KR100989879B1 - Method for manufacturing a cross-sectional binding device and apparatus using the same - Google Patents
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Abstract
본 발명은 단면결합소자의 제조에 관한 것으로서, 다층막으로 이루어진 소자의 일부를 절단하여 절단시편을 형성하고, 상기 절단시편을 반도체 소자의 패드와 결합하여 단면결합소자를 제조하는 방법 및 장치에 관한 것이다. 상기와 같은 방법으로 단면결합소자를 제조하면 절단시편의 각 층에 데미지가 발생하지 않으므로 양질의 특성을 나타내는 단면결합소자를 제조할 수 있고, 다양한 구조로 형성된 단면결합소자의 광학적 및 전기적 특성을 효율적으로 측정할 수 있다. BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to the fabrication of a single-sided coupling device, and a method and an apparatus for manufacturing a single-sided coupling device by cutting a portion of a multi-layered device to form a cutting specimen, and combining the cutting specimen with a pad of a semiconductor device. . When the cross-section coupling device is manufactured in the above manner, damage does not occur in each layer of the cutting specimen, so that the cross-section coupling device exhibiting high quality characteristics can be manufactured, and the optical and electrical characteristics of the cross-section coupling device formed of various structures can be effectively It can be measured by
Description
본 발명의 실시예들은 단면결합소자의 제조에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 별도의 공정으로 제조된 복수개의 전자소자를 결합시켜 단면결합소자를 제조하는 방법 및 장치에 관한 것이다.Embodiments of the present invention relate to the manufacture of a cross-section coupling device, and more particularly, to a method and apparatus for manufacturing a cross-section coupling device by combining a plurality of electronic devices manufactured in a separate process.
반도체 소자의 제조과정은 고도의 정밀함이 요구되므로, 공정의 진행과정에서 공정 불량 등을 모니터링할 수 있는 방법이 요구된다. 이러한 모니터링은 각 공정이 진행된 후에 전자현미경을 이용한 표면관찰이나 광학장비를 이용한 두께 측정 등에 의하여 진행될 수 있다. 그러나 상기의 분석에 의해서는 단면의 구조를 분석할 수 없는 한계를 가진다. 반도체 소자에서 문제가 될 수 있는 불량 중 식각단면의 형성 각도 불량, 갭 필링(gap-filling)의 불량 또는 컨택(contact)의 오픈(open) 불량 등은 단면 관찰을 통해서만 분석이 가능한 불량의 형태이기 때문이다. Since the manufacturing process of the semiconductor device requires a high degree of precision, there is a need for a method capable of monitoring process defects and the like during the process. Such monitoring may be performed by surface observation using an electron microscope or thickness measurement using optical equipment after each process. However, the above analysis has a limitation in that the structure of the cross section cannot be analyzed. Among the defects that may be a problem in the semiconductor device, the formation of an etched cross section, the gap gap gap filling or the contact open defect are types of defects that can only be analyzed through cross-sectional observation. Because.
반도체 소자의 단면 분석은 주사전자현미경(scanning electron microscopy, SEM) 또는 투과전자현미경(transmission electron microscopy, TEM)을 이용하여 이루어질 수 있고, 경우에 따라 상기 분석 장비에 결합된 EDS(energy dispersive X-ray spectroscopy) 장비를 이용하여 각 물질 층을 이루는 원자의 종류나 그 결합상태를 분석하기도 한다. 주사전자현미경을 이용한 단면분석에 요구되는 시편은 웨이퍼를 물리적으로 절단하거나, 물리적 절단 후 단면을 그라인딩하거나, 단면을 특정 식각액으로 부분 식각함으로써 제조될 수 있다. 그러나 투과전자현미경 분석의 경우에는 전자가 시편을 통과할 수 있도록 시편을 매우 얇게 제작하여야 하므로 상기와 같은 방법에 의해서는 분석 시편을 제조하기 어렵다. 투과전자현미경 분석용 시편은 시편을 절단한 후 장시간 그라인딩 또는 폴리싱함으로써 제조될 수 있는데, 이러한 방법은 시편의 제작에 시간이 과도하게 소요되고, 원하는 분석 대상 부위를 정확히 절단하기도 어렵다. 집속이온빔(focused ion beam, FIB)은 이온을 가속시켜 시편에 충돌시킴으로써 시편의 특정 부위를 절단하고 밀링(milling)할 수 있는 장치이다. 집속이온빔은 나노미터 단위로 이온빔을 집속시킬 수 있으므로 시편의 원하는 부위를 자유롭게 절단할 수 있고, 대부분의 집속이온빔 장치에는 주사전자현미경이 함께 장착되어 있으므로 절단 대상 부위를 관찰하며 시료를 절단할 수 있다. Cross-sectional analysis of a semiconductor device may be performed using scanning electron microscopy (SEM) or transmission electron microscopy (TEM), and in some cases, an energy dispersive X-ray coupled to the analysis equipment. Spectroscopy equipment is also used to analyze the types of atoms and their bonding states in each material layer. Specimens required for cross-sectional analysis using a scanning electron microscope can be prepared by physically cutting the wafer, grinding the cross section after physical cutting, or partially etching the cross section with a specific etchant. However, in the case of transmission electron microscopy analysis, it is difficult to prepare the test specimen by the method as described above, because the specimen must be made very thin so that electrons can pass through the test specimen. Specimens for transmission electron microscopy analysis can be prepared by cutting or polishing a specimen for a long time, such a method is excessively time-consuming to prepare the specimen, it is difficult to accurately cut the desired analysis target site. A focused ion beam (FIB) is a device that can cut and mill certain portions of a specimen by accelerating ions to impinge on the specimen. The focused ion beam can focus the ion beam in nanometers, so that the desired area of the specimen can be freely cut. Most of the focused ion beam devices are equipped with a scanning electron microscope so that the sample can be cut while observing the cutting target. .
