en) * | 2021-04-09 | 2021-06-22 | 唐山钢铁集团有限责任公司 | Edge sealing device and method for salt spray test sample |
-
1999
- 1999-10-29 KR KR1019990047421A patent/KR100611475B1/en not_active IP Right Cessation
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
KR20010039145A (en) | 2001-05-15 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN102044461B (en) | Detection method used for failure analysis of semiconductor device | |
KR100389917B1 (en) | Wet process for fabrication of semiconductor device using electrolytically ionized anode water and/or cathod water and electrolytically ionized anode water and/or cathode water used therein | |
TW200818304A (en) | Electron induced chemical etching and deposition for local circuit repair | |
EP0073713A2 (en) | Process for self-healing dielectrics | |
GB2302987A (en) | Method for analyzing failure in semiconductor device | |
KR100495603B1 (en) | Fabrication of silicon micro mechanical structures | |
KR100611475B1 (en) | 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 | |
US6225137B1 (en) | Semiconductor wafer evaluation method | |
US6248601B1 (en) | Fix the glassivation layer's micro crack point precisely by using electroplating method | |
KR100269440B1 (en) | Method for evaluating a semiconductor device | |
Gajda | Techniques in failure analysis of MOS devices | |
US20060084189A1 (en) | Characterizing the integrity of interconnects | |
JPH11160209A (en) | Preparation of sample for transmission electron microscope | |
CN114252680B (en) | Voltage contrast method for detecting leakage between source and drain | |
KR100872958B1 (en) | Method of error detection for analyzing system of wafer defect using copper decoration device | |
WO2023058126A1 (en) | Method for manufacturing substrate and method for manufacturing semiconductor device | |
KR100327564B1 (en) | Method for preparing sample used in observation of scanning electron microscope | |
Hua et al. | Failure analysis of contamination and gate/tunnel oxide failure in wafer fabrication | |
JP2608972B2 (en) | Semiconductor device defect detection method | |
JP3751396B2 (en) | Insulating film evaluation method | |
KR0176200B1 (en) | Defect analysis method of semiconductor device | |
KR100479296B1 (en) | Semiconductor Wafer Analysis Method | |
JP2002184830A (en) | Method of detecting defect in insulating film and device thereof | |
KR19990075166A (en) | Contact inspection method of semiconductor device | |
KR20030038446A (en) | WAFER INCLUDING AN In-CONTAINING-COMPOUND SEMICONDUCTOR SURFACE LAYER, AND METHOD FOR PROFILING ITS CARRIER CONCENTRATION |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A201 | Request for examination | ||
N231 | Notification of change of applicant | ||
E902 | Notification of reason for refusal | ||
E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
GRNT | Written decision to grant | ||
LAPS | Lapse due to unpaid annual fee |