KR101916819B1 - Method for determining keep-out zone of through silicon via and computer-readerble recording medium storing keep-out zone determinig program - Google Patents

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KR101916819B1 KR1020180094748A KR20180094748A KR101916819B1 KR 101916819 B1 KR101916819 B1 KR 101916819B1 KR 1020180094748 A KR1020180094748 A KR 1020180094748A KR 20180094748 A KR20180094748 A KR 20180094748A KR 101916819 B1 KR101916819 B1 KR 101916819B1
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안승영
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Abstract

A method for determining a keep-out zone of a through silicon via according to the present invention comprises the steps of: measuring a capacitance of a through silicon via to derive a capacitance-bias voltage curve; calculating a flattening voltage capacitance of the silicon through electrode by a capacitance equivalent circuit relation to the through silicon via; calculating a flattening voltage of the through silicon via by the flattening voltage capacitance and the capacitance-bias voltage curve; calculating an interface electrical potential between a substrate unit and a dielectric unit of the through silicon via by the flattening voltage; and calculating a keep-out zone of the through silicon via by the interface electrical potential. Therefore, the keep-out zone of the through silicon via manufactured under the same process condition may be quickly and accurately determined.

Description

실리콘 관통전극의 킵-아웃 존 결정 방법 및 킵-아웃 존을 결정하는 프로그램을 저장한 컴퓨터 판독가능 기록매체{METHOD FOR DETERMINING KEEP-OUT ZONE OF THROUGH SILICON VIA AND COMPUTER-READERBLE RECORDING MEDIUM STORING KEEP-OUT ZONE DETERMINIG PROGRAM} METHOD FOR DETERMINING KEEP-OUT ZONE OF THROUGH SILICON VIA AND COMPUTER-READER RECORDING MEDIUM STORING KEEP-OUT ZONE < RTI ID = 0.0 > DETERMINIG PROGRAM}

본 발명은 실리콘 관통전극의 킵-아웃 존을 결정하는 기술에 관한 것이다.The present invention relates to a technique for determining a keep-out zone of a silicon penetrating electrode.

일반적으로 실리콘 관통전극(Through Silicon Via, TSV)은, 실리콘 기판에 관통 구멍을 형성하여 상단 칩과 하단 칩을 전극으로 연결하는 패키징 기술 또는 그 전극 구조물을 의미한다. 실리콘 관통전극은 기존 와이어 본딩 기술보다 속도 및 소비전력을 크게 개선할 수 있으며, 사물인터넷(Internet of Things, IoT)의 도래 추세에 따라 하나의 플랫폼 안에 서로 다른 기능을 하는 이종 시스템을 통합하는 기술로 부상하고 있다.Generally, through silicon vias (TSVs) refer to a packaging technique or an electrode structure for connecting upper and lower chips to electrodes by forming through holes in a silicon substrate. Silicon penetration electrodes can significantly improve speed and power consumption compared to existing wire bonding technology. As the trend of the Internet of Things (IoT) comes, it is a technology to integrate heterogeneous systems with different functions within one platform. It is rising.

실리콘 관통전극은 전형적인 형태로서 금속-산화물-반도체(Metal-Oxide-Semiconductor, MOS) 구조를 갖는다. 여기서 산화물은, 전도성 금속과 주면 실리콘 기판 사이의 DC 절연을 위한 것으로, 일반적으로 SiO2의 유전체층으로 이루어질 수 있다.The silicon through electrode is a typical type and has a metal-oxide-semiconductor (MOS) structure. Here, the oxide is for DC insulation between the conductive metal and the main surface silicon substrate, and may be generally composed of a dielectric layer of SiO 2 .

다만, 시스템의 복잡도가 증가함에 따라, 패키지에 사용되는 실리콘 관통전극의 면적 대비 개수는 증가하고 있으며, 이에 따라, 실리콘 관통전극 간 또는 실리콘 관통전극과 로직 셀 사이의 거리가 짧아져, 패키지의 전기적 성능을 저해하는 문제가 발생하고 있다.However, as the complexity of the system increases, the number of the silicon through electrodes used in the package is increased compared to the area, thereby shortening the distance between the silicon through electrodes or between the silicon through electrodes and the logic cells, There is a problem that performance is hindered.

이러한 문제점에 대처하기 위하여, 실리콘 관통전극의 주위에는 킵-아웃 존(Keep-Out Zone, KOZ)이 결정된다. 구체적으로, 킵-아웃 존은 실리콘 관통전극에 인가되는 전압에 의해 생기는 전계 강도가 반도체(Si)에서 0이 되는 지점까지를 의미한다.To cope with such a problem, a keep-out zone (KOZ) is determined around the silicon through electrode. Specifically, the keep-out zone means from the point where the electric field intensity generated by the voltage applied to the silicon penetrating electrode becomes 0 in the semiconductor (Si).

킵-아웃 존을 결정하기 위하여, 종래 수학적 모델에 의한 계산 방법이 존재하였다. 다만, 종래 계산 방법의 가정이나 근사(approximation)에 따르는 경우, 그 오차가 80% 이상 나는 것으로 알려져, 정확하게 킵-아웃 존이 결정되지 못하고 있는 실정이다. 이에 따라, 실리콘 관통전극을 포함한 패키지의 집적 설계가 효율적으로 이루어지지 못하고 있다.In order to determine the keep-out zone, there was a calculation method according to the conventional mathematical model. However, in the case of following the assumption or approximation of the conventional calculation method, it is known that the error exceeds 80%, and the keep-out zone can not be determined accurately. Accordingly, the integrated design of the package including the silicon through electrode is not efficiently achieved.

이에, 실리콘 관통전극의 킵-아웃 존 결정의 정확도를 높이는 기술 개발이 요구된다. 특히, 특허문헌 1에 제시된 것과 같이 실리콘 관통전극에는 제조 과정에서 발생되는 다양한 결함들이 존재하는데, 산화물 증착 과정 중 산화물 내부와 반도체-산화물 경계면의 결함을 반영하여 킵-아웃 존을 결정할 수 있는 기술이 필요한 실정이다.Therefore, it is required to develop a technique for increasing the accuracy of the determination of the keep-out zone of the silicon penetrating electrode. In particular, as shown in Patent Document 1, there are various defects generated in the manufacturing process of the silicon penetrating electrode. However, a technology capable of determining a keep-out zone reflecting the defects in the oxide and the semiconductor-oxide interface during the oxide deposition process It is necessary.

KR 10-1875837 B1 (2018.07.02. 등록)KR 10-1875837 B1 (Registered on July 2, 2018)

본 발명의 일 목적은 실리콘 관통전극의 커패시턴스 측정에 의해 킵-아웃 존을 산출하도록 이루어지는 실리콘 관통전극의 킵-아웃 존 결정 방법을 제공하기 위한 것이다.An object of the present invention is to provide a method of determining a keep-out zone of a silicon penetrating electrode which is configured to calculate a keep-out zone by measuring a capacitance of a silicon penetrating electrode.