한편, 반도체 소자는 하나의 기판 위에 제조되기도 하지만, 경우에 따라 서로 다른 기판 위에서 제조된 복수개의 소자들을 전기적으로 결합하여 결합소자의 형태로 제조되기도 한다. 이와 같은 결합소자는 결합된 각각의 소자가 전기적 신호를 처리하여 보다 복잡한 구동을 가능하게 하기도 하는데, 이 경우 각 소자가 평면 적으로 결합되거나 단면이 서로 결합될 수도 있다. 복수개의 소자를 결합하여 결합소자를 제조하는 종래의 공정은 실리콘 온 인슐레이터I(silicon On Insulator, SOI) 기판을 제조하거나, P 타입 반도체와 N 타입 반도체를 결합시켜 P-N 정션(junction)을 형성하는 경우 등이 있다. 이를 위하여 2개의 기판을 결합하는 공정이 요구되는데, 접착제를 사용하여 기판의 양면을 결합하거나, 접착제의 사용 없이 기판 간에 직접적인 결합을 형성하는 방법 등이 사용되고 있다. 접착제를 사용하여 기판을 결합하는 방법은 유기계 또는 무기계의 접착제 층을 기판의 일면에 형성한 후 접착제의 접착력에 의하여 양 기판을 접합하는 것이고, 직접적인 결합방법은 1000℃ 이상의 고온에서 기판에 압력을 가하여 양 기판을 접합하는 것이다.Meanwhile, the semiconductor device may be manufactured on one substrate, but in some cases, a semiconductor device may be manufactured in the form of a coupling device by electrically coupling a plurality of devices manufactured on different substrates. Such a coupling element may allow each coupled element to process an electrical signal to enable more complex driving. In this case, each element may be coupled in a planar manner or in a cross section. Conventional processes for manufacturing a coupling device by combining a plurality of devices to manufacture a silicon on insulator (I) substrate, or to form a PN junction by combining a P-type semiconductor and an N-type semiconductor Etc. For this purpose, a process of joining two substrates is required. A method of bonding both sides of the substrate using an adhesive or forming a direct bond between the substrates without using the adhesive is used. A method of bonding a substrate using an adhesive is to form an organic or inorganic adhesive layer on one surface of the substrate and then join both substrates by the adhesive force of the adhesive. A direct bonding method is to apply pressure to the substrate at a high temperature of 1000 ° C. or higher. Joining both substrates.
본 발명의 실시예들은 이온집속빔으로 절단시편을 제조하고, 상기 절단시편의 다층면을 다른 반도체 소자의 패드에 결합시켜 단면결합소자를 제조함으로써, 복잡한 구동이 가능한 단면결합소자를 제조하고자 한다.Embodiments of the present invention are to prepare a cutting specimen with an ion focusing beam, and to manufacture a single-side coupling device by coupling the multilayered surface of the cutting specimen to a pad of another semiconductor device, to manufacture a single-side coupling device capable of complex driving.
또한 반도체 소자의 패드를 통하여 절단시편에 전기적 신호를 인가함으로써, 다층면의 구조에 따른 전기적 특성을 효율적으로 측정하고자 한다.In addition, by applying an electrical signal to the cutting specimen through the pad of the semiconductor device, it is to efficiently measure the electrical characteristics according to the structure of the multilayer surface.
본 발명의 일 실시예는 다층막 소자를 절단하여 복수개의 층을 포함하는 절단시편을 제조하는 단계, 상기 절단시편을 임시 고정부에 결합시키고 회전시키는 단계, 상기 회전된 절단시편의 일 다층면에 탐침을 결합시키는 단계, 상기 탐침이 결합된 절단시편을 임시 고정부에서 분리하는 단계, 상기 임시 고정부에서 분리된 절단시편의 타 다층면을 제1패드 및 제2패드를 포함하는 반도체 소자의 표면에 접촉시키는 단계 및 상기 제1패드 및 제2패드를 절단시편과 전기적으로 연결시키는 단계를 포함하는 단면결합소자의 제조방법을 제공한다.According to an embodiment of the present invention, a method of manufacturing a cutting specimen including a plurality of layers by cutting a multilayer membrane device, coupling and rotating the cutting specimen to a temporary fixing part, and a probe on one multilayer surface of the rotated cutting specimen Combining the probes with each other; separating the cutting specimens with the probes separated from the temporary fixing portions, and forming another multilayer surface of the cutting specimens separated from the temporary fixing portions with the surface of the semiconductor device including the first pad and the second pad. It provides a method of manufacturing a cross-sectional coupling device comprising the step of contacting and electrically connecting the first pad and the second pad with the cutting specimen.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 다층막 소자를 절단하는 과정 또는 탐침이 결합된 절단시편을 임시 고정부에서 분리하는 과정은 집속이온빔에 의하여 수행될 수 있다.According to another embodiment of the present invention, the process of cutting the multi-layered film element or the process of separating the cutting specimen coupled to the probe from the temporary fixing portion may be performed by a focused ion beam.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 상기 절단시편을 임시 고정부에 결합시키는 과정 또는 절단시편의 일 다층면에 탐침을 결합시키는 과정은 결합부위에 금속물질을 증착함으로써 수행될 수 있다.According to another embodiment of the present invention, the process of bonding the cutting specimen to the temporary fixing portion or the coupling of the probe to one multilayer surface of the cutting specimen may be performed by depositing a metal material on the bonding portion.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 상기 금속물질은 백금, 금, 알루미늄, 티타늄으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나의 성분을 포함할 수 있다.According to another embodiment of the present invention, the metal material may include at least one component selected from the group consisting of platinum, gold, aluminum, and titanium.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 상기 절단시편은 금속층 및 절연층을 포함할 수 있다.According to another embodiment of the present invention, the cutting specimen may include a metal layer and an insulating layer.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 절단시편을 박편화하는 단계를 더 포함할 수 있다.According to another embodiment of the present invention, the method may further include delaminating the cutting specimen.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 상기 임시 고정부에 결합된 절단시편은 0 내지 360도로 회전될 수 있다.According to another embodiment of the present invention, the cutting specimen coupled to the temporary fixing portion may be rotated from 0 to 360 degrees.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 상기 임시 고정부는 투과전자현미경 분석용 그리드일 수 있다.According to another embodiment of the present invention, the temporary fixing part may be a transmission electron microscope analysis grid.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 상기 다층막 소자는 두께가 상이한 동일 물질층을 포함할 수 있다.According to another embodiment of the present invention, the multilayer film device may include the same material layer having a different thickness.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 절단시편의 단면을 전자현미경 분석 또는 광분학적 분석에 의하여 분석하는 단계를 더 포함할 수 있다.According to still another embodiment of the present invention, the method may further include analyzing the cross section of the cutting specimen by electron microscopic analysis or photochemical analysis.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 다층막 소자 또는 반도체 소자를 고정할 수 있고, 회전이 가능한 홀더, 상기 홀더에 고정된 다층막 소자를 절단할 수 있는 집속이온빔, 상기 다층막 소자에 결합되는 탐침, 상기 다층막 소자와 탐침 및 절단된 다층막 소자와 반도체 소자의 패드를 결합시킬 수 있는 부분 증착기 및 상기 절단된 다층막 소자를 임시로 고정하고 회전시킬 수 있는 임시 고정부를 포함하는 단면결합소자의 제조장치를 제공한다.According to an embodiment of the present invention, a multi-layer film device or a semiconductor device can be fixed, the holder is rotatable, a focused ion beam capable of cutting the multi-layer film device fixed to the holder, a probe coupled to the multi-layer film device, the multi-layer film The present invention provides a device for manufacturing a single-sided coupling device comprising a partial evaporator capable of coupling a device, a probe, a cut multilayer film device, and a pad of a semiconductor device, and a temporary fixing part capable of temporarily fixing and rotating the cut multilayer film device. .
