KR20050073282A - Method for detecting defects of semiconductor devices - Google Patents

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KR20050073282A
KR20050073282A KR1020040001636A KR20040001636A KR20050073282A KR 20050073282 A KR20050073282 A KR 20050073282A KR 1020040001636 A KR1020040001636 A KR 1020040001636A KR 20040001636 A KR20040001636 A KR 20040001636A KR 20050073282 A KR20050073282 A KR 20050073282A
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최영현
이남일
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Abstract

본 발명은 반도체 소자의 결함 검출 방법에 관한 것으로서, 게이트 스페이서 형성 후 게이트용 폴리 실리콘과 연결되어 있는 활성영역 상의 잔류 폴리 실리콘의 세정으로 게이트 전극 하부의 게이트용 폴리 실리콘도 제거한 후 SEM(scanning electron microscope) 상의 빛의 밝기 차이를 이용하여 소자의 결함을 검출함으로써, 불필요한 후속 공정의 진행을 방지하여 공정수율 및 소자의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for detecting a defect in a semiconductor device, and after the formation of a gate spacer, cleaning of residual polysilicon on an active region connected to the gate polysilicon also removes the gate polysilicon under the gate electrode and then scans a scanning electron microscope. By detecting the defect of the device by using the difference in brightness of light on), it is possible to prevent unnecessary subsequent processes to improve the process yield and the reliability of the device.

Description

반도체 소자의 결함 검출 방법{METHOD FOR DETECTING DEFECTS OF SEMICONDUCTOR DEVICES}Fault detection method of semiconductor device {METHOD FOR DETECTING DEFECTS OF SEMICONDUCTOR DEVICES}

본 발명은 반도체 소자의 결함 검출 방법에 관한 것으로서, 특히 게이트 스페이서 형성 후 게이트용 폴리 실리콘과 연결되어 있는 활성영역 상의 잔류 폴리 실리콘의 세정으로 게이트 전극 하부의 게이트용 폴리 실리콘도 제거한 후 SEM(scanning electron microscope) 상의 빛의 밝기 차이를 이용하여 소자의 결함을 검출함으로써, 불필요한 후속 공정의 진행을 방지하여 공정수율 및 소자의 신뢰성을 향상시킬 수 있는 반도체 소자의 결함 검출 방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for detecting defects in semiconductor devices. In particular, SEM (scanning electron) is removed after removing the gate polysilicon under the gate electrode by cleaning residual polysilicon on the active region connected to the gate polysilicon after the formation of the gate spacer. The present invention relates to a method for detecting a defect of a semiconductor device, by detecting a defect of a device by using a difference in brightness of light on a microscope, thereby preventing unnecessary subsequent processes, thereby improving process yield and reliability of the device.

반도체 소자의 제조 공정에서 패턴이 미세화 될 수록 결함(defect)에 대한 영향을 최소화하는 것이 공정수율 확보에 주요한 관건이 되었다. 패턴형성 웨이퍼의 결함 관찰은 공정 이상 발생시 후속 조치 및 대책을 세우는데 필수 불가결한 요소이므로 더 많은 결함의 발견은 공정상의 원인, 그 조치 및 대책을 세워 보다 빠른 단 시간내에 공정 안정화 및 공정수율 향상에 이점이 있다.As the pattern becomes finer in the semiconductor device manufacturing process, minimizing the effect on defects has become a key factor in securing process yield. Observation of defects on patterned wafers is indispensable for follow-up and countermeasures in the event of process failures, so finding more defects can lead to process causes, measures and countermeasures, resulting in faster process stabilization and improved process yield. There is an advantage.

잔류 폴리 실리콘에 의한 결함은 모트(moat) 부분에 잔류 폴리 실리콘이 남아 게이트간 브릿지(bridge), 게이트와 랜딩 플러그 콘택과의 브릿지, 게이트와 비트라인 콘택과의 브릿지를 유발시킴으로 인하여 반도체 소자가 전기적으로 작동을 하는데 치명적인 손상을 입히고 있다.The defect caused by the residual polysilicon causes the semiconductor device to be electrically damaged due to the residual polysilicon remaining in the moat, causing bridges between gates, bridges between gates and landing plug contacts, and bridges between gates and bitline contacts. It is causing serious damage to its operation.

도 1 은 반도체 소자의 단면 SEM 사진이다.1 is a cross-sectional SEM photograph of a semiconductor device.

도 1 을 참고하면, 게이트용 폴리 실리콘 패턴과 연결된 폴리 실리콘의 잔류물이 활성영역상에 있음을 볼 수 있다. 이는 곧 소자에 결함(defect)이 있다는 것을 의미한다.Referring to FIG. 1, it can be seen that a residue of polysilicon connected to the gate polysilicon pattern is in the active region. This means that there is a defect in the device.

도 2 는 반도체 소자의 평면 SEM 사진이다.2 is a planar SEM photograph of the semiconductor device.