본 발명의 다른 일 목적은 실리콘 관통전극의 제조 공정에서의 결함을 반영하여 킵-아웃 존을 산출하도록 이루어지는 실리콘 관통전극의 킵-아웃 존 결정 방법을 제공하기 위한 것이다.It is another object of the present invention to provide a method of determining a keep-out zone of a silicon penetrating electrode to reflect a defect in the manufacturing process of a silicon penetrating electrode and to calculate a keep-out zone.

본 발명의 일 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 실리콘 관통전극의 킵-아웃 존 결정 방법은, 실리콘 관통전극의 커패시턴스를 측정하여, 커패시턴스-바이어스 전압 곡선을 도출하는 단계; 상기 실리콘 관통전극에 대한 커패시턴스 등가 회로 관계식에 의해, 상기 실리콘 관통전극의 평탄화 전압 커패시턴스를 산출하는 단계; 상기 평탄화 전압 커패시턴스와 상기 커패시턴스-바이어스 전압 곡선에 의해, 상기 실리콘 관통전극의 평탄화 전압을 산출하는 단계; 상기 평탄화 전압에 의해, 상기 실리콘 관통전극의 기판부와 유전체부 사이에서의 계면 전기 퍼텐셜을 산출하는 단계; 및 상기 계면 전기 퍼텐셜에 의해, 상기 실리콘 관통전극의 킵-아웃 존을 산출하는 단계를 포함한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a method of determining a keep-out zone of a silicon penetrating electrode, comprising: measuring a capacitance of a silicon penetrating electrode to derive a capacitance-bias voltage curve; Calculating a flattening voltage capacitance of the silicon through electrode by a capacitance equivalent circuit relation to the silicon through electrode; Calculating a flattening voltage of the silicon through electrode by the flattening voltage capacitance and the capacitance-bias voltage curve; Calculating an interface electrical potential between the substrate portion and the dielectric portion of the silicon through-hole electrode by the flattening voltage; And calculating a keep-out zone of the silicon penetrating electrode by the interface electric potential.

본 발명의 다른 일 목적을 달성하기 위하여 상기 실리콘 관통전극의 킵-아웃 존 결정 방법은, 상기 평탄화 전압에 의해, 상기 실리콘 관통전극의 단위 면적당 결함 양을 산출하는 단계; 및 상기 단위 면적당 결함 양에 의해, 상기 실리콘 관통전극과 동일한 공정 조건에서 제조되는 미측정 실리콘 관통전극의 평탄화 전압을 산출하는 단계를 더 포함하고, 상기 계면 전기 퍼텐셜을 산출하는 단계 및 상기 킵-아웃 존을 산출하는 단계에서, 상기 미측정 실리콘 관통전극에 대하여 계면 전기 퍼텐셜 및 킵-아웃 존을 산출한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method of determining a keep-out zone of a silicon penetrating electrode, comprising: calculating a defect amount per unit area of the silicon penetrating electrode by the flattening voltage; And calculating the flattening voltage of the unmeasured silicon through-hole electrode manufactured under the same process conditions as the silicon through-hole electrode by the amount of defects per unit area, and calculating the interface electric potential, In the step of calculating zones, an interface electric potential and a keep-out zone are calculated for the unmeasured silicon penetrating electrode.

상기 평탄화 전압 커패시턴스(C' T,FB )는,The planarization voltage capacitances ( C ' T, FB )

Figure 112018080198964-pat00001
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Figure 112018080198964-pat00002
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Figure 112018080198964-pat00003
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에 의해 산출될 수 있다. 이때, ε Si 는 상기 기판부의 유전율, r 1 은 상기 유전체부의 외주면의 반경, q는 전자의 전하량, N a 는 상기 기판부에서의 억셉터 이온의 도핑 농도, K는 볼츠만 상수, T는 절대온도, ε ox 는 상기 유전체부의 유전율, r 0 는 상기 유전체부의 내주면의 반경을 의미한다.Lt; / RTI > In this case, ε Si is the dielectric constant of said substrate, r 1 is the radius of the outer circumferential surface of the dielectric unit, q is the electron charge, N a is the doping concentration of acceptor ions in the substrate unit, K is Boltzmann's constant, T is absolute temperature , ε ox is the dielectric constant, r 0 the dielectric portion means the radius of the inner peripheral surface of the dielectric portion.

상기 계면 전기 퍼텐셜(φ S )은,The interface between the electrical potential S) is,

Figure 112018080198964-pat00004
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Figure 112018080198964-pat00005
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Figure 112018080198964-pat00006
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에 의해 산출될 수 있다. 이때, VM 은 상기 실리콘 관통전극에 인가되는 최대 전압, VFB 는 상기 평탄화 전압, ni 는 상기 기판부의 진성 캐리어 농도를 의미한다.Lt; / RTI > V M denotes a maximum voltage applied to the silicon penetrating electrode, V FB denotes the flattening voltage, and n i denotes an intrinsic carrier concentration of the substrate portion.

상기 킵-아웃 존(W KOZ )은,The keep-out zone ( W KOZ )

Figure 112018080198964-pat00007
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Figure 112018080198964-pat00008
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에 의해 산출될 수 있다.Lt; / RTI >

상기 단위 면적당 결함 양(Q t,ox /q) 및 상기 미측정 실리콘 관통전극의 평탄화 전압(V FB[n] )은,The defect amount ( Q t, ox / q ) per unit area and the flattening voltage ( V FB [n] ) of the non-

Figure 112018080198964-pat00009
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Figure 112018080198964-pat00010
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에 의해 산출될 수 있다.Lt; / RTI >

한편, 본 발명에 따른 컴퓨터 판독가능 기록매체는, 커패시턴스 측정에 의해 실리콘 관통전극의 킵-아웃 존을 결정하는 프로그램을 저장한 컴퓨터 판독가능 기록매체로서, 상기 킵-아웃 존을 결정하는 프로그램은, 상기 측정된 커패시턴스 값들에 의해, 커패시턴스-바이어스 전압 곡선을 도출하고, 상기 실리콘 관통전극에 대한 커패시턴스 등가 회로 관계식에 의해, 상기 실리콘 관통전극의 평탄화 전압 커패시턴스를 산출하고, 상기 평탄화 전압 커패시턴스와 상기 커패시턴스-바이어스 전압 곡선에 의해, 상기 실리콘 관통전극의 평탄화 전압을 산출하고, 상기 평탄화 전압에 의해, 상기 실리콘 관통전극의 기판부와 유전체부 사이에서의 계면 전기 퍼텐셜을 산출하여, 상기 계면 전기 퍼텐셜에 의해, 상기 실리콘 관통전극의 킵-아웃 존을 산출한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a computer readable storage medium storing a program for determining a keep-out zone of a silicon penetration electrode by capacitance measurement, wherein the program for determining the keep- Deriving a capacitance-bias voltage curve based on the measured capacitance values, calculating a planarization voltage capacitance of the silicon through-hole electrode by a capacitance equivalent circuit relation to the silicon through-hole electrode, and calculating a capacitance- Calculating a flattening voltage of the silicon penetrating electrode by a bias voltage curve and calculating an interface electric potential between the substrate portion and the dielectric portion of the silicon penetrating electrode by the flattening voltage, And a keep-out zone of the silicon penetrating electrode is calculated.

