KR100699117B1 - 반도체 소자의 불량 분석 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 반도체 소자의 불량 분석 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 반도체 소자의 불량 분석을 위하여 u-AMOS 장비를 사용하여 반도체 제조 공정 중에 발생된 결함(defect)를 검출하는 반도체 소자의 불량 분석 방법에 관한 것이다.

본 발명의 반도체 소자의 불량 분석 방법은 반도체 소자의 불량 분석을 하기 위해 u-AMOS 장비의 프로브 스테이션에 시편을 장착하고 프로브 팁을 상기 시편의 패드에 연결하는 프로브 단계; 상기 u-AMOS 장비의 워크 스테이션에 인가 전압 및 레이저 에너지를 설정하는 프로그램 단계; 리셋 키를 누름으로써 불량 분석을 진행하고 작업자에 의하여 수동으로 불량분석의 진행을 중단시키는 불량 분석 단계;를 포함하여 이루어진 반도체 소자의 불량 분석 방법에 있어서, 상기 프로그램 단계는 상기 u-AMOS 장비의 워크 스테이션에 인가 전압, 레이저 에너지, 및 스캐닝 횟수를 설정하는 것을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 반도체 소자의 불량 분석 방법에 의하면 레이저 스캐닝 횟수를 조절하는 단계를 구비함으로써 u-AMOS 장비에서 계속적인 레이저 스캐닝으로 인하여 반도체 소자의 손상을 방지할 수 있는 효과가 있다.

반도체 소자 불량분석, u-AMOS, 레이저 스캐닝

Description

반도체 소자의 불량 분석 방법{Failure analysis method of semiconductor device}

도 1은 u-AMOS 장비의 결함 검출 원리를 설명하기 위한 개략도,

도 2는 종래의 기술에 의한 IR-OBIRCH 방식의 프로그램 설정을 보여주는 컨트롤 윈도우,

도 3은 종래의 기술에 의한 불량 분석시 레이저에 의한 손상을 보여주는 광학현미경 및 전자현미경 사진,

도 4는 종래의 기술에 의한 불량 분석시 레이저에 의하여 불량지점이 치유되는 현상을 보여주는 개략도,

도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 IR-OBIRCH 방식의 프로그램 설정을 보여주는 컨트롤 윈도우.

도 6은 본 발명의 또 다른 일실시예에 따른 IR-OBIRCH 방식의 프로그램 설정을 보여주는 컨트롤 윈도우.

본 발명은 반도체 소자의 불량 분석 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 반도체 소자의 불량 분석을 위하여 u-AMOS 장비를 사용하여 반도체 제조 공정 중에 발생된 결함(defect)를 검출하는 반도체 소자의 불량 분석 방법에 관한 것이다.

일반적으로 반도체 소자의 고 집적화에 따라 반도체 제조공정이 복잡해지고 반도체 소자의 동작에 문제를 발생시키는 불량도 다양하게 발생하고 있다. 이러한 불량의 발생은 반도체 소자의 성능 저하 및 수율 감소의 원인으로 작용하고 있으며 이를 해결하기 위한 노력이 다양하게 시도되고 있으나 실제 검출할 수 있는 불량의 정도는 한계가 있는 실정이다.

이러한 반도체 소자의 불량 분석 장비 중의 하나인 u-AMOS 장비는 반도체 소자에서 발생하는 누설 전류 경로와 컨택(contact) 또는 비아컨택(via contact) 부분의 저항변위 등을 측정하는 새로운 원리의 'IR-OBIRCH'(infrared optical beam induced resistance change) 방법을 사용한 혁신적인 방법의 반도체 불량 분석장비이다.

기존의 LC(liquid crystal, 이하 'LC'라 한다) 분석법을 사용하면 발열점(heat spot)은 검출되나 LC에 의하여 전이된 영역이 넓게 표시되기 때문에 정확한 위치는 판별이 어렵다. OBIRCH 분석법을 사용하게 되면 100배로 확대되어 불량(fail) 지점을 확인할 수 있다. 게다가 LC 분석법보다 훨씬 낮은 전압의 검출도 가능하다는 장점이 있다.

도 1은 u-AMOS 장비의 결함 검출 원리를 설명하기 위한 개략도, 도 2는 종래의 기술에 의한 IR-OBIRCH 방식의 프로그램 설정을 보여주는 컨트롤 윈도우이고, 도 3은 종래의 기술에 의한 불량 분석시 레이저에 의한 손상을 보여주는 광학현미 경 및 전자현미경 사진이고, 도 4는 종래의 기술에 의한 불량 분석시 레이저에 의하여 불량지점이 치유되는 현상을 보여주는 개략도이다.