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 홀더, 집속이온빔, 탐침, 부분 증착기 및 임시 고정부는 하나의 진공 체임버 내에 설치될 수 있다.According to another embodiment of the present invention, the holder, the focused ion beam, the probe, the partial evaporator and the temporary fixing part may be installed in one vacuum chamber.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 상기 탐침은 진공 체임버 내부에서 이동할 수 있다.According to another embodiment of the present invention, the probe may move inside the vacuum chamber.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 상기 임시 고정부는 홀더에 결합될 수 있다.According to another embodiment of the invention, the temporary fixing portion may be coupled to the holder.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 전자현미경 분석 장치 또는 광분학적 분석 장치를 더 포함할 수 있다.According to still another embodiment of the present invention, the method may further include an electron microscope analysis device or an optical analysis device.
본 발명의 실시예들은 하기와 같은 기술적 효과를 가지고 있다.Embodiments of the present invention have the following technical effects.
1. 본 발명의 실시예들은 다층막 소자를 절단한 절단시편을 다른 반도체 소자의 패드와 전기적으로 연결시켜 보다 복잡한 구동이 가능한 결합소자를 제조할 수 있다. 1. Embodiments of the present invention can produce a coupling device capable of more complex drive by electrically connecting the cutting specimen cut the multilayer film device with the pad of another semiconductor device.
2. 본 발명의 실시예들은 반도체 소자의 패드를 통해 절단시편에 전기적 신호를 인가함으로써 다층막 소자의 전기적 특성을 효과적으로 평가할 수 있다. 2. Embodiments of the present invention can effectively evaluate the electrical properties of the multilayer film device by applying an electrical signal to the cutting specimen through the pad of the semiconductor device.
3. 본 발명의 실시예들은 다층막 소자에서 절단된 절단시편의 단면에 대하여 전자현미경 분석 또는 광분학적 분석을 인-씨추(in-situ)로 수행할 수 있다.3. Embodiments of the present invention can be performed in-situ electron microscopy or optical analysis for the cross section of the cut specimen cut in the multilayer film device.
4. 본 발명의 실시예들은 다층막 소자에 포함되는 동일 물질층의 두께를 영역별로 다르게 형성하여 다층막의 단면구조에 따른 전기적 특성의 변화를 효율적으로 평가할 수 있다.4. Embodiments of the present invention can form a different thickness of the same material layer included in the multi-layer film device for each region to efficiently evaluate the change in electrical characteristics according to the cross-sectional structure of the multi-layer film.
이하 도면 및 실시예를 통하여 본 발명을 보다 상세히 설명한다. 하기 설명되는 본 발명의 구성은 모두 본 발명을 보다 용이하게 설명하기 위한 일 예일 뿐 하기 내용에 따라 본 발명의 범위가 한정되거나 제한되지 않는다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings and examples. All of the configurations of the present invention described below are merely examples for explaining the present invention more easily, and the scope of the present invention is not limited or limited according to the following contents.
본 발명의 일 실시예에 따른 단면결합소자의 제조방법은 다층막 소자를 절단하여 복수개의 층을 포함하는 절단시편을 제조하는 단계, 상기 절단시편을 임시 고정부에 결합시키고 회전시키는 단계, 상기 회전된 절단시편의 일 다층면에 탐침을 결합시키는 단계, 상기 탐침이 결합된 절단시편을 임시 고정부에서 분리하는 단계, 상기 임시 고정부에서 분리된 절단시편의 타 다층면을 제1패드 및 제2패드를 포함하는 반도체 소자의 표면에 접촉시키는 단계 및 상기 제1패드 및 제2패드를 절단시 편과 전기적으로 연결시키는 단계를 포함한다.Method for manufacturing a cross-section coupling device according to an embodiment of the present invention is to cut a multilayer film device to produce a cutting specimen comprising a plurality of layers, the step of coupling and cutting the cutting specimen to the temporary fixing, the rotated Coupling the probe to one multilayer surface of the cutting specimen, separating the cutting specimen combined with the probe from the temporary fixing portion, and separating the other multilayer surfaces of the cutting specimen separated from the temporary fixing portion of the first pad and the second pad. And contacting the surface of the semiconductor device including a surface and electrically connecting the first pad and the second pad to the cutting piece.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 단면결합소자의 제조방법을 설명하기 위한 단계도이다. 도 1을 참조하면, 먼저 다층막 소자의 표면에 버퍼층을 형성한다. 이때, 버퍼층의 형성에 앞서 동일한 장비에 장착되어 있는 주사전자현미경을 이용하여 버퍼층이 형성되어야 할 위치를 확인할 수 있다. 다층막 소자는 진공증착법, 스핀 코팅법 또는 콜로이드법 등과 같은 방법에 의하여 박막이 적층된 소자이다. 다층막 소자에 포함되는 박막층은 금속층, 절연층 또는 반도체층일 수 있다. 상기 박막층은 다층막 소자에서 일정한 두께로 형성될 수 있으나, 경우에 따라 서로 다른 영역에서 상이한 두께를 가지고 형성될 수 있다. 이와 같이 특정 박막층의 두께를 다르게 형성하는 것은 두께가 다른 층에 대한 전기적 측정이 가능하게 하기 위함이고, 하나의 다층막 소자로 여러 가지 단면구조의 전기적 측정을 할 수 있으므로 측정의 효율이 높아지고, 웨이퍼 대 웨어퍼 간의 물성편차에서 오는 측정오차도 줄일 수 있다. 특정 박막층의 두께를 상이하게 형성하는 방법은 포토리지스트(photoresist)를 이용한 마스킹 방법을 이용할 수도 있고, 경우에 따라 두께 편차가 발생하는 조건에서 공정을 진행하는 방법을 이용할 수도 있다. 버퍼층은 백금, 금, 알루미늄 또는 티타늄과 같은 금속물질로 이루어질 수 있고, 다층막 소자에서 절단할 절단시편의 경계를 표시하는 역할을 하는 동시에 다층막 소자의 최상위층을 구성하여 이후 반도체 소자의 패드와 연결되는 전극으로 이용될 수 있다. 버퍼층은 진공 증착을 위한 전구체를 활성화시켜 특정 부위에 공급하는 빔을 포함하는 부분 증착기를 이용하여 형성할 수 있고, 이 경우 원하는 형태로 패터닝된 버 퍼층을 형성할 수 있다. 1 is a step for explaining a method of manufacturing a cross-sectional coupling device according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 1, first, a buffer layer is formed on a surface of a multilayer film element. At this time, prior to the formation of the buffer layer it is possible to determine the position where the buffer layer should be formed using a scanning electron microscope mounted on the same equipment. The multilayer film device is a device in which thin films are laminated by a method such as vacuum deposition, spin coating, or colloid. The thin film layer included in the multilayer film element may be a metal layer, an insulating layer, or a semiconductor layer. The thin film layer may be formed to have a constant thickness in the multilayer film device, but may be formed to have a different thickness in different areas in some cases. The different thickness of the specific thin film layer is intended to enable electrical measurement of different thickness layers, and the measurement efficiency is increased because electrical measurement of various cross-sectional structures can be performed with one multilayer film element. The measurement error resulting from the property deviation between the wafers can also be reduced. As a method of forming the thickness of the specific thin film layer differently, a masking method using a photoresist may be used, and in some cases, a method of performing a process under a condition in which thickness variation occurs may be used. The buffer layer may be made of a metal material such as platinum, gold, aluminum, or titanium, and serves to mark the boundary of the cutting specimen to be cut in the multilayer film element, and at the same time, form an uppermost layer of the multilayer film element, and then connect the electrode to the pad of the semiconductor device. It can be used as. The buffer layer may be formed using a partial evaporator including a beam for activating a precursor for vacuum deposition to supply a specific site, and in this case, a buffer layer patterned in a desired shape may be formed.