본 발명에 따라 실리콘 관통전극의 킵-아웃 존을 결정함으로써, 실리콘 관통전극 간 또는 로직 셀과 전기적 성능이 확보되는 최소의 거리가 정확하게 산출될 수 있어, 실리콘 관통전극을 포함하는 패키지의 집적 및 소형화가 안정적으로 달성될 수 있다.By determining the keep-out zone of the silicon penetrating electrode according to the present invention, the minimum distance between the silicon penetrating electrodes or the logic cell and ensuring the electrical performance can be accurately calculated, and the integration and miniaturization of the package including the silicon penetrating electrode Can be stably achieved.

특히, 실리콘 관통전극의 제조 과정에서의 결함을 산출하여 킵-아웃 존을 결정함으로써, 동일한 공정 조건 하에서 제조되는 실리콘 관통전극들의 킵-아웃 존이 신속하고 정확하게 결정될 수 있다.Particularly, by determining defects in the manufacturing process of the silicon penetrating electrode to determine the keep-out zone, the keep-out zone of the silicon penetration electrodes manufactured under the same process conditions can be determined quickly and accurately.

도 1은 실리콘 관통전극의 구조와 유전체부에 존재할 수 있는 전하 형태의 결함들을 보인 도면.
도 2는 킵-아웃 존을 고려한 실리콘 관통전극의 배치를 보인 도면.
도 3은 본 발명에 따른 실리콘 관통전극의 킵-아웃 존 결정 방법을 보인 순서도.
도 4는 실리콘 관통전극의 커패시턴스 등가 회로 모델을 보인 도면.
도 5는 본 발명의 일 실시예에서 도출된 캐패시턴스-바이어스 전압 곡선을 보인 도면.
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Figure 1 shows the structure of a silicon through electrode and the defects in the form of charge that may exist in the dielectric portion.
2 is a view showing the arrangement of a silicon penetrating electrode in consideration of a keep-out zone.
3 is a flowchart showing a method of determining a keep-out zone of a silicon penetrating electrode according to the present invention.
4 is a diagram showing a capacitance equivalent circuit model of a silicon through electrode.
5 is a diagram illustrating a capacitance-bias voltage curve derived in an embodiment of the present invention.

아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, which will be readily apparent to those skilled in the art. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein. In order to clearly illustrate the present invention, parts not related to the description are omitted, and similar parts are denoted by like reference characters throughout the specification.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.Throughout the specification, when an element is referred to as "comprising ", it means that it can include other elements as well, without excluding other elements unless specifically stated otherwise.

도 1은 실리콘 관통전극(10)의 구조와 유전체부(13)에 존재할 수 있는 전하 형태의 결함들을 보인 도면이다. 도 1을 참조하면 본 발명의 측정 대상이 되는 실리콘 관통전극(10)은 기판부(11), 전극부(12) 및 유전체부(13)를 포함할 수 있다.FIG. 1 is a view showing the structure of the silicon penetrating electrode 10 and the defects of the charge type that may exist in the dielectric portion 13. Referring to FIG. 1, the silicon penetrating electrode 10 to be measured according to the present invention may include a substrate portion 11, an electrode portion 12, and a dielectric portion 13.

기판부(11)는 P 타입의 실리콘으로 이루어질 수 있다. 전극부(12)는 기판부(11)를 두께 방향으로 관통하는 원통 형상으로 이루어질 수 있고, 금속 재질로 이루어져 전극 역할을 수행할 수 있다.The substrate portion 11 may be made of P type silicon. The electrode unit 12 may have a cylindrical shape penetrating the substrate unit 11 in the thickness direction, and may be formed of a metal material and serve as an electrode.

또한, 유전체부(13)는 전극부(12)의 외주면과 기판부(11) 사이에 형성될 수 있고, SiO2 재질로 이루어져 기판부(11)와 전극부(12) 사이에서 절연 역할을 수행할 수 있다. 유전체부(13)는 항복전압이 높고 균일성이 양호한 특성을 가질 것이 요구되며, 화학 기상 증착법(Chemical Vapor Deposition, CVD), 원자층 증착법(Atomic Layer Deposition, ALD)에 의해 형성될 수 있다.The dielectric portion 13 may be formed between the outer circumferential surface of the electrode portion 12 and the substrate portion 11 and may be made of SiO 2 to serve as an insulation between the substrate portion 11 and the electrode portion 12. can do. The dielectric portion 13 is required to have high breakdown voltage and good uniformity characteristics and can be formed by chemical vapor deposition (CVD) or atomic layer deposition (ALD).

도 1의 (b)를 참조하면, 유전체부(13)의 내부 및 계면(14, 유전체부(13)의 외주면)에 존재할 수 있는 전하 형태의 결함들은, 유동이온전하(mobile oxide charges, Q m ), 산화막포획전하(oxide trap charges, Q ot ), 고정전하(fixed oxide charges, Q t ) 및 계면포획전하(interface trap charges, Q it )를 포함할 수 있다.1B, defects in the form of charge, which may be present inside the dielectric portion 13 and at the interface 14 (the outer circumferential surface of the dielectric portion 13), may be caused by mobile oxide charges Q m ), Oxide trap charges ( Q ot ), fixed oxide charges ( Q t ), and interface trap charges ( Q it ).

한편, 도 2는 킵-아웃 존을 고려한 실리콘 관통전극의 배치를 보인 도면이다. 도 2의 (a)에 보인 것과 같이, 실리콘 관통전극들 간에 킵-아웃 존이 설정되어야 실리콘 관통전극 간의 노이즈 커플링(noise coupling)에 극의한 신호 특성의 저하가 방지될 수 있다. 또한, 도 2의 (b)에 보인 것과 같이, 실리콘 관통전극에 인가되는 전압에 의한 전계로 인해 인근에 위치한 로직 셀의 성능이 저하되는 것이 방지될 수 있도록 킵-아웃 존이 설정될 필요성이 있다.On the other hand, FIG. 2 is a diagram showing the arrangement of the silicon through electrodes considering the keep-out zone. As shown in FIG. 2 (a), a keep-out zone must be set between the silicon penetrating electrodes to prevent a degradation of one signal characteristic of the polarity to the noise coupling between the silicon penetrating electrodes. Also, as shown in FIG. 2B, it is necessary to set a keep-out zone so that the performance of the logic cell located nearby can be prevented from being degraded due to the electric field due to the voltage applied to the silicon penetrating electrode .