첨부된 도 1에 도시한 바와 같이 반도체 소자에 전기적 신호를 가하고 레이저로 상기 반도체 소자를 스캐닝(scanning)하면서 저항의 변화를 감지하여 결함을 검출하는 것이다.

따라서 반도체 소자의 불량 분석을 하기 위해서는 먼저 u-AMOS 장비의 프로브 스테이션(probe station)에 시편을 장착하고 프로브 팁(probe tip)을 상기 시편의 패드(pad)에 연결한 후, 첨부된 도 2에 도시한 바와 같이 u-AMOS 장비의 워크 스테이션(work station)에서 IR-OBIRCH 프로그램을 설정한다.

이러한 설정 단계에서 작업자는 인가 전압 및 레이저 에너지를 설정하고 리셋 키를 누름으로써 불량 분석을 진행하는 것이다.

그러나 상기 u-AMOS 장비는 작업자가 수동으로 레이저의 조사를 중지시키지 않으면 계속해서 스캐닝이 진행되어 반도체 소자에 따라서는 도 3에 도시한 바와 같은 반도체 소자의 손상(damage)을 발생시키며 정확한 불량 분석이 어렵다는 문제점이 있다.

또한 첨부된 도 4에 도시한 바와 같이 상기 u-AMOS 장비를 사용하여 불량 분석을 진행시 레이저의 히팅(heating)에 의하여 불량 지점이 치유되는 현상이 발생된다.

즉 도 4는 금속 배선 불량, 즉 배선에 보이드(void)가 발생된 반도체 소자에 전류가 흐르면서 레이저의 히팅에 의하여 상기 보이드가 점차로 채워짐에 따라 불 량분석 이전에는 배선 저항이 높아서 소자특성 테스트에서 패스(pass)하지 못하였던 배선 불량이 본 장비에 의한 불량 분석이 진행된 다음 측정된 소자특성 테스트에서 패스하는 것이다.

이러한 현상은 본 장비를 사용하여 불량 분석을 하는 데 있어서 정확한 불량 분석을 어렵게 하는 문제점이 있다.

따라서 본 발명은 상술한 제반 문제점을 해결하고자 안출된 것으로, u-AMOS 장비에서 계속적인 레이저 스캐닝으로 인하여 반도체 소자의 손상을 방지함으로써 정확한 불량 분석을 할 수 있는 반도체 소자의 불량 분석 방법을 제공함에 그 목적이 있다.

상술한 바와 같은 목적을 구현하기 위한 본 발명의 반도체 소자의 불량 분석 방법은 반도체 소자의 불량 분석을 하기 위해 u-AMOS 장비의 프로브 스테이션에 시편을 장착하고 프로브 팁을 상기 시편의 패드에 연결하는 프로브 단계; 상기 u-AMOS 장비의 워크 스테이션에 인가 전압 및 레이저 에너지를 설정하는 프로그램 단계; 리셋 키를 누름으로써 불량 분석을 진행하고 작업자에 의하여 수동으로 불량분석의 진행을 중단시키는 불량 분석 단계;를 포함하여 이루어진 반도체 소자의 불량 분석 방법에 있어서, 상기 프로그램 단계는 상기 u-AMOS 장비의 워크 스테이션에 인가 전압, 레이저 에너지, 및 스캐닝 횟수를 설정하는 것을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 불량 분석 단계는 상기 설정된 스캐닝 횟수의 레이저 스캔이 완료됨에 따라 자동으로 종료되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 프로그램 단계의 레이저 에너지 설정은 작은 양의 에너지로부터 큰 양의 에너지로 일정한 증가분을 가하면서 반복적으로 수행하는 단계를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.

이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 구성 및 작용을 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 IR-OBIRCH 방식의 프로그램 설정을 보여주는 컨트롤 윈도우이고, 도 6은 본 발명의 또 다른 일실시예에 따른 IR-OBIRCH 방식의 프로그램 설정을 보여주는 컨트롤 윈도우이다.