이어서, 상기 버퍼층을 기준으로 소정의 깊이까지 다층막 소자를 1차적으로 절단한다. 이때, 소정의 깊이란 절단시편에 포함되는 층의 구성을 결정하는 깊이이다. 1차적 절단은 다층막 소자에서 절단시편이 완전히 분리되기 이전의 절단을 의미한다. 즉, 1차적 절단에서는 다층막 소자가 고정된 홀더를 이동 또는 회전하여 절단이 필요한 부위를 집속이온빔으로 절단하고, 이어지는 2차적 절단과정에서 다층막 소자가 결합된 홀더의 이동이나 회전없이 절단시편의 분리가 가능하도록 일부분을 남기고 절단하는 것이다. 상기 1차적 절단은 깊이 방향으로의 절단 뿐 아니라 일정 깊이에서의 수평적인 절단을 포함할 수 있다. 상기 수평적인 절단은 깊이 방향의 절단에 의하여 형성된 틈 사이로 집속이온빔을 조사하여 수행될 수 있다. 수평적인 절단은 절단시편의 분리를 위하여 필수적으로 요구되는 과정이지만 경우에 따라 2차적 절단에서 이루어질 수도 있다. 또한 다층막 소자의 1차 절단 과정에서 시편을 박편화할 수도 있다. 상기 박편화 과정은 투과전자현미경 분석용 시편을 제조하는 것에도 이용 가능하지만, 반도체 소자에 결합되어 단면결합소자를 형성할 절단시편의 전기적 특성을 조절하기 위해서 이용될 수도 있다. 즉, 절단시편의 두께나 면적을 조절하여 절단시편의 캐피시턴스 등과 같은 소자특성을 적정한 수준으로 조절할 수 있는 것이다. 도 1에는 시편을 그리드에 고정한 후 박편화하는 것으로 도시되었지만, 시편의 박편화과정은 집속이온빔을 이용하여 단면결합소자의 제조과정 중 어느 단계에서도 진행될 수 있다.Subsequently, the multilayer film element is first cut to a predetermined depth based on the buffer layer. At this time, the predetermined depth is a depth for determining the configuration of the layer included in the cutting specimen. Primary cutting means cutting before the cutting specimen is completely separated in the multilayer film device. That is, in the primary cutting, the cutting specimen is moved or rotated to cut a portion that needs to be cut by using a focused ion beam, and in the subsequent secondary cutting process, separation of the cutting specimen is performed without moving or rotating the holder to which the multilayer membrane component is coupled. It is to leave a part to be cut as possible. The primary cutting may include cutting in a depth direction as well as horizontal cutting at a certain depth. The horizontal cutting may be performed by irradiating the focused ion beam between the gaps formed by the cutting in the depth direction. Horizontal cutting is an essential process for the separation of the cutting specimen, but in some cases it can also be done in secondary cutting. It is also possible to flake the specimen during the first cut of the multilayer device. The delamination process can also be used to prepare specimens for transmission electron microscopy analysis, but can also be used to control the electrical properties of the cutting specimen that will be coupled to the semiconductor device to form the cross-section coupling device. That is, the device characteristics such as capacitance of the cutting specimen can be adjusted to an appropriate level by adjusting the thickness or area of the cutting specimen. Although it is shown in FIG. 1 that the specimen is fixed to the grid and then delaminated, the delamination process of the specimen may be performed at any stage of the process of manufacturing the cross-section coupling device using a focused ion beam.
이어서, 1차 절단된 절단시편에 탐침을 결합한다. 탐침의 결합위치는 절단시 편의 버퍼층 상에 있다. 탐침의 결합은 탐침을 절단 시편의 결합하고자 하는 부위에 접촉시키고, 버퍼층의 형성에 이용된 부분 증착기로 접촉 부위에 금속층 또는 절연층을 증착함으로써 수행될 수 있다. 이때, 탐침은 휘스커(whisker) 타입의 탐침일 수 있다.The probe is then coupled to the first cut cut specimen. The engagement position of the probe is on the buffer layer of the bias during cutting. Coupling of the probe may be performed by contacting the probe to the site to be bonded of the cutting specimen and depositing a metal or insulating layer at the contact site with the partial evaporator used to form the buffer layer. In this case, the probe may be a whisker type probe.