구체적으로, 킵-아웃 존은 실리콘 관통전극(10)의 유전체부(13)에서부터 실리콘 관통전극(10)에 인가되는 전압에 의해서 형성되는 전계 강도가 기판부(11)에서 0이 되는 지점까지의 거리를 의미한다. 실리콘 관통전극(10)은 금속-산화물-반도체(MOS) 구조를 가지므로, 기판부(11)에서 전계 강도가 0이 되는 지점까지의 거리는 공핍 영역(depletion region)의 폭과 동일하다. 앞서 설명한 전하 형태의 결함들은 기판부(11)에 공핍 영역의 폭의 변화를 일으키므로, 킵-아웃 존 또한 유전체부(13) 및 계면(14)에 존재하는 결함들의 영향을 받게 된다.Specifically, the keep-out zone is a region where the electric field intensity formed by the voltage applied from the dielectric portion 13 of the silicon penetrating electrode 10 to the silicon penetrating electrode 10 reaches zero at the substrate portion 11 It means distance. Since the silicon penetrating electrode 10 has a metal-oxide-semiconductor (MOS) structure, the distance from the substrate portion 11 to the point where the electric field intensity becomes zero is equal to the width of the depletion region. The charge-type defects described above cause a change in the width of the depletion region in the substrate portion 11, so that the keep-out zone is also affected by defects present in the dielectric portion 13 and the interface 14. [

도 3은 본 발명에 따른 실리콘 관통전극의 킵-아웃 존 결정 방법을 보인 순서도이다. 이하에서는 본 발명에 따른 실리콘 관통전극의 킵-아웃 존 결정 방법을 자세히 설명한다.3 is a flowchart showing a method of determining a keep-out zone of a silicon penetrating electrode according to the present invention. Hereinafter, a method of determining the keep-out zone of the silicon penetrating electrode according to the present invention will be described in detail.

본 발명에 따른 실리콘 관통전극의 킵-아웃 존 결정 방법은, 커패시턴스-바이어스 전압 곡선을 도출하는 단계(S10), 평탄화 전압 커패시턴스를 산출하는 단계(S20), 평탄화 전압을 산출하는 단계(S30), 계면 전기 퍼텐셜을 산출하는 단계(S40), 및 킵-아웃 존을 산출하는 단계(S50)를 포함한다.A method of determining a keep-out zone of a silicon penetrating electrode according to the present invention includes the steps of deriving a capacitance-bias voltage curve (S10), calculating a flattening voltage capacitance (S20), calculating a flattening voltage (S30) A step (S40) of calculating an interface electric potential, and a step (S50) of calculating a keep-out zone.

커패시턴스-바이어스 전압 곡선을 도출하는 단계(S10)에서는, 실리콘 관통전극의 커패시턴스가 측정된다. 이를 토대로, 측정된 커패시턴스 값과 바이어스 전압 사이의 정량적인 관계가 그래프 형태로 도출될 수 있다. 다만, 반드시 그래프 상에 곡선의 형태로 도출될 필요는 없고, 서로 대응되는 측정된 커패시턴스 값과 바이어스 전압 값의 데이터가 테이블 형태로 확보되어도 무방하다.In the step (S10) of deriving the capacitance-bias voltage curve, the capacitance of the silicon through electrode is measured. Based on this, a quantitative relationship between the measured capacitance value and the bias voltage can be derived in a graph form. However, it is not always necessary to derive the shape of the curve on the graph, but data of the measured capacitance value and bias voltage value corresponding to each other may be secured in the form of a table.

평탄화 전압 커패시턴스를 산출하는 단계(S20)에서는, 실리콘 관통전극의 커패시턴스 등가 회로 모델이 활용될 수 있다. 후술하는 등가 회로 모델에 의해, 앞서 커패시턴스가 측정되었던 실리콘 관통전극의 평탄화 전압 커패시턴스가 산출될 수 있다.In step S20 of calculating the flattening voltage capacitance, a capacitance equivalent circuit model of the silicon through electrode can be utilized. The planarization voltage capacitance of the silicon through-hole electrode for which the capacitance was previously measured can be calculated by the equivalent circuit model described later.

구체적으로, 평탄화 전압 커패시턴스(C' T,FB )는,Specifically, the planarization voltage capacitances ( C ' T, FB )

Figure 112018080198964-pat00011
Figure 112018080198964-pat00011

Figure 112018080198964-pat00012
Figure 112018080198964-pat00012

Figure 112018080198964-pat00013
Figure 112018080198964-pat00013

에 의해 산출될 수 있다. 이때, ε Si 는 기판부(11)의 유전율, r 1 은 유전체부(13)의 외주면의 반경, q는 전자의 전하량(1.0662×1019 C), N a 는 기판부(11)에서의 억셉터 이온의 도핑 농도, K는 볼츠만 상수(1.3801×10-19 m2/(kg2K)), T는 절대온도, ε ox 는 상기 유전체부(13)의 유전율, r 0 는 유전체부(13)의 내주면의 반경을 의미할 수 있다.Lt; / RTI > In this case, ε Si is billion in the substrate portion 11, the dielectric constant, r 1 is the radius of the outer peripheral surface of the dielectric portion (13), q is a charge quantity of electron (1.0662 × 10 19 C), N a is the substrate portion 11 of the K is the Boltzmann constant (1.3801 x 10 -19 m 2 / (kg 2 K)), T is the absolute temperature, ε ox is the dielectric constant, r 0 of the dielectric portion 13 may indicate the radius of the inner peripheral surface of the dielectric portion (13).

평탄화 전압을 산출하는 단계(S30)에서는, 산출된 평탄화 전압 커패시턴스 값이 커패시턴스-바이어스 전압 곡선에 대입되어 평탄화 전압(flat-band voltage)이 산출될 수 있다. 즉, 산출된 평탄화 전압 커패시턴스(C' T,FB )가 커패시턴스-바이어스 전압 곡선의 커패시턴스 값에 대응되고, 그 커패시턴스 값에 대응되는 바이어스 전압 값이 평탄화 전압(V FB )이 될 수 있다.In the step S30 of calculating the flattening voltage, the calculated flattening voltage capacitance value may be substituted into the capacitance-bias voltage curve to calculate a flat-band voltage. That is, the calculated flattening voltage capacitances C ' T and FB correspond to the capacitance values of the capacitance-bias voltage curve, and the bias voltage values corresponding to the capacitance values can be the flattening voltage V FB .

다음으로, 계면 전기 퍼텐셜을 산출하는 단계(S40)에서, 평탄화 전압(V FB ) 값이 이용되어 기판부와 유전체부 사이의 계면(14)에서의 계면 전기 퍼텐셜이 산출될 수 있다. 구체적으로 계면 전기 퍼텐셜(φ S )은,Next, in step S40 of calculating the interfacial electrical potential, the leveling voltage ( V FB ) value may be used to calculate the interfacial electrical potential at the interface 14 between the substrate portion and the dielectric portion. Specifically, the interface electric potential phi S is,

Figure 112018080198964-pat00014
Figure 112018080198964-pat00014

Figure 112018080198964-pat00015
Figure 112018080198964-pat00015

Figure 112018080198964-pat00016
Figure 112018080198964-pat00016

와 같은 관계식들에 의해 산출될 수 있다. 이때, V M 은 실리콘 관통전극에 인가되는 최대 전압을 의미한다. 또한, n i 는 기판부(11)의 진성 캐리어 농도를 의미하며,. ≪ / RTI > At this time, V M means the maximum voltage applied to the silicon through electrode. In addition, n i denotes the intrinsic carrier concentration of the substrate portion 11,

Figure 112018080198964-pat00017
Figure 112018080198964-pat00017

의 관계식에 의해 계산될 수 있다.Can be calculated by the following equation.