도 2 를 참조하면, 좌측의 사진도는 폴리 실리콘 잔류물이 형성된 것을 볼 수 있고, 우측의 사진도는 폴리 실리콘 잔류물이 형성되지 않아 결함이 없는 반도체 소자인 것을 볼 수 있다. Referring to FIG. 2, the photograph of the left side shows that the polysilicon residue is formed, and the photograph of the right side shows that the polysilicon residue is not formed and thus the semiconductor device is free of defects.

그러나, 상기 게이트용 폴리 실리콘의 활성영역상의 잔류물과 같은 결함은 종래의 결함 검출 장비인 SEM(scanning electron microscope)으로 구분이 가지 않음으로 인하여 결함의 검출이 불가능하다는 문제점이 있다.However, a defect such as a residue on the active region of the gate polysilicon is not classified as a scanning electron microscope (SEM), which is a conventional defect detection device, and thus there is a problem that defects cannot be detected.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 게이트 스페이서 형성 후 게이트용 폴리 실리콘과 연결되어 있는 활성영역 상의 잔류 폴리 실리콘의 세정으로 게이트 전극 하부의 게이트용 폴리 실리콘도 제거한 후 SEM(scanning electron microscope) 상의 빛의 밝기 차이를 이용하여 소자의 결함을 검출함으로써, 불필요한 후속 공정의 진행을 방지하여 공정수율 및 소자의 신뢰성을 향상시킬 수 있는 반도체 소자의 결함 검출 방법을 제공함에 있다.The present invention is to solve the above problems, an object of the present invention after removing the gate polysilicon under the gate electrode by cleaning the residual polysilicon on the active region connected to the gate polysilicon after the gate spacer is formed The present invention provides a method for detecting a defect in a semiconductor device that can detect a defect of a device by using a difference in brightness of light on a scanning electron microscope, thereby improving process yield and device reliability by preventing unnecessary subsequent processes. .

본 발명은 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 것으로서, 본 발명에 따른 반도체 소자의 결함 검출 방법의 특징은,The present invention is to achieve the above object, the characteristics of the defect detection method of a semiconductor device according to the present invention,

반도체 소자의 결함 검출 방법에 있어서,In the defect detection method of a semiconductor element,

반도체 기판 상에 폴리 실리콘, 텅스텐 나이트라이드 및 하드마스크 의 적층구조로 이루어진 게이트 전극을 형성하는 공정과,Forming a gate electrode formed of a laminated structure of polysilicon, tungsten nitride and a hard mask on a semiconductor substrate;

상기 구조의 전표면에 질화막을 증착하는 공정과,Depositing a nitride film on the entire surface of the structure;

상기 구조에 전면식각 공정을 수행하여 스페이서를 형성하는 공정과,Forming a spacer by performing an entire surface etching process on the structure;

상기 게이트 전극 사이의 폴리 실리콘 잔류물을 세정하는 공정과,Cleaning the polysilicon residue between the gate electrodes;

상기 구조의 SEM 사진의 명암 차이 관측으로 결함을 검출하는 공정을 구비함에 있다. The present invention provides a process for detecting defects by observing contrast differences of SEM pictures of the above structure.

또한 본 발명의 다른 특징은, 상기 세정공정은 NH4OH를 사용하는 것을 특징으로 한다.In addition, another feature of the present invention, the cleaning step is characterized in that using NH4OH.

도 3a 및 3b 는 본 발명에 따른 반도체 소자의 결함 검출 공정도이다.3A and 3B show a defect detection process diagram of a semiconductor device according to the present invention.

도 3a 를 참고하면, 반도체 기판(10) 상에 폴리 실리콘(12), 텅스텐 나이트라이드(14) 및 하드마스크(16) 의 적층구조로 이루어진 게이트 전극(18)을 형성한다. Referring to FIG. 3A, a gate electrode 18 having a stacked structure of polysilicon 12, tungsten nitride 14, and hard mask 16 is formed on semiconductor substrate 10.

그다음, 상기 구조의 전표면에 질화막(도시안됨)을 증착한 후 상기 구조에 전면식각 공정을 수행하여 게이트 스페이서(20)를 형성한다. 이 때, 상기 게이트 전극용 폴리 실리콘(12)과 연결된 잔류 폴리 실리콘이 반도체 기판(10)의 활성영역상에 놓이게 된다.Thereafter, a nitride film (not shown) is deposited on the entire surface of the structure, and then the gate spacer 20 is formed by performing a front etching process on the structure. At this time, the remaining polysilicon connected to the polysilicon 12 for the gate electrode is placed on the active region of the semiconductor substrate 10.

도 3b 를 참조하면, 게이트 전극(18) 사이의 폴리 실리콘 잔류물을 세정한다. 여기서, 상기 세정공정은 NH4OH를 사용하는 것이 바람직하다.Referring to FIG. 3B, the polysilicon residue between the gate electrodes 18 is cleaned. Here, it is preferable to use NH4OH for the washing step.