이어서, 탐침이 결합된 절단시편을 2차적으로 절단하여 절단시편을 다층막 소자에서 완전히 분리시킨다. 2차적 절단에서는 다층막 소자가 고정된 홀더의 이동이나 회전이 일어나지 않는다. 절단시편은 버퍼층과, 금속층, 절연층 또는 반도체층을 포함하고, 그 자체로 하나의 전자소자가 될 수 있는데, 예를 들어 금속층-절연층-금속층으로 이루어진 캐패시터 형태의 MIM(metal-insulator-metal) 소자가 될 수 있다. 이와 같이 집속이온빔에 의하여 절단된 시편은 그라인딩에 의해 절단된 단면과 달리 기계적 변형이나 데미지가 발생하지 않으므로 단면에 대한 보다 정확한 분석이 가능하게 한다. 또한 반도체 소자의 패드에 절단시편을 연결하여 단면결합소자를 제조한 후에도 절단시편의 단면은 데미지(damage)를 입지 않은 상태이므로 단면결합소자의 작동 면에서도 보다 신뢰성이 확보될 수 있다.Subsequently, the cutting specimen to which the probe is bound is cut secondarily to completely separate the cutting specimen from the multilayer membrane device. In the secondary cutting, there is no movement or rotation of the holder to which the multilayer film element is fixed. The cutting specimen may include a buffer layer, a metal layer, an insulating layer or a semiconductor layer, and may be an electronic device by itself, for example, a metal-insulator-metal in the form of a capacitor consisting of a metal layer, an insulating layer, and a metal layer. ) Can be an element. As described above, the specimen cut by the focused ion beam does not generate mechanical deformation or damage unlike the cross section cut by grinding, thereby enabling more accurate analysis of the cross section. In addition, even after the cutting specimen is connected to the pad of the semiconductor device to manufacture the cross-section coupling device, the cross section of the cutting specimen is not damaged, and thus the reliability of the cross-section coupling device can be ensured.
이어서, 절단시편에 결합된 탐침을 이동하여 절단시편을 그리드에 고정시킨다. 절단시편을 그리드에 고정하는 것은 절단시편에 결합된 탐침을 제거하고 절단시편을 회전한 후 절단시편의 다층면에 다시 결합하기 위함이다. 절단시편의 다층면이란 절단시편의 단면 중 다층막 소자의 깊이 방향으로 절단된 면을 의미한다. 절단시편을 그리드에 고정하는 것은 버퍼층의 형성에 이용된 부분 증착기에 의하여 수행될 수 있다. 그리드는 다층막 소자를 고정하는 홀더에 결합되어 있을 수 있다. 또한 그리드는 투과전자현미경 분석용 그리드일 수 있는데, 이 경우 이어지는 단계에서 집속이온빔에 의한 박편화에 의하여 투과전자현미경용 시편을 제작할 수 있고, 동일한 장치 내에 투과전자현미경이 설치되어 있는 경우 투과전자현미경에 의한 단면분석을 동시에 수행할 수 있다.Then, the probe coupled to the cutting specimen is moved to fix the cutting specimen to the grid. The fixing of the cutting specimen to the grid is to remove the probe coupled to the cutting specimen, rotate the cutting specimen, and then rejoin the multilayered surface of the cutting specimen. The multi-layered surface of the cut specimen refers to the surface cut in the depth direction of the multilayer film element of the cross section of the cut specimen. Fixing the cutting specimen to the grid may be performed by a partial evaporator used to form the buffer layer. The grid may be coupled to a holder holding the multilayer film element. In addition, the grid may be a transmission electron microscope analysis grid. In this case, in a subsequent step, the transmission electron microscope specimen may be manufactured by delamination by a focused ion beam, and when the transmission electron microscope is installed in the same device, the transmission electron microscope Cross-sectional analysis by can be performed at the same time.
이어서, 절단시편에 결합된 탐침을 제거한다. 탐침의 제거는 집속이온빔에 의하여 수행될 수 있고, 탐침 또는 절단시편의 일부를 집속이온빔으로 밀링하여 탐침을 절단시편으로부터 제거할 수 있다.The probe bound to the cutting specimen is then removed. Removal of the probe may be performed by a focused ion beam, and the probe may be removed from the cut specimen by milling a portion of the probe or cut specimen with the focused ion beam.
이어서, 그리드에 결합된 절단시편을 집속이온빔으로 밀링하여 박편화한다. 상기 박편화 과정은 시편의 1차 절단과정에서 이루어질 수도 있으나, 1차 절단과정에서 이루어지지 않은 경우라면 절단시편에 결합된 탐침을 제거한 후에 진행될 수도 있는 것이다.Subsequently, the cut specimen bonded to the grid is milled with a focused ion beam to flake. The delamination process may be performed in the first cutting process of the test piece, but if it is not done in the first cutting process, it may be performed after removing the probe coupled to the cutting test piece.
이어서, 그리드를 회전시켜 절단시편의 위치를 변화시키고, 절단시편의 다층면에 탐침을 결합시킨다. 그리드의 회전은 그리드가 고정된 홀더를 회전하여 수행할 수도 있고, 홀더를 장치에서 분리한 후 그리드를 회전시킨 상태로 다시 고정함으로써 수행될 수도 있다. 후자의 경우는 진공체임버를 배기하고 홀더를 외부로 꺼내는 과정이 포함된다. 그리드의 회전은 0 내지 360도의 범위에서 이루어질 수 있는데, 만약 90도로 회전시키면 홀더의 위쪽 방향으로 절단시편의 다층면이 노출되게 된다. 탐침의 결합은 부분 증착기를 이용하여 수행될 수 있다.The grid is then rotated to change the position of the cut specimen and to couple the probe to the multilayered surface of the cut specimen. Rotation of the grid may be performed by rotating the holder to which the grid is fixed, or may be performed by detaching the holder from the apparatus and then fixing it again with the grid rotated. The latter case involves evacuating the vacuum chamber and taking the holder out. Rotation of the grid can be made in the range of 0 to 360 degrees. If it is rotated 90 degrees, the multilayer plane of the cutting specimen is exposed in the upward direction of the holder. Coupling of the probe can be performed using a partial evaporator.
이어서, 절단시편의 일부분을 집속이온빔으로 절단하여 절단시편을 그리드로부터 분리시킨다. 탐침의 결합과 절단시편의 절단은 각각 부분 증착기와 집속이온 빔에 의하여 수행될 수 있다.A portion of the cut specimen is then cut with a focused ion beam to separate the cut specimen from the grid. Coupling of the probe and cutting of the cutting specimen may be performed by a partial evaporator and a focused ion beam, respectively.
이어서, 탐침을 이동하여 절단시편을 반도체 소자의 패드 사이에 위치시키고, 탐침을 제거한다. 절단소자는 탐침이 결합된 다층면의 반대 다층면이 반도체 소자의 표면과 접촉하도록 위치된다. 즉, 반도체 소자와 절단소자는 적층방향이 수직이 된 상태로 결합되게 되는 것이다. 탐침의 제거에는 집속이온빔이 이용될 수 있다.The probe is then moved to position the cutting specimen between the pads of the semiconductor device and the probe is removed. The cutting element is positioned so that the multilayer surface opposite the multilayer surface to which the probe is coupled is in contact with the surface of the semiconductor element. That is, the semiconductor element and the cutting element are coupled in a state in which the stacking direction is vertical. A focused ion beam can be used to remove the probe.