계면 전기 퍼텐셜(φ S )이 산출되면, 계면 전기 퍼텐셜 값에 의해 킵-아웃 존이 산출될 수 있다(킵-아웃 존을 산출하는 단계(S50)). 킵-아웃 존(W KOZ )을 산출하는 단계에서는,When the interface electric potential phi S is calculated, a keep-out zone can be calculated by the interface electric potential value (step S50 of calculating a keep-out zone). In the step of calculating the keep-out zone ( W KOZ )

Figure 112018080198964-pat00018
Figure 112018080198964-pat00018

Figure 112018080198964-pat00019
Figure 112018080198964-pat00019

로 표현되는 관계식이 이용될 수 있다.Can be used.

이상에서와 같은 본 발명의 실리콘 관통전극의 킵-아웃 존 결정 방법에 의하면, 유전체부(13) 주위의 기판부(11) 영역 내에 확보되어야 할 바람직한 킵-아웃 존의 거리가 산출될 수 있다. 본 발명의 방법에 따라 킵-아웃 존이 결정되는 정확도가 향상됨으로써, 회로의 집적 및 소형화 시 설계의 신뢰성이 확보될 수 있다.According to the method of determining the keep-out zone of the silicon penetrating electrode of the present invention as described above, the distance of the desired keep-out zone to be secured in the region of the substrate portion 11 around the dielectric portion 13 can be calculated. By improving the accuracy with which the keep-out zone is determined in accordance with the method of the present invention, the reliability of the design can be ensured when the circuit is integrated and miniaturized.

한편, 본 발명에 따른 실리콘 관통전극의 킵-아웃 존 결정 방법은, 커패시턴스가 측정된 실리콘 관통전극과 동일한 공정 조건에서 제조된 다른 실리콘 관통전극(이하, '미측정 실리콘 관통전극')의 킵-아웃 존이 함께 산출될 수 있다.The method of determining a keep-out zone of a silicon penetrating electrode according to the present invention is a method of determining a keep-out zone of a silicon penetrating electrode according to the present invention, Out zones can be calculated together.

도 3에 보인 것과 같이, 본 발명에 따른 실리콘 관통전극의 킵-아웃 존 결정 방법은, 단위 면적당 결함 양을 산출하는 단계(S60)와, 미측정 실리콘 관통전극의 평탄화 전압을 산출하는 단계(S70)를 더 포함할 수 있다.As shown in FIG. 3, the method of determining a keep-out zone of a silicon penetrating electrode according to the present invention includes a step S60 of calculating a defect amount per unit area, a step S70 ).

단위 면적당 결함 양을 산출하는 단계(S60)에서는, 평탄화 전압을 산출하는 단계(S30)에서 산출된 평탄화 전압(V FB )이 이용될 수 있다. 구체적으로, 단위 면적당 결함 양(Q t,ox /q)은,In the step S60 of calculating the defective amount per unit area, the flattening voltage V FB calculated in the step S30 for calculating the flattening voltage may be used. Specifically, the amount of defects per unit area ( Q t, ox / q )

Figure 112018080198964-pat00020
Figure 112018080198964-pat00020

의 관계식에 의해 산출될 수 있다. Can be calculated by the following relational expression.

또한, 미측정 실리콘 관통전극의 평탄화 전압을 산출하는 단계(S70)에서, 미측정 실리콘 관통전극의 평탄화 전압(V FB [n] )은,Further, in the step S70 of calculating the flattening voltage of the unmeasured silicon through-hole electrode, the flattening voltage V FB [n] of the unmeasured silicon through-

Figure 112018080198964-pat00021
Figure 112018080198964-pat00021

의 관계식에 따라 계산될 수 있다.Can be calculated according to the following equation.

나아가, 계산된 미측정 실리콘 관통전극의 평탄화 전압(V FB [n] ) 값 각각은, 계면 전기 퍼텐셜을 산출하는 단계(S40) 및 킵-아웃 존을 산출하는 단계(S50)에서, r각각의 계면 전기 퍼텐셜(φ S )이 및 킵-아웃 존(W KOZ )의 산출에 사용될 수 있다. 결과적으로, 미측정 실리콘 관통전극 각각의 킵-아웃 존(W KOZ )이 계산되어 결정될 수 있다.Further, each of the calculated flattening voltage V FB [n] values of the unmeasured silicon penetrating electrode is calculated in the step S40 of calculating the interface electric potential and the step S50 of calculating the keep-out zone, The interface electric potential phi S and the keep-out zone W KOZ can be calculated. As a result, the keep-out zone W KOZ of each unmeasured silicon penetrating electrode can be calculated and determined.

이상에서와 같이, 본 발명에 의하면, 동일한 공정 조건 하에서 제조되는 실리콘 관통전극들 중 하나의 커패시턴스를 측정함으로써, 나머지 실리콘 관통전극들의 킵-아웃 존 또한 신속하게 결정될 수 있다. 또한, 실리콘 관통전극의 제조 과정에서의 결함들이 반영되어 높은 정확도 또한 확보될 수 있는 이점이 있다.As described above, according to the present invention, by measuring the capacitance of one of the silicon penetration electrodes fabricated under the same process conditions, the keep-out zone of the remaining silicon penetration electrodes can also be quickly determined. In addition, defects in the manufacturing process of the silicon penetrating electrode are reflected, and high accuracy can be secured.

이하에서는 실리콘 관통전극의 등가 회로 모델을 포함하여, 앞서 설명한 각 단계들과 관련된 관계식들에 대하여 설명한다. 도 4는 실리콘 관통전극의 커패시턴스 등가 회로 모델을 보인 도면으로, 고주파에서의 등가 회로 모델을 표현한 것이다.Hereinafter, relational expressions relating to the above-described steps, including the equivalent circuit model of the silicon penetrating electrode, will be described. FIG. 4 is a diagram showing a capacitance equivalent circuit model of a silicon through electrode, which is an equivalent circuit model at a high frequency.

먼저, 실리콘 관통전극에서 커패시턴스를 결정하는데 사용되는 수학적 표현은,First, the mathematical expression used to determine the capacitance at the silicon through electrode,

Figure 112018080198964-pat00022
Figure 112018080198964-pat00022

와 같은 비선형 푸아송 방정식으로 유도된다. 여기서, φ(r)은 전기 퍼텐셜(electric potential), φ S 는 유전체부와 기판부 사이의 계면의 전기 퍼텐셜(이하, '계면 전기 퍼텐셜')을 의미하며, ρ ox (r)은 유전체부의 전하 밀도의 합으로, 산화막포획전하(Q ot )의 밀도와 유동이온전하(Q m )의 밀도의 합으로 계산될 수 있다.And the nonlinear Poisson equation. Here, φ (r) means that the electric potential (electric potential), φ S is the dielectric part and the base plate surface electric potential of between (hereinafter, the interface electric potential "), and, ρ ox (r) is the dielectric part charge Density of the oxide film trap charge ( Q ot ) and the density of the flow ion charge ( Q m ).

그리고, 위 미분방정식의 경계조건은,The boundary conditions of the above differential equation are as follows:

Figure 112018080198964-pat00023
Figure 112018080198964-pat00023

이고, 여기서, V bias 는 실리콘 관통전극에 인가되는 바이어스 전압, Φ MS 는 전극부와 기판부 사이의 일함수 차이, Q f 는 고정전하(fixed oxide charges), Q it 는 계면포획전하(interface trap charges)를 의미한다., Wherein, V bias is the bias voltage, Φ MS is applied to the silicon through-electrode is the work function difference, Q f between the electrode portion and the base portion is fixed charges (fixed oxide charges), Q it is the interface trapped charge (interface trap respectively.

