KR20010057384A - Method for artificial contaminatiion of wafer for evaluation electrical property in semiconductor device - Google Patents

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KR20010057384A
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Abstract

PURPOSE: A method of artificially polluting a wafer for testing electric characteristics of a semiconductor device is provided to permit an easy control of a pollution level by excluding influence of particles. CONSTITUTION: In the method, the wafer(12) completing required processes is cleaned and then immersed in a vessel(11) containing deionized water(13) with which an aluminum standard solution is diluted. Thus, the wafer(12) is polluted with aluminum. The aluminum standard solution for an atomic absorption spectroscopy detection has preferably an aluminum concentration of 10-1000ppm. In addition, a concentration of aluminum diluted with deionized water(13) is preferably 0.1-100ppm. Next, the wafer(12) is overflow-rinsed in the vessel(11) to regulate the pollution level of aluminum by suppressing formation of particles. After that, the wafer(12) is dried.

Description

반도체 소자의 전기적 특성 평가를 위한 웨이퍼의 인위적 오염 방법{METHOD FOR ARTIFICIAL CONTAMINATIION OF WAFER FOR EVALUATION ELECTRICAL PROPERTY IN SEMICONDUCTOR DEVICE}Artificial Contamination Method of Wafer for Electrical Property Evaluation of Semiconductor Device TECHNICAL CONTAMINATIION OF WAFER FOR EVALUATION ELECTRICAL PROPERTY IN SEMICONDUCTOR DEVICE

본 발명은 금속 오염물이 반도체 소자의 전기적 특성에 미치는 영향을 테스트하기 위하여 인위적으로 웨이퍼를 금속 불순물에 오염시키는 방법에 관한 것으로, 특히 알루미늄이 반도체 소자의 게이트 전극이나 캐패시터에 미치는 전기적인 특성을 평가하기 위해 알루미늄을 이용하여 웨이퍼를 인위적으로 오염시키는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method of artificially contaminating a wafer with metal impurities in order to test the effect of metal contaminants on the electrical properties of a semiconductor device. In particular, the present invention relates to evaluating the electrical properties of aluminum on a gate electrode or a capacitor of a semiconductor device. The present invention relates to a method of artificially contaminating a wafer by using aluminum.

일반적으로 금속 불순물이 반도체 소자에 미치는 영향을 평가하기 위해서는 금속 불순물의 인위적 오염이 반드시 필요하다. 금속 불순물의 인위적 오염 방법은 실리콘 웨이퍼를 바닥에 위치시키고 웨이퍼 위에 금속 이온이 용해되어 있는 용액을 떨어뜨려 그대로 자연 건조시키거나, 질소 가스를 이용하여 건조시키는 방법이 있다.Generally, in order to evaluate the effect of metal impurities on semiconductor devices, artificial contamination of metal impurities is necessary. The method of artificially contaminating metal impurities includes placing a silicon wafer on the bottom and dropping a solution in which metal ions are dissolved on the wafer to naturally dry it, or to dry it using nitrogen gas.

또한 금속 이온이 용해되어 있는 용액에 실리콘 웨이퍼를 넣었다가 빼내서 그대로 자연건조 혹은 질소 가스를 사용하거나 반도체 세정공정에 사용되는 웨이퍼 건조장치를 사용하여 웨이퍼를 건조하여 금속 불순물이 반도체 소자에 미치는 영향을 평가한다.In addition, the silicon wafer is added to the solution in which the metal ions are dissolved, and then the wafer is dried using a natural drying or nitrogen gas, or a wafer drying apparatus used in the semiconductor cleaning process. do.

이러한 인위적 오염 방법은 반도체 소자의 제조 공정에서 금속 불순물에 의한 산화증속 현상, 금속 불순물을 시드(seed)로하는 응집화 현상, 금속 산화물등이 형성되기 때문에 반도체 소자의 물리적인 특성 평가에 적합하다.Such an artificial contamination method is suitable for evaluating the physical characteristics of semiconductor devices because the oxidation acceleration phenomenon due to metal impurities, the aggregation phenomenon using metal impurities as seeds, metal oxides, etc. are formed in the semiconductor device manufacturing process.

그러나, 이러한 종래 방법으로는 정확한 금속 오염 레벨 제어가 용이하지 않고, 금속 불순물을 인위적으로 오염시키는 과정에서 적게는 수백에서 보통 수천개 이상의 파티클이 발생하므로 4 M급 DRAM이상의 반도체 소자에서는 금속이온이 반도체 소자에 미치는 영향 평가가 불가능하다.However, in the conventional method, accurate metal contamination level control is not easy, and in the process of artificially contaminating metal impurities, hundreds to thousands of particles are generated. It is not possible to evaluate the effect on the device.