이어서, 반도체 소자의 패드와 절단시편을 전기적으로 연결시킨다. 반도체 소자의 패드는 절단시편 다층면의 특정층과 결합되게 되는데, 이로써 반도체 소자의 패드를 통하여 특정 전기적 신호를 절단시편에 인가할 수 있게 된다. 반도체 소자의 패드와 절단시편을 전기적으로 연결시키는 과정은 부분 증착기를 이용하여 금속층을 패터닝하여 형성함으로써 수행될 수 있다. 이로써 반도체 소자와 절단시편이 결합된 단면결합소자의 제조가 완성된다.Then, the pad of the semiconductor device and the cutting specimen are electrically connected. The pad of the semiconductor device is coupled to a specific layer of the multilayered surface of the cutting specimen, whereby a specific electrical signal can be applied to the cutting specimen through the pad of the semiconductor device. The process of electrically connecting the pad and the cutting specimen of the semiconductor device may be performed by patterning a metal layer using a partial deposition machine. This completes the fabrication of the cross-sectional coupling device in which the semiconductor device and the cutting specimen are combined.
본 발명의 실시예들에 따른 단면결합소자는 서로 다른 종류의 전자소자가 결합된 형태이다. 이러한 단면결합소자는 반도체 소자의 패드에 단면시편을 결합시켰으므로 보다 복잡한 신호를 처리할 수 있는 전자소자로 작동될 수 있다. 절단시편은 다층막 소자에서 분리하는 과정이나 박편화하는 과정에서 소자의 특성을 조절하는 것이 가능하므로 소자의 특성을 용이하게 조절할 수 있고, 절단과정에서 데미지가 발생하지 않으므로 보다 안정적으로 동작하는 단면결합소자를 제조하는 것이 가능해진다. 또한 본 발명의 실시예들에 따른 단면결합소자는 제조과정에서 단면소자의 단면을 전자현미경 분석 및 광분학적으로 분석할 수 있으므로, 소자의 설계 및 공정 개발 비용을 절감할 수 있다. 또한 다층막 소자에서 절단소자를 분리하는 과정에서 집속이온빔을 이용하므로 절단에 의한 재료의 데미지나 오염이 발생하지 않으므로 단면소자의 전기적 특성을 오차 없이 측정할 수 있다. The cross-section coupling device according to embodiments of the present invention is a form in which different kinds of electronic devices are combined. Since the single-sided coupling device couples the single-sided specimen to the pad of the semiconductor device, it can be operated as an electronic device capable of processing more complex signals. The cutting specimen can easily control the characteristics of the device during separation or delamination from the multilayer film device, so that the characteristics of the device can be easily adjusted, and no damage occurs during the cutting process. It becomes possible to manufacture the. In addition, the cross-sectional coupling device according to the embodiments of the present invention can analyze the cross-section of the cross-sectional device in the manufacturing process by electron microscopy and optical analysis, it is possible to reduce the design and process development cost of the device. In addition, since the focused ion beam is used in the process of separating the cutting device from the multilayer film device, since the damage or contamination of the material due to the cutting does not occur, the electrical characteristics of the cross-sectional device can be measured without error.
본 발명의 실시예들에 따른 반도체 소자의 패드는 진공 체임버 외부에 설치될 수도 있다. 이 경우 절단시편은 절연기판 위에 형성된 전극 패드에 연결되고, 상기 전극 패드에 신호선이 연결되어 진공 체임버 외부의 반도체 소자와 연결될 수 있다. 본 발명의 이러한 실시예는 단면결합소자를 제조하여 절연시편의 전기적 특성을 측정하는데 효율적으로 이용될 수 있다. 즉, 전기적 특성을 측정하고자 하는 절단시편의 특정층을 전극 패드에 연결하고, 외부에서 전기적 특성 측정을 위한 신호를 전극 패드에 인가함으로써 절단시편의 전기적 특성을 효율적으로 측정할 수 있다.The pad of the semiconductor device according to the embodiments of the present invention may be installed outside the vacuum chamber. In this case, the cutting specimen may be connected to an electrode pad formed on the insulating substrate, and a signal line may be connected to the electrode pad to be connected to a semiconductor device outside the vacuum chamber. This embodiment of the present invention can be efficiently used to measure the electrical properties of the insulating specimen by producing a cross-section coupling device. That is, by connecting a specific layer of the cutting specimen to measure the electrical characteristics to the electrode pad, and applying a signal for measuring the electrical characteristics from the outside to the electrode pad it is possible to efficiently measure the electrical characteristics of the cutting specimen.
도 2는 본 발명의 실시예들에 따른 단면결합소자의 제조장치를 도식적으로 나타낸 것이다. 도 2를 참조하면, 단면결합소자의 제조장치는 진공 체임버(100)에 주사전자현미경(101), 집속이온빔(102), 부분 증착기(103), 탐침(104) 및 시료 홀더(105)가 장착되어 있다. 도면에는 표시되어 있지 않지만 진공 체임버는 로터리 펌프와 같은 저진공 펌프와 터보 펌프와 같은 고진공 펌프가 연결되어 있고, 부분 증착기와 집속이온빔 등에 공급되는 가스의 양을 조절하는 매쓰 플로우 콘트롤러(mass flow controller, MFC)와 같은 가스 공급수단이 연결되어 있다. 시료 홀더는 다층막 소자, 반도체 소자 또는 그리드 등을 고정할 수 있고, 수평 및 수직으로 이동이 가능하고, 회전(tilting)이 가능하다. 따라서, 시료 홀더를 이동하거나 회 전시켜 집속이온빔에 의하여 다층막 소자의 원하는 부분을 절단할 수 있다. 도면에서는 주사전자현미경, 집속이온빔, 부분 증착기, 탐침 및 시료홀더만을 도시하였지만, EDS 분석 장치와 같은 추가적인 표면 분석 장치가 구비될 수도 있다.Figure 2 schematically shows an apparatus for manufacturing a cross-section coupling device according to embodiments of the present invention. Referring to FIG. 2, in the apparatus for manufacturing a cross-section coupling device, a
이하, 바람직한 실시예를 들어 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다. 그러나 이들 실시예는 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명의 범위가 이에 의하여 제한되지 않는다는 것은 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 자명할 것이다. Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to preferred examples. However, these examples are intended to illustrate the present invention in more detail, it will be apparent to those skilled in the art that the scope of the present invention is not limited thereby.