위 경계조건을 만족하는 푸아송 방정식의 풀이를 이용하면,Using the solution of the Poisson equation satisfying the above boundary condition,

Figure 112018080198964-pat00024
Figure 112018080198964-pat00024

의 관계식을 얻을 수 있다. 여기서, C' ox 는 단위 길이단 유전체부의 커패시턴스, Q ox ρ ox (r)에 기인한 단위 면적당 유전체부의 전하량, Q t,ox Q it , Q f , Q ox 의 합을 의미한다.Can be obtained. Here, C ' ox is the capacitance of the unit length single dielectric portion, Q ox is the charge amount of the dielectric portion per unit area due to ρ ox ( r ), and Q t, ox means the sum of Q it , Q f and Q ox .

또한, 위 관계식에서, P 타입의 실리콘 내부에 정공, 전자 및 이온화된 억셉터들에 기인하는 표면전하(Q S (φ S ))는,Further, in the above relational expression, the surface charge Q S ( φ S ) due to holes, electrons, and ionized acceptors in the silicon of the P type,

Figure 112018080198964-pat00025
Figure 112018080198964-pat00025

의 관계식으로 표현될 수 있다. 여기서, ±는 축적, 공핍 그리고 반전 영역을 이용하여, +는 결핍영역(depletion region)과 반전영역(inversion region), -는 축적영역(accumulation region)에서 사용되는 것으로 해석할 수 있다.Can be expressed as a relational expression. Here, + can be interpreted as being used in the depletion region, the inversion region, and the accumulation region, using accumulation, depletion and inversion regions.

한편, 도 4를 참조하면, 기판부에 대한 계면 전기 퍼텐셜에 대한 기판부에서의 단위 길이당 커패시턴스(C' S (φ S ))는,4, the capacitance C ' S ( φ S ) per unit length in the substrate portion with respect to the interface electric potential with respect to the substrate portion,

Figure 112018080198964-pat00026
Figure 112018080198964-pat00026

와 같이 표현될 수 있다. 다만, 위 식에서 φ S =0인 경우는 정의할 수 없다. φ S =0인 플랫 밴드(flat-band)에서 C' S (0)=C' S,FB 을 정의하기 위해서는,Can be expressed as However, in the above equation, φ S = 0 can not be defined. To define C ' S (0) = C' S, FB in a flat band with φ S = 0 ,

Figure 112018080198964-pat00027
Figure 112018080198964-pat00027

와 같은 푸아송 방정식을 이용한다. 앞서와 동일한 경계조건을 이용하여 푸아송 방정식을 풀이하면, C' S,FB =C' S (0)는 다음과 같이 정의된다.And the Poisson equation. When the Poisson equation is solved using the same boundary condition as above, C ' S, FB = C' S (0) is defined as follows.

Figure 112018080198964-pat00028
Figure 112018080198964-pat00028

한편, 킵-아웃 존은 기판부 내부의 전계가 0이 되는 지점까지이며, 이는 공핍 영역의 폭과 일치한다. 킵-아웃 존의 폭에 대한 함수로서 표현될 수 있는 C' S (W KOZ )가 위 식에서의 C' S (φ S )와 동일함을 이용하여, 킵-아웃 존(W KOZ )은,On the other hand, the keep-out zone extends to the point where the electric field inside the substrate portion becomes zero, which coincides with the width of the depletion region. Using the fact that C ' S (W KOZ ) which can be expressed as a function of the width of the keep-out zone is the same as C' S ( φ S ) in the above equation, the keep-out zone ( W KOZ )

Figure 112018080198964-pat00029
Figure 112018080198964-pat00029

와 같이 계산될 수 있다.Can be calculated as follows.

이하에서는 도 5를 참조하여, 본 발명에 따른 실리콘 관통전극의 킵-아웃 존의 결정 방법을 적용하여 킵-아웃 존을 결정하는 실시예를 설명한다. 도 5는 본 발명의 일 실시예에서 도출된 패시턴스-바이어스 전압 곡선을 보인 도면이다.Hereinafter, an embodiment of determining a keep-out zone by applying a method of determining a keep-out zone of a silicon penetrating electrode according to the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 5 is a diagram showing a passivity-bias voltage curve derived in an embodiment of the present invention. FIG.

본 실시예는 이하의 표에서와 같이 다양한 크기를 갖고 동일한 공정 조건 하에서 제조된 실리콘 관통전극들을 대상으로 한다.This embodiment is directed to silicon through electrodes having various sizes and manufactured under the same process conditions as in the following table.

Figure 112018080198964-pat00030
Figure 112018080198964-pat00030

커패시턴스-바이어스 전압 곡선을 도출하는 단계에서, 하나의 실리콘 관통전극(TSV1)이 선택되어 커패시턴스가 측정될 수 있고, 도 5에 보인 것과 같은 커패시턴스-바이어스 전압 곡선이 도출될 수 있다. 또한, 평탄화 전압 커패시턴스를 산출하는 단계에서, 실리콘 관통전극(TSV1)의 평탄화 전압 커패시턴스(C'T,FB )가 계산될 수 있다(C'T,FB =4.302 fF/μm). 다음으로, 커패시턴스-바이어스 곡선에 평탄화 전압 커패시턴스 값을 대입하여 실리콘 관통전극(TSV1)의 평탄화 전압(VFB )이 산출될 수 있다.In the step of deriving the capacitance-bias voltage curve, one silicon penetrating electrode TSV1 may be selected to measure the capacitance, and a capacitance-bias voltage curve as shown in Fig. 5 may be derived. Further, in the step of calculating the flattening voltage capacitance, the flattening voltage capacitances C ' T and FB of the silicon penetrating electrode TSV1 can be calculated ( C' T, FB = 4.302 fF / μm). Next, the leveling voltage ( V FB ) of the silicon penetrating electrode TSV1 can be calculated by substituting the flattening voltage capacitance value for the capacitance-bias curve.

다음으로, 단위 면적당 결함 양을 산출하는 단계에서, 실리콘 관통전극(TSV1)의 평탄화 전압 값을 이용하여 공정 과정에서 발생되는 단위 면적당 결함의 양이 계산될 수 있다. 또한, 계산된 단위 면적당 결함의 양에 의해, 미측정 실리콘 관통전극(TSV2, TSV3, TSV4, TSV5)에 대한 평탄화 전압이 계산될 수 있다. 이때, 이하의 표에서와 같이 각 실리콘 관통전극의 크기와 관련된 값들이 사용될 수 있다.Next, in the step of calculating the defective amount per unit area, the amount of defects per unit area generated in the process can be calculated using the flattening voltage value of the silicon penetrating electrode TSV1. Further, the flattening voltage for the unmeasured silicon penetrating electrodes TSV2, TSV3, TSV4, TSV5 can be calculated by the calculated amount of defects per unit area. At this time, values related to the size of each silicon through electrode can be used as shown in the following table.