본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 파티클 발생을 제어하는데 적합한 웨이퍼의 인위적 알루미늄 오염 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention has been made to solve the above problems, and an object thereof is to provide a method for artificial aluminum contamination of a wafer suitable for controlling particle generation.

도 1 은 본 발명의 실시예에 따른 알루미늄의 인위적 오염 방법을 나타낸 도면,1 is a view showing an artificial contamination method of aluminum according to an embodiment of the present invention,

도 2 는 본 발명의 실시예에 따른 알루미늄을 인위적으로 오염시켰을 때의 파티클 증감을 나타낸 도면.2 is a view showing particle increase and decrease when artificially contaminating aluminum according to an embodiment of the present invention.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명** Description of the symbols for the main parts of the drawings *

11 : 오염 용기 12 : 실리콘 웨이퍼11: contamination container 12: silicon wafer

13 : 증류수13: distilled water

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 금속 불순물 오염 방법은 반도체 소자의 전기적 특성 평가를 위해 금속불순물을 인위적으로 오염시키기 위한 방법에 있어서, 소정 공정이 실시된 웨이퍼를 세정하는 단계, 원자흡수 분광기 측정용 알루미늄 표준용액을 희석시킨 증류수가 담긴 용기에 상기 웨이퍼를 담궈 오염시키는 단계, 상기 용기내에서 인시튜 오버플로우 린스하여 상기 알루미늄의 오염 레벨을 조절하는 단계, 상기 린스가 끝난 웨이퍼를 건조시키는 단계를 포함하여 이루어짐을 특징으로 한다.Metal impurity contamination method of the present invention for achieving the above object is a method for artificially contaminating metal impurities to evaluate the electrical characteristics of the semiconductor device, cleaning the wafer, a predetermined process, atomic absorption spectrometer measurement Immersing the wafer in a container containing distilled water diluted with a dilute aluminum solution, controlling the contamination level of the aluminum by in-situ overflow rinsing in the container, and drying the rinsed wafer. It is characterized by including the.

이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 본 발명의 가장 바람직한 실시예를 첨부 도면을 참조하여 설명하기로 한다.Hereinafter, the preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art may easily implement the technical idea of the present invention. .

도 1 은 본 발명의 실시예에 따른 알루미늄의 인위적 오염 방법을 나타낸 도면으로서, 먼저 소정 공정이 실시된 실리콘 웨이퍼(12)를 세정한다. 여기서 소정 공정은 실리콘 웨이퍼(12)의 전기적 특성 분석을 요구하는 공정전으로서, 패드 산화막, 트렌치 측벽 희생산화막, 트렌치 측벽 산화막, 게이트 산화막, 게이트 전극증착, LDD 산화막, 비트라인 증착, 캐패시터 하부전극 증착, HSG 성장. 유전체 증착, 캐패시터 상부전극 증착, 층간 절연막 증착 공정등, 당업자들에게 잘 알려진 DRAM제조에서 임의적인 공정을 일컫는다.1 is a view showing an artificial contamination method of aluminum according to an embodiment of the present invention, first cleaning the silicon wafer 12 subjected to a predetermined process. Here, the predetermined process is before the process requiring the electrical characteristics of the silicon wafer 12, the pad oxide film, trench sidewall sacrificial oxide film, trench sidewall oxide film, gate oxide film, gate electrode deposition, LDD oxide film, bit line deposition, capacitor lower electrode deposition , HSG growth. It refers to an arbitrary process in DRAM manufacturing, which is well known to those skilled in the art, such as dielectric deposition, capacitor top electrode deposition, and interlayer dielectric deposition process.

이러한 세정 공정에 이용되는 혼합 세정 용액은 HF/H2O, NH4OH/H2O2/H2O2, H2SO4/H2O2, HF/NH4F 용액등이 있다.The mixed washing solution used in such a washing step includes HF / H 2 O, NH 4 OH / H 2 O 2 / H 2 O 2 , H 2 SO 4 / H 2 O 2 , and HF / NH 4 F solution.