상기 NH4OH 에 의한 세정은 잔류 폴리 실리콘의 발생이 없는 워드라인은 별 영향을 끼치지 않지만, 잔류 폴리 실리콘이 발생한 워드라인에서는 잔류 폴리실리콘을 식각하고 게이트 전극 내의 폴리 실리콘까지 식각하여 게이트 전극의 하층에 빈 공간을 형성시킨다.The washing with NH4OH does not affect word lines without generation of residual polysilicon, but in the wordline with residual polysilicon, residual polysilicon is etched and even polysilicon in the gate electrode is etched under the gate electrode. Create an empty space.

그다음, 상기 구조의 SEM 사진의 명암 차이 관측으로 결함을 검출한다. The defects are then detected by observing the contrast differences in the SEM pictures of the structure.

도 4 는 본 발명에 따라 검출된 반도체 소자 결함의 평면 SEM 사진도이다. 여기서, 상기 SEM 사진 상에서 밝은 워드라인과 어두운 워드라인을 관측할 수 있는데, 어두운 워드라인은 게이트 전극 하층의 빈 공간을 나타낸다. 이로써 곧 결함이 발생한 워드라인인 것을 알 수 있다.4 is a planar SEM photograph of semiconductor device defects detected in accordance with the present invention. Here, the bright word line and the dark word line can be observed on the SEM image, where the dark word line represents an empty space under the gate electrode. As a result, it can be seen that the word line has a defect.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 반도체 소자의 결함 검출 방법은, 게이트 스페이서 형성 후 게이트용 폴리 실리콘과 연결되어 있는 활성영역 상의 잔류 폴리 실리콘의 세정으로 게이트 전극 하부의 게이트용 폴리 실리콘도 제거한 후 SEM(scanning electron microscope) 상의 빛의 밝기 차이를 이용하여 소자의 결함을 검출함으로써, 불필요한 후속 공정의 진행을 방지하여 공정수율 및 소자의 신뢰성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.As described above, in the defect detection method of the semiconductor device according to the present invention, after removing the gate polysilicon under the gate electrode by cleaning the residual polysilicon on the active region connected to the gate polysilicon after the gate spacer is formed. By detecting the defect of the device by using the difference in brightness of the light on the scanning electron microscope (SEM), it is possible to prevent unnecessary subsequent processes to improve the process yield and the reliability of the device.

도 1 은 반도체 소자의 단면 SEM 사진.1 is a cross-sectional SEM photograph of a semiconductor device.

도 2 는 반도체 소자의 평면 SEM 사진.2 is a planar SEM photograph of a semiconductor device.

도 3a 및 3b 는 본 발명에 따른 반도체 소자의 결함 검출 공정도.3A and 3B are defect detection process diagrams of a semiconductor device according to the present invention.

도 4 는 본 발명에 따라 검출된 반도체 소자 결함의 평면 SEM 사진.4 is a planar SEM photograph of a semiconductor device defect detected in accordance with the present invention.

< 도면의 주요한 부분에 대한 부호의 설명 ><Description of the reference numerals for the main parts of the drawings>

10 : 반도체 기판 12 : 폴리 실리콘10 semiconductor substrate 12 polysilicon

14 : 텅스텐 실리사이드 16 : 하드마스크14 tungsten silicide 16: hard mask

18 : 게이트 전극 20 : 게이트 스페이서18 gate electrode 20 gate spacer

Claims (2)

반도체 기판 상에 폴리 실리콘, 텅스텐 나이트라이드 및 하드마스크 의 적층구조로 이루어진 게이트 전극을 형성하는 공정과,Forming a gate electrode formed of a laminated structure of polysilicon, tungsten nitride and a hard mask on a semiconductor substrate; 상기 구조의 전표면에 질화막을 증착하는 공정과,Depositing a nitride film on the entire surface of the structure; 상기 구조에 전면식각 공정을 수행하여 스페이서를 형성하는 공정과,Forming a spacer by performing an entire surface etching process on the structure; 상기 게이트 전극 사이의 폴리 실리콘 잔류물을 세정하는 공정과,Cleaning the polysilicon residue between the gate electrodes; 상기 구조의 SEM 사진의 명암 차이 관측으로 결함을 검출하는 공정을 구비하는 반도체 소자의 결함 검출 방법.A defect detection method of a semiconductor device, comprising the step of detecting a defect by observing the contrast difference of the SEM photograph of the structure. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 세정공정은 NH4OH를 사용하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 결함 검출 방법.The cleaning process is a defect detection method of a semiconductor device, characterized in that using NH4OH.
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CN103943527A (en) * 2014-02-21 2014-07-23 上海华力微电子有限公司 Method for adopting capacitive test structure to detect polysilicon-gate etching defects

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