Figure 112018080198964-pat00031
Figure 112018080198964-pat00031

다음의 계면 전기 퍼텐셜을 산출하는 단계 및 킵-아웃 존을 산출하는 단계에 의해, 각 실리콘 관통전극(TSV1, TSV2, TSV3, TSV4. TSV5)의 계면 전기 퍼텐셜 및 킵-아웃 존이 산출될 수 있다. 구체적인 값들은 아래 표와 같다.The interface electric potential and the keep-out zone of each of the silicon penetrating electrodes TSV1, TSV2, TSV3, and TSV4. TSV5 can be calculated by calculating the next interfacial electrical potential and calculating the keep-out zone . Specific values are shown in the table below.

Figure 112018080198964-pat00032
Figure 112018080198964-pat00032

한편, 본 발명은 커패시턴스 측정값에 의해 실리콘 관통전극의 킵-아웃 존을 결정하는 프로그램을 저장한 컴퓨터 판독가능 기록매체일 수 있다. 이때, 킵-아웃 존을 결정하는 프로그램은, 상기 측정된 커패시턴스 값들에 의해, 바이어스 전압-커패시턴스 곡선을 도출하고, 상기 실리콘 관통전극에 대한 커패시턴스 등가 회로 관계식에 의해, 상기 실리콘 관통전극의 평탄화 전압 커패시턴스를 산출하고, 상기 평탄화 전압 커패시턴스와 상기 바이어스 전압-커패시턴스 곡선에 의해, 상기 실리콘 관통전극의 평탄화 전압을 산출하고, 상기 평탄화 전압에 의해, 상기 실리콘 관통전극의 기판부와 유전체부 사이에서의 계면 전기 퍼텐셜을 산출하여, 상기 계면 전기 퍼텐셜에 의해, 상기 실리콘 관통전극의 킵-아웃 존을 산출하도록 이루어질 수 있다.Meanwhile, the present invention may be a computer-readable recording medium storing a program for determining a keep-out zone of a silicon penetrating electrode by a capacitance measurement value. At this time, the program for determining the keep-out zone may derive a bias voltage-capacitance curve based on the measured capacitance values, and calculate a planarization voltage capacitance of the silicon penetration electrode by a capacitance equivalent circuit relation to the silicon penetration electrode Calculating a flattening voltage of the silicon through electrode by the flattening voltage capacitance and the bias voltage-capacitance curve, and calculating a flattening voltage of the silicon through electrode based on the flattening voltage, Calculating a potential, and calculating a keep-out zone of the silicon penetrating electrode by the interface electric potential.

본 발명의 컴퓨터 판독가능 기록매체는 컴퓨터에 의해 액세스될 수 있는 임의의 가용 매체일 수 있고, 휘발성 및 비휘발성 매체, 분리형 및 비분리형 매체를 모두 포함할 수 있다. 예를 들면, 하드 디스크, 플렉시블 디스크, 컴팩트 디스크, 마그넷 옵티컬 디스크, 메모리 카드 등이 될 수 있다.The computer-readable medium of the present invention may be any available medium that can be accessed by a computer, and may include both volatile and non-volatile media, removable and non-removable media. For example, a hard disk, a flexible disk, a compact disk, a magnet optical disk, a memory card, or the like.

이상에서 설명한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit or scope of the invention. There will be. It is therefore to be understood that the above-described embodiments are illustrative in all aspects and not restrictive. For example, each component described as a single entity may be distributed and implemented, and components described as being distributed may also be implemented in a combined form.

또한, 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 청구범위에 의하여 나타내어지며, 청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.The scope of the present invention is defined by the appended claims rather than the foregoing description, and all changes or modifications derived from the meaning and scope of the claims and their equivalents should be interpreted to be included in the scope of the present invention do.

10: 실리콘 관통전극
11: 기판부
12: 전극부
13: 유전체부
14: 계면
10: Silicon penetrating electrode
11:
12:
13:
14: Interface

Claims (7)

실리콘 관통전극의 커패시턴스를 측정하여, 커패시턴스-바이어스 전압 곡선을 도출하는 단계;
상기 실리콘 관통전극에 대한 커패시턴스 등가 회로 관계식에 의해, 상기 실리콘 관통전극의 평탄화 전압 커패시턴스를 산출하는 단계;
상기 평탄화 전압 커패시턴스와 상기 커패시턴스-바이어스 전압 곡선에 의해, 상기 실리콘 관통전극의 평탄화 전압을 산출하는 단계;
상기 평탄화 전압에 의해, 상기 실리콘 관통전극의 기판부와 유전체부 사이에서의 계면 전기 퍼텐셜을 산출하는 단계; 및
상기 계면 전기 퍼텐셜에 의해, 상기 실리콘 관통전극의 킵-아웃 존을 산출하는 단계를 포함하는, 실리콘 관통전극의 킵-아웃 존 결정 방법.
Measuring a capacitance of the silicon penetrating electrode to derive a capacitance-bias voltage curve;
Calculating a flattening voltage capacitance of the silicon through electrode by a capacitance equivalent circuit relation to the silicon through electrode;
Calculating a flattening voltage of the silicon through electrode by the flattening voltage capacitance and the capacitance-bias voltage curve;
Calculating an interface electrical potential between the substrate portion and the dielectric portion of the silicon through-hole electrode by the flattening voltage; And
And determining a keep-out zone of the silicon penetration electrode by the interfacial electrical potential.
제 1 항에 있어서,
상기 평탄화 전압에 의해, 상기 실리콘 관통전극의 단위 면적당 결함 양을 산출하는 단계; 및
상기 단위 면적당 결함 양에 의해, 상기 실리콘 관통전극과 동일한 공정 조건에서 제조되는 미측정 실리콘 관통전극의 평탄화 전압을 산출하는 단계를 더 포함하고,
상기 계면 전기 퍼텐셜을 산출하는 단계 및 상기 킵-아웃 존을 산출하는 단계에서, 상기 미측정 실리콘 관통전극에 대하여 계면 전기 퍼텐셜 및 킵-아웃 존을 산출하는 것을 특징으로 하는, 실리콘 관통전극의 킵-아웃 존 결정 방법.
The method according to claim 1,
Calculating a defect amount per unit area of the silicon through-hole electrode by the flattening voltage; And
Further comprising the step of calculating a flattening voltage of the unmeasured silicon through-hole electrode manufactured under the same process conditions as the silicon through-hole electrode by the defect amount per unit area,
Wherein the step of calculating the interfacial electric potential and the step of calculating the keep-out zone calculate an interfacial electrical potential and a keep-out zone with respect to the unmeasured silicon penetrating electrode, Out zone determination method.
제 1 항에 있어서,
상기 평탄화 전압 커패시턴스(C' T,FB )는 수학식 1 내지 수학식 3 의해 산출되는 것을 특징으로 하는, 실리콘 관통전극의 킵-아웃 존 결정 방법.
[수학식 1]
Figure 112018080198964-pat00033

[수학식 2]
Figure 112018080198964-pat00034

[수학식 3]
Figure 112018080198964-pat00035

(ε Si 는 상기 기판부의 유전율, r 1 은 상기 유전체부의 외주면의 반경, q는 전자의 전하량, N a 는 상기 기판부에서의 억셉터 이온의 도핑 농도, K는 볼츠만 상수, T는 절대온도, ε ox 는 상기 유전체부의 유전율, r 0 는 상기 유전체부의 내주면의 반경)
The method according to claim 1,
Wherein the flattening voltage capacitances ( C ' T, FB ) are calculated according to equations (1) to (3).
[Equation 1]
Figure 112018080198964-pat00033