이어 상기 세정 공정이 끝난 실리콘 웨이퍼(12)를 원자 흡수 분광기(AAS) 측정용 알루미늄(Aluminum) 표준용액을 희석시킨 증류수(D.I water)(13)가 담긴 오염 용기(11)에 담근다. 이 때 알루미늄 표준용액의 알루미늄 농도는 10∼1000ppm이고, 표준용액을 희석시킨 증류수에서의 알루미늄 농도는 0.1∼100ppm이다.Subsequently, the cleaned silicon wafer 12 is immersed in a contamination container 11 containing distilled water (D.I water) 13 in which an aluminum standard solution for atomic absorption spectroscopy (AAS) is diluted. At this time, the aluminum concentration of the aluminum standard solution is 10 to 1000 ppm, and the aluminum concentration of distilled water in which the standard solution is diluted is 0.1 to 100 ppm.

이처럼 실리콘 웨이퍼(12)를 오염시킬때는 알루미늄 표준 용액을 희석시킨 증류수(12)를 회전시키거나 휘젓지 않도록 해야 하며, 10초 ∼ 60분동안 오염 용기 (11)내에 담궈 실리콘 웨이퍼(12)를 오염시킨다.When the silicon wafer 12 is contaminated in this manner, the distilled water 12 in which the aluminum standard solution is diluted should not be rotated or stirred, and the silicon wafer 12 is contaminated by immersing in the contamination container 11 for 10 seconds to 60 minutes. Let's do it.

이어 오염시간(10초∼60분)이 지나면, 실리콘 웨이퍼(12)가 공기에 노출되지 않도록 상기 오염 용기(11)내에 담근 상태에서 인시튜 오버플로우 린스(Insitu overflow rinse)를 실시한다.After the contamination time (10 seconds to 60 minutes), an insitu overflow rinse is performed while the silicon wafer 12 is immersed in the contamination container 11 so as not to be exposed to air.

이 때 오염 용기(11)내의 증류수(13)의 온도는 20∼80℃를 유지하며, 오버플로우 린스는 1분∼20분동안 진행된다. 이러한 오버플로우 린스는 상기 알루미늄의 오염 레벨을 조절할 수 있다.At this time, the temperature of the distilled water 13 in the contamination container 11 is maintained at 20-80 degreeC, and an overflow rinse advances for 1 to 20 minutes. This overflow rinse can adjust the contamination level of the aluminum.

이와 같은 오버플로우 린스는 통상의 자연 건조 혹은 질소 가스 블로우잉(blowing) 방법을 사용하거나, 실리콘 웨이퍼 오염 후 바로 웨이퍼 건조장치를 사용하여 웨이퍼를 건조하기 전에 이루어지므로써 다수의 파티클이 발생하는 것을 방지한다.This overflow rinse is accomplished using conventional natural drying or nitrogen gas blowing methods or prior to drying the wafer using a wafer drying device immediately after contamination of the silicon wafer to prevent the occurrence of multiple particles. do.

이어 상기 오버플로우 린스가 끝난 실리콘 웨이퍼(12)를 통상의 반도체 소자의 건조 장치, 예를 들면 스핀 건조기(Spin dryer), 이소프로필알콜 건조기(IPA dryer), 증기 건조기(Vapor dryer), 마란고니 건조기(Marangoni dryer)를 이용하여 건조시킨다.Subsequently, the overflow rinsed silicon wafer 12 is dried in a conventional semiconductor device, such as a spin dryer, an isopropyl alcohol dryer, a vapor dryer, a marangoni dryer. Dry using a Marangoni dryer.

도 2 는 원자 흡수 분광기(Atomic Absorption Spectroscopy) 측정용 알루미늄 표준 용액과 인시튜 오버플로우 린스 공정을 사용하여 알루미늄을 인위적으로 오염시켰을 때의 파티클 발생의 증감을 나타낸 도면이다.FIG. 2 shows the increase and decrease of particle generation when artificially contaminating aluminum using an aluminum standard solution for atomic absorption spectroscopy measurement and an in situ overflow rinse process.

도 2 에 도시된 바와 같이, 인위적으로 실리콘 웨이퍼(12)상에 알루미늄을 오염시키고 오버플로우 린스를 이용하여 파티클(Particle) 발생을 제어하므로써 오염 용기(11)내의 알루미늄 농도에 따라서 실리콘 웨이퍼(12)상의 알루미늄 오염 레벨을 조절할 수 있다.As shown in FIG. 2, the silicon wafer 12 is controlled in accordance with the aluminum concentration in the contamination container 11 by artificially contaminating aluminum on the silicon wafer 12 and controlling particle generation using an overflow rinse. The level of aluminum contamination on the phase can be adjusted.