실시예Example
도 3a 내지 도 3j는 본 발명의 실시예에 따라 단면결합소자를 제조하는 과정을 도시한 것이고, 도 4a 내지 도 4e는 중요 공정에 대한 주사전자현미경 이미지이다.3A to 3J illustrate a process of manufacturing a cross-sectional coupling device according to an embodiment of the present invention, and FIGS. 4A to 4E are scanning electron microscope images of important processes.
먼저, 단면결합소자 제조장치의 시료홀더에 다층막 소자, 반도체 소자 및 TEM 분석용 그리드를 고정하고 진공 체임버에 로딩하였다. 다층막 소자는 실리콘 기판 위에 백금, 크롬이 도핑된 SrZrO3 및 SrRuO3이 차례로 적층되어 있고, 반도체 소자는 패드까지 형성된 상태이며, TEM 분석용 그리드는 구리로 이루어진 그리드였다. First, a multilayer film device, a semiconductor device, and a grid for TEM analysis were fixed to a sample holder of the device for manufacturing a single-sided coupling device and loaded in a vacuum chamber. Multi-film element is a platinum, chromium doped SrZrO 3, and SrRuO 3 on the silicon substrate are sequentially stacked, the semiconductor element is a state formed by the pad, the grid for TEM analysis was made of a copper grid.
이어서, 다층막 소자의 표면 일부 영역에 버퍼층을 형성하였다. 도 3a를 참조하면, 다층막 소자(300)의 표면에 막대 형상의 버퍼층(301)을 형성하였다. 버퍼 층(301)은 집속이온빔을 이용한 절단부분을 표시한 것이다. 버퍼층(301)은 백금을 부분 증착하여 형성하였다. Subsequently, a buffer layer was formed on a part of the surface of the multilayer film element. Referring to FIG. 3A, a rod-shaped
이어서, 다층막 소자의 버퍼층이 형성된 영역을 집속이온빔으로 1차적 절단하였다. 도 3b의 (가)는 1차적 절단이 완료된 상태의 다층막 소자에 대한 사시도이고, (나)는 (가)의 X-X'선의 단면도이다. 1차적 절단은 다층막 소자(300)에서 절단시편이 완전히 분리되기 전 단계까지 절단하는 과정이다. 따라서, 막대 형상으로 형성된 버퍼층(301)의 가로축 방향 2군데와 세로축 방향 1군데를 일정 깊이까지 집속이온빔으로 절단하고, 버퍼층(301) 하부를 일정 깊이에서 수평방향으로 절단하여 세로축 방향 1군데를 제외하고 모든 부분이 절단된 상태로 유지하였다. 이때, 가로축 방향 2군데의 절단은 시료 홀더를 가로 또는 세로 방향으로 이동하는 동시에 시료 홀더를 일정 각도까지 회전하며 절단하였다. 가로축 방향의 절단부분은 상부보다 하부의 폭이 좁은 경사진 트랜치(trench) 형태로 이루어졌고, 그 공간으로 집속이온빔을 조사하여 수평방향의 절단이 가능하도록 하였다. 도 4a는 1차적 절단 과정 중에 있는 다층막 소자에 대한 주사전자현미경 이미지이다. 도 4a를 참조하면, 버퍼층의 가로축 방향 양쪽에 경사진 형태의 트랜치가 형성된 것을 확인할 수 있다.Next, the area | region in which the buffer layer of the multilayer film element was formed was cut | disconnected primarily with the focused ion beam. 3A is a perspective view of the multilayer film element in which the primary cutting is completed, and (B) is a cross-sectional view taken along the line X-X 'of (A). The primary cutting is a process of cutting up to a stage before the cutting specimen is completely separated from the
이어서, 1차적 절단된 다층막 소자 위의 버퍼층 위에 탐침을 결합시켰다. 도 3c의 (가)는 1차적 절단이 완료된 상태에서 버퍼층 위에 탐침이 결합된 다층막 소자에 대한 사시도이고, (나)는 (가)의 X-X'선의 단면도이다. 탐침(302)의 결합은 탐침을 버퍼층(301)과 접촉시킨 상태에서 접촉부분에 부분 증착기를 이용하여 백금 을 증착함으로 이루어졌다. The probe was then coupled onto a buffer layer over the first cut multilayer device. 3A is a perspective view of a multilayer film element in which a probe is coupled on a buffer layer in a state where primary cutting is completed, and (B) is a cross-sectional view taken along line X-X 'of (A). Coupling of the
이어서, 1차적 절단이 이루어지고 탐침이 결합된 다층막 소자를 2차적 절단하였다. 도 3d의 (가)는 2차적 절단이 완료된 다층막 소자에 대한 사시도이고, (나)는 (가)의 X-X'선의 단면도이다. 다층막 소자의 2차적 절단이 완료되면, 버퍼층(301)을 포함하는 다층막 소자의 일부분은 절단시편이 되어 다층막 소자에서 완전히 분리된다. 이때 분리된 절단시편은 탐침(302)에 결합된 상태가 된다. 2차적 절단은 1차적 절단에서 절단되지 않은 버퍼층의 세로축 한 군데에서 이루어지고, 절단되는 부분의 폭이 좁으므로 시료 홀더의 이동 없이 수행될 수 있다. 도 4b는 2차적 절단이 완료된 다층막 소자에 대한 주사전자현미경 이미지이다. 도 4b를 참조하면, 버퍼층 주위에 가로축 및 세로축 방향의 트랜치가 형성되고, 버퍼층 위에 탐침이 결합되어 있다. Subsequently, a primary cut was made and the multilayer membrane element to which the probe was bound was cut secondarily. 3A is a perspective view of a multilayer film element in which secondary cutting is completed, and (B) is a cross-sectional view taken along line X-X '. When the secondary cutting of the multilayer film element is completed, a portion of the multilayer film element including the
이어서, 탐침을 진공 체임버 내에서 이동하여 시료홀더에 고정된 TEM 분석용 그리드에 절단시편의 끝단을 결합시켰다. 도 3e는 탐침(302)이 결합된 상태로 그리드(303)에 끝단이 고정된 절단시편을 도시한 것이다. 그리드에 절단시편 끝단을 결합시키는 과정은 부분 증착기로 그리드와 절단시편의 접촉부분에 백금을 증착하여 수행하였다The probe was then moved in a vacuum chamber to join the tip of the cutting specimen to a grid for TEM analysis secured to the sample holder. 3E illustrates a cutting specimen having an end fixed to the
이어서, 절단시편의 버퍼층에 결합된 탐침을 제거하였다. 도 3f는 그리드(303)에 결합된 절단시편의 버퍼층(301)에서 탐침을 제거한 상태를 도시한 것이다. 버퍼층(301)에 결합된 탐침을 분리하면, 절단시편은 그리드(303)에 고정된 채로 있게 된다. 탐침의 제거는 집속이온빔으로 버퍼층과 탐침의 결합부위를 절단함 으로써 수행되었다. 도 4c는 탐침이 제거된 상태로 그리드에 결합된 절단시편에 대한 주사전자현미경 이미지이다. The probe bound to the buffer layer of the cut specimen was then removed. 3F illustrates a state in which the probe is removed from the