&Quot; (2) "
Figure 112018080198964-pat00034

&Quot; (3) "
Figure 112018080198964-pat00035

Si is the dielectric constant of said substrate, r 1 is the radius of the outer circumferential surface of the dielectric unit, q is the electron charge, N a is the doping concentration of acceptor ions in the substrate unit, K is Boltzmann's constant, T is absolute temperature, ε ox is the dielectric constant of the dielectric portion, r 0 is the radius of the inner peripheral surface of the dielectric portion)
제 1 항에 있어서,
상기 계면 전기 퍼텐셜(φS )은 수학식 4 내지 수학식 6에 의해 산출되는 것을 특징으로 하는, 실리콘 관통전극의 킵-아웃 존 결정 방법.
[수학식 4]
Figure 112018095595916-pat00036

[수학식 5]
Figure 112018095595916-pat00037

[수학식 6]
Figure 112018095595916-pat00038

(VM 은 상기 실리콘 관통전극에 인가되는 최대 전압, VFB 는 상기 평탄화 전압, εSi 는 상기 기판부의 유전율, εox 는 상기 유전체부의 유전율, r1 은 상기 유전체부의 외주면의 반경, r0 는 상기 유전체부의 내주면의 반경, K는 볼츠만 상수, T는 절대온도, Na 는 상기 기판부에서의 억셉터 이온의 도핑 농도, q는 전자의 전하량, ni 는 상기 기판부의 진성 캐리어 농도)
The method according to claim 1,
Wherein the interfacial electrical potential ( phi S ) is calculated by the following equations (4) to (6).
&Quot; (4) "
Figure 112018095595916-pat00036

&Quot; (5) "
Figure 112018095595916-pat00037

&Quot; (6) "
Figure 112018095595916-pat00038

(V M is the maximum voltage, V FB is the planarization voltage, ε Si is the dielectric constant of said substrate, ε ox is the radius, r 0 of the outer circumferential surface dielectric constant, r 1 of the dielectric portion is of said dielectric is applied to the silicon through-electrode is Where N is a doping concentration of acceptor ions in the substrate portion, q is an electron charge amount, and n i is an intrinsic carrier concentration of the substrate portion), K is a Boltzmann constant, T is an absolute temperature,
제 1 항에 있어서,
상기 킵-아웃 존(W KOZ )은 수학식 7 내지 수학식 9에 의해 산출되는 것을 특징으로 하는, 실리콘 관통전극의 킵-아웃 존 결정 방법.
[수학식 7]
Figure 112018080198964-pat00039

[수학식 8]
Figure 112018080198964-pat00040

[수학식 9]
Figure 112018080198964-pat00041

(φ S 는 상기 계면 전기 퍼텐셜, r 1 은 상기 유전체부의 외주면의 반경, q는 전자의 전하량, N a 는 상기 기판부에서의 억셉터 이온의 도핑 농도, ε Si 는 상기 기판부의 유전율, K는 볼츠만 상수, T는 절대온도, n i 는 상기 기판부의 진성 캐리어 농도)
The method according to claim 1,
Wherein the keep-out zone ( W KOZ ) is calculated by Equations (7) to (9).
&Quot; (7) "
Figure 112018080198964-pat00039

&Quot; (8) "
Figure 112018080198964-pat00040

&Quot; (9) "
Figure 112018080198964-pat00041

S is the surface electric potential, r 1 is the dielectric constant radius, q is the electron charge, N a is the doping concentration, ε Si of acceptor ions in the substrate portion of the outer surface of the dielectric portion is the substrate portion, K is Boltzmann constant, T is the absolute temperature, and n i is the intrinsic carrier concentration of the substrate portion)
제 2 항에 있어서,
상기 단위 면적당 결함 양(Q t,ox /q)은 수학식 10에 의해 산출되고, 상기 미측정 실리콘 관통전극의 평탄화 전압(V FB[n] )은 수학식 11에 의해 산출되는 것을 특징으로 하는, 실리콘 관통전극의 킵-아웃 존 결정 방법.
[수학식 10]
Figure 112018080198964-pat00042

[수학식 11]
Figure 112018080198964-pat00043

(q는 전자의 전하량, ε ox 는 상기 유전체부의 유전율, r 1 은 상기 유전체부의 외주면의 반경, r 0 는 상기 유전체부의 내주면의 반경, Φ MS 는 상기 실리콘 관통전극의 전극부와 상기 기판부 사이의 일함수 차이)
3. The method of claim 2,
The defect amount per unit area ( Q t, ox / q ) is calculated by the equation (10), and the flattening voltage V FB [n] of the unmeasured silicon penetrating electrode is calculated by the equation , A method of determining a keep-out zone of a silicon penetrating electrode.
&Quot; (10) "
Figure 112018080198964-pat00042

&Quot; (11) "
Figure 112018080198964-pat00043

(Q is the electron charge, ε ox is the dielectric constant of the dielectric portion, r 1 is the radius of the outer circumferential surface of the dielectric portion, r 0 is the radius of the inner peripheral surface of the dielectric unit, Φ MS is between the electrode portion of the silicon through-electrode and the substrate portion Lt; / RTI >
커패시턴스 측정값에 의해 실리콘 관통전극의 킵-아웃 존을 결정하는 프로그램을 저장한 컴퓨터 판독가능 기록매체로서,
상기 킵-아웃 존을 결정하는 프로그램은,
상기 측정된 커패시턴스 값들에 의해, 커패시턴스-바이어스 전압 곡선을 도출하고,
상기 실리콘 관통전극에 대한 커패시턴스 등가 회로 관계식에 의해, 상기 실리콘 관통전극의 평탄화 전압 커패시턴스를 산출하고,
상기 평탄화 전압 커패시턴스와 상기 커패시턴스-바이어스 전압 곡선에 의해, 상기 실리콘 관통전극의 평탄화 전압을 산출하고,
상기 평탄화 전압에 의해, 상기 실리콘 관통전극의 기판부와 유전체부 사이에서의 계면 전기 퍼텐셜을 산출하여,
상기 계면 전기 퍼텐셜에 의해, 상기 실리콘 관통전극의 킵-아웃 존을 산출하도록 이루어지는 컴퓨터 판독가능 기록매체.
A computer readable recording medium storing a program for determining a keep-out zone of a silicon penetration electrode by a capacitance measurement value,
Wherein the program for determining the keep-out zone comprises:
Deriving a capacitance-bias voltage curve by the measured capacitance values,
Calculating a flattening voltage capacitance of the silicon through-hole electrode by a capacitance equivalent circuit relation to the silicon through-hole electrode,
Calculating a flattening voltage of the silicon through-hole electrode by the flattening voltage capacitance and the capacitance-bias voltage curve,
And an interface electric potential between the substrate portion and the dielectric portion of the silicon penetrating electrode is calculated by the flattening voltage,
And a keep-out zone of said silicon penetrating electrode is calculated by said interfacial electrical potential.
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