종래 기술에서는 금속 불순물 오염후 수백 내지 수천개 이상의 파티클이 발생되었으나, 본 발명의 실시예는 수십개(25개) 이하의 극소수의 파티클(0.16㎛이하의 크기)만이 발생되므로써, 실리콘 웨이퍼(12)에 미치는 파티클의 영향을 고려할 필요없이 알루미늄오염 자체가 반도체 소자의 전기적 특성에 미치는 영향을 평가할 수 있다.In the prior art, hundreds to thousands or more of particles are generated after metal impurity contamination, but the embodiment of the present invention generates only a few particles (sizes of 0.16 μm or less) of up to several tens (25) or less. It is possible to evaluate the effect of aluminum contamination on the electrical properties of semiconductor devices without considering the effects of the particles.

본 발명의 기술 사상은 상기 바람직한 실시예에 따라 구체적으로 기술되었으나, 상기한 실시예는 그 설명을 위한 것이며 그 제한을 위한 것이 아님을 주의하여야 한다. 또한, 본 발명의 기술 분야의 통상의 전문가라면 본 발명의 기술 사상의 범위 내에서 다양한 실시예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다.Although the technical idea of the present invention has been described in detail according to the above preferred embodiment, it should be noted that the above-described embodiment is for the purpose of description and not of limitation. In addition, those skilled in the art will understand that various embodiments are possible within the scope of the technical idea of the present invention.

상술한 본 발명의 금속 불순물 오염 방법은 반도체 소자의 전기적 특성에 미치는 영향을 평가하기 위해 인위적으로 원자 흡수 분광기(AAS) 측정용 알루미늄 표준용액을 증류수에 희석하여 사용하므로써 파티클 발생을 억제하여 알루미늄만의 영향을 평가할 수 있다.The metal impurity contamination method of the present invention described above uses only aluminum by diluting aluminum standard solution for atomic absorption spectrometer (AAS) measurement in distilled water to evaluate the effect on the electrical characteristics of semiconductor devices. The impact can be assessed.

그리고 알루미늄이 오염된 용기내의 알루미늄 농도에 따라서 실리콘 기판 상의 알루미늄 오염 레벨을 조절할 수 있다.The aluminum contamination level on the silicon substrate can be adjusted according to the aluminum concentration in the aluminum contaminated container.

Claims (6)

반도체 소자의 전기적 특성 평가를 위해 금속불순물을 인위적으로 오염시키기 위한 방법에 있어서,In the method for artificially contaminating metal impurities to evaluate the electrical characteristics of the semiconductor device, 소정 공정이 실시된 웨이퍼를 세정하는 단계;Cleaning the wafer subjected to a predetermined process; 원자흡수 분광기 측정용 알루미늄 표준용액을 희석시킨 증류수가 담긴 용기에 상기 웨이퍼를 담궈 오염시키는 단계;Dipping the wafer into a container containing distilled water diluted with an aluminum standard solution for atomic absorption spectroscopy measurement; 상기 용기내에서 인시튜 오버플로우 린스하여 상기 알루미늄의 오염 레벨을 조절하는 단계; 및In-situ overflow rinsing in the vessel to adjust the contamination level of the aluminum; And 상기 린스가 끝난 웨이퍼를 건조시키는 단계Drying the rinsed wafer 를 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 금속 불순물 오염 방법.Metal impurity contamination method characterized in that comprises a. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 표준용액의 알루미늄의 농도는 10ppm ∼ 1000ppm인 것을 특징으로 하는 금속 불순물 오염 방법.The concentration of aluminum in the standard solution is a metal impurity contamination method, characterized in that 10ppm to 1000ppm. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 증류수에 희석된 알루미늄의 농도는 0.1ppm ∼ 100ppm인 것을 특징으로하는 금속 불순물 오염 방법.The metal impurity contamination method, characterized in that the concentration of aluminum diluted in distilled water is 0.1ppm to 100ppm. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 세정이 끝난 웨이퍼는 상기 알루미늄 표준용액이 희석된 증류수에 10초 ∼ 60분동안 담그는 것을 특징으로 하는 금속 불순물 오염 방법.And the cleaned wafer is immersed in distilled water diluted with the aluminum standard solution for 10 seconds to 60 minutes. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 인시튜 오버플로우 린스는 1분∼20분동안 실시되는 것을 특징으로 하는 금속 불순물 오염 방법.The in-situ overflow rinse is carried out for 1 to 20 minutes. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 웨이퍼 오염 및 오버플로우 린스시 증류수는 20℃∼80℃를 유지하는 것을 특징으로 하는 금속 불순물 오염 방법.Distilled water at the time of wafer contamination and overflow rinse the metal impurity contamination method characterized in that to maintain 20 ℃ to 80 ℃.
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