이어서, 절단시편이 고정된 그리드를 90도로 회전시키고 다시 탐침을 절단시편의 다층면에 결합시켰다. 그리드의 회전은 진공 체임버를 벤팅(venting)하고 시료홀더를 꺼낸 후, 그리드를 90도 회전시켜 시료 홀더에 다시 고정하고, 진공 체임버에 시료홀더를 로딩함으로써 수행되었다. 도 3g는 탐침이 절단시편의 단면에 결합된 상태를 도시한 것이다. 절단시편은 90도로 회전된 상태로 그리드(303)에 결합되었고, 탐침(302)은 절단시편의 다층면에 결합되어 있다. 탐침의 결합은 부분 증착기를 이용하여 접촉부분에 백금을 증착함으로써 수행되었다. The grid on which the cutting specimen was fixed was then rotated 90 degrees and the probe was again bonded to the multilayered surface of the cutting specimen. Rotation of the grid was performed by venting the vacuum chamber and removing the sample holder, then rotating the grid 90 degrees to fix it back to the sample holder and loading the sample holder into the vacuum chamber. Figure 3g shows a state in which the probe is coupled to the cross section of the cutting specimen. The cutting specimen is coupled to the
이어서, 탐침이 결합된 절단시편의 일부분을 절단하여 그리드로부터 절단시편을 분리시켰다. 도 3h는 그리드로부터 분리된 절단시편을 도시한 것이다. 그리드(303)에서 분리된 절단시편은 탐침(302)에 결합되어 있다. 절단시편의 절단은 집속이온빔을 이용하여 수행되었다. 도 4d는 그리드로부터 분리된 절단시편의 주사전자현미경 이미지이다.Subsequently, a portion of the cut specimen to which the probe was bound was cut to separate the cut specimen from the grid. 3H shows the cut specimen separated from the grid. The cut specimen separated from the
이어서, 탐침을 이동하여 반도체 소자의 패드 사이에 절단시편을 위치시켰다. 도 3i는 반도체 소자의 패드 사이에 위치한 절단시편을 도시한 것이다. 절단시편(305)은 탐침(302)에 결합된 상태로 반도체 소자의 제1패드(304a) 및 제2패드(304b) 사이에 위치하게 되고, 이때 절단시편의 다층면과 반도체 소자의 표면이 서로 맞닿아 있게 된다. The probe was then moved to place the cutting specimen between the pads of the semiconductor device. 3I illustrates a cutting specimen located between pads of a semiconductor device. The cutting
이어서, 반도체 소자의 패드와 절단시편의 일부 영역이 전기적으로 연결되도 록 백금을 부분 증착하였다. 탐침은 집속이온빔을 이용하여 절단시편에서 분리하였다. 도 3j는 반도체 소자의 패드와 연결된 절단시편을 도시한 것이다. 반도체 소자의 제1패드(304a) 및 제2패드(304b)는 각각 절단시편(305)의 다른 층과 백금층(306)을 통하여 전기적으로 연결되어 있다. 도 4e는 반도체 소자의 패드와 연결된 절단시편의 주사전자현미경 이미지이다. 도 4e를 참조하면, 주사전자현미경 이미지의 위쪽과 아래쪽에 반도체 소자의 패드가 보이고, 그 사이에 절단시편이 위치하며, 패터닝된 백금층이 반도체 소자의 패드와 절단시편을 연결시키고 있다. 이로써, 반도체 소자의 두 패드와 절단시편이 전기적으로 연결된 단면결합소자의 제조가 완성된다.Subsequently, platinum was partially deposited to electrically connect the pad of the semiconductor device and a part of the cutting specimen. The probe was separated from the cutting specimen using a focused ion beam. 3J illustrates a cutting specimen connected to a pad of a semiconductor device. The
도 5는 본 발명의 실시예에 따라 제조된 단면결합소자의 구조를 도식적으로 나타낸 것이다. 도 4를 참조하면, 반도체 소자의 패드(501a, 501b) 사이에 절단시편이 위치하고, 반도체 소자의 패드(501a, 501b)와 절단시편의 특정층이 백금패턴(507)에 의하여 전기적으로 연결되어 있다. 절단시편은 본 발명의 일 실시예에서 백금층(502), 전이금속이 도핑된 산화스트론튬지루코늄층(SrZrO3, 503), 백금층(504), 티탄층(505) 및 실리콘 기판(506)이 차례로 적층되어 있다. 이때, 절단시편의 최상층인 백금층(502)은 절단시편의 제조과정에서 증착된 버퍼층이다. 반도체 소자의 패드 중 하나(501a)는 상기 백금층(502)에 연결되고, 다른 하나(501b)는 실리콘 기판(506) 및 티탄층(505)을 지나 백금층(504)에 연결되어 있다. 상기와 같은 본 발명의 실시예에 따라 제조된 단면결합소자는 반도체 소자의 패드로 입출력되는 신호를 절단시편으로 이루어진 소자가 제어함으로써 보다 복잡한 신호를 처리할 수 있는 전자소자가 될 수 있다. Figure 5 schematically shows the structure of the cross-section coupling device manufactured according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 4, the cutting specimen is positioned between the
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 단면결합소자의 제조방법을 설명하기 위한 단계도이다. 1 is a step for explaining a method of manufacturing a cross-sectional coupling device according to an embodiment of the present invention.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 단면결합소자의 제조장치를 도식적으로 나타낸 것이다. Figure 2 schematically shows an apparatus for manufacturing a cross-section coupling device according to an embodiment of the present invention.
도 3a 내지 도 3j는 본 발명의 실시예에 따라 단면결합소자를 제조하는 과정을 도시한 것이다.3A to 3J illustrate a process of manufacturing a cross-section coupling device according to an embodiment of the present invention.
도 4a 내지 도 4e는 본 발명의 실시예에 따라 단면결합소자를 제조하는 과정 의 중요 단계에 대한 주사전자현미경 이미지이다.4A to 4E are scanning electron microscope images of important steps in the process of fabricating the cross-sectional coupling device according to an embodiment of the present invention.
도 5는 본 발명의 실시예에 따라 제조된 단면결합소자의 구조를 도식적으로 나타낸 것이다.Figure 5 schematically shows the structure of the cross-section coupling device manufactured according to an embodiment of the present invention.
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