본 발명의 일실시예에 따른 반도체 소자의 불량 분석 방법은 프로브 단계, 프로그램 단계, 불량 분석 단계를 포함하여 이루어져 있으며, 상기 프로브 단계, 불량 분석 단계는 종래의 기술과 동일하므로 설명의 중복을 피하기 위하여 상세한 설명은 생략하고, 새로이 부가되는 단계의 작용을 중심으로 하여 상세히 설명한다.

첨부된 도 5에 도시한 바와 같이 본 발명의 일실시예에 따른 반도체 소자의 불량 분석 방법은 상기 프로그램 단계에서 u-AMOS 장비의 워크 스테이션에 인가 전압, 레이저 에너지, 및 스캐닝 횟수를 설정하는 것으로 이루어진 것이다.

따라서 레이저 스캐닝의 횟수를 조절하는 항목을 추가하여 작업자가 반도체 소자에 레이저를 몇 번 스캐닝 할 것인지 결정하고 이를 상기 워크 스테이션에 입력함으로써 작업자가 임의로 불량 분석 진행을 중단시키지 않아도 상기 입력된 스 캐닝 횟수만큼 레이저 스캐닝이 완료되면 자동으로 종료되므로 레이저에 의한 반도체 소자의 손상(damage)을 방지하는 역할을 하는 것이다.

상기 불량 분석 단계는 상기 설정된 스캐닝 횟수의 레이저 스캔이 완료됨에 따라 자동으로 종료되는 것이 바람직하다.

첨부된 도 6에 도시한 바와 같이 본 발명의 또 다른 일실시예에 따른 반도체 소자의 불량 분석 방법은 상기 프로그램 단계의 레이저 에너지 설정은 작은 양의 에너지로부터 큰 양의 에너지로 일정한 증가분을 가하면서 반복적으로 수행하는 단계를 포함하여 이루어진 것이다.

이러한 단계의 수행을 위하여 첨부된 도 6에 도시한 바와 같은 레이저 에너지를 조절하는 항목을 추가하는 것이며, 이에 따라 입력된 최소의 에너지에 의하여 레이져 스캐닝에 의한 불량 분석 단계가 진행되고 이후 입력된 에너지 증가분(energy step)만큼 레이저 에너지를 증가시켜 반복하여 불량 분석 단계가 진행하는 것이다.

이러한 단계에서 불량 위치(heat spot)가 발견되면 자동으로 레이저의 스캐닝이 중단이 되며, 불량 위치가 발견되지 아니하면 기 입력된 최대의 에너지로 레이저 스캐닝에 의한 불량 분석 단계가 진행되는 것이다.

따라서 본 발명에 의하여 레이저의 히팅에 의한 불량 지점의 치유를 최소화하면서 보다 정확한 불량 분석이 가능하게 하는 역할을 한다.

본 발명은 상기 실시 예에 한정되지 않고 본 발명의 기술적 요지를 벗어나지 아니하는 범위 내에서 다양하게 수정/변형되어 실시될 수 있음은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 있어서 자명한 것이다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 반도체 소자의 불량 분석 방법에 의하면 레이저 스캐닝 횟수를 조절하는 단계를 구비함으로써 u-AMOS 장비에서 계속적인 레이저 스캐닝으로 인하여 반도체 소자의 손상을 방지함으로써 정확한 불량 분석을 할 수 있는 효과가 있다.

Claims (3)

1. 반도체 소자의 불량 분석을 하기 위해 u-AMOS 장비의 프로브 스테이션에 시편을 장착하고 프로브 팁을 상기 시편의 패드에 연결하는 프로브 단계; 상기 u-AMOS 장비의 워크 스테이션에 인가 전압 및 레이저 에너지를 설정하는 프로그램 단계; 리셋 키를 누름으로써 불량 분석을 진행하고 작업자에 의하여 수동으로 불량분석의 진행을 중단시키는 불량 분석 단계;를 포함하여 이루어진 반도체 소자의 불량 분석 방법에 있어서, 상기 프로그램 단계는 상기 u-AMOS 장비의 워크 스테이션에 인가 전압, 레이저 에너지 및 스캐닝 횟수를 설정하는 것과 상기 불량 분석 단계는 상기 설정된 스캐닝 횟수의 레이저 스캔이 완료됨에 따라 자동으로 종료되는 것을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 불량 분석 방법.
2. 삭제
3. 제1항에 있어서, 상기 프로그램 단계의 레이저 에너지 설정은 작은 양의 에너지로부터 큰 양의 에너지로 일정한 증가분을 가하면서 반복적으로 수행하는 단계를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 불량 분석 방법.

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