KR20060036282A - 반도체 소자의 온도 저항 계수 및 온도 정전용량 계수측정 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 반도체 소자의 온도 저항 계수(Temperture Codfficient of Resistance; TCR) 및 온도 정전용량 계수(Temperture Codfficient of Capacitance; TCC) 측정 방법에 관한 것으로, MIM 캐패시터와 레지스터를 DUT로 사용하고, DUT 하부에 온도를 올리기 위해 다른 종류로 도핑된 n 도프트 폴리실리콘과 p 도프트 폴리실리콘을 각각 형성하여 패터닝한 후 n 도프트 폴리실리콘 및 p 도프트 폴리실리콘과 금속 배선을 콘택을 통해 연결하고 동일 전류를 인가하면 각각 다른 주울열을 나타내는 특성을 이용하여 전기적 특성만으로 MIM 캐패시터의 TCC 특성이나 레지스터의 TCR 특성을 측정할 수 있으므로 측정 단순화로 인한 개발 기간 단축 및 측정 시간 감소로 인한 비용 절감의 효과를 얻을 수 있는 반도체 소자의 TCR 및 TCC 측정 방법이 제시된다.

레지스터, MIM 캐패시터, TCR, TCC, 폴리실리콘, 주울열

Description

반도체 소자의 온도 저항 계수 및 온도 정전용량 계수 측정 방법{Method of measuring TCR and TCC in a semicondictor device}

도 1은 본 발명에 따른 반도체 소자의 온도 저항 계수 및 온도 정전용량 계수 측정을 위한 테스트 패턴의 평면도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

11 : n 도프트 폴리실리콘 12 : 콘택

13 : 금속 배선 14 : p 도프트 폴리실리콘

15 : DUT

16 : 하부에 폴리실리콘없이 DUT만 있는 구조

본 발명은 반도체 소자의 온도 저항 계수(Temperture Codfficient of Resistance; TCR) 및 온도 정전용량 계수(Temperture Codfficient of Capacitance; TCC) 측정 방법에 관한 것으로, 특히 폴리실리콘을 히터로 가열하고, 폴리실리콘의 도핑 농도를 조절하여 하나의 전류에서 여러 온도의 특성이 측정 가능한 반도체 소자의 TCR 및 TCC 측정 방법에 관한 것이다.

일렉트로마이그레이션(electromigration) 패턴, 레지스터의 TCR 특성과 MIM 캐패시터의 TCC 특성은 신뢰성와 수동 소자의 특성을 평가하는 필수 항목이다.

종래의 MIM 캐패시터의 TCC나 TaN 레지스터의 TCR을 측정하는 방법은 웨이퍼를 온도 조절이 가능한 핫척(bot chuck)에 올려 놓은 후 대략 5개 정도의 온도별로 핫척(hot chuck)을 가열한 후 각 온도별로 전기적 특성, 즉 정전용량 및 저항을 측정하였다. 이는 온도별로 가열한 후 전기적 특성을 측정하기 때문에 상당한 시간이 소요되며, 웨이퍼 자체의 온도를 측정하는 것이 아니라 핫척(hot chuck)의 온도를 측정하기 때문에 정확성이 상당히 떨어진다.

본 발명의 목적은 측정 시간을 줄이고 정확도를 향상시킬 수 있는 반도체 소자의 TCR 및 TCC 측정 방법을 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은 반도체 소자의 제조에 대표적으로 사용되는 폴리실리콘을 히터로 가열하고, 폴리실리콘의 도핑 농도를 조절하여 하나의 전류에서 여러 온도의 특성이 측정 가능하도록 테스트 패턴을 제조하여 측정 시간 및 정확도를 향 상시킬 수 있는 반도체 소자의 TCR 및 TCC 측정 방법을 제공하는데 있다.

본 발명에 따른 반도체 소자의 TCR 및 TCC 측정 방법은 DUT 하부에 온도를 올리기 위해 다른 종류로 도핑된 n 도프트 폴리실리콘과 p 도프트 폴리실리콘을 각각 형성하여 패터닝한 후 n 도프트 폴리실리콘 및 p 도프트 폴리실리콘에 동일 전류를 인가하면 각각 다른 주울열을 나타내는 특성을 이용하여 전기적 특성만으로 MIM 캐패시터의 TCC 특성이나 레지스터의 TCR 특성을 측정한다.

상기 DUT는 MIM 캐패시터와 레지스터를 사용한다.

상기 n 도프트 폴리실리콘 및 상기 p 도프트 폴리실리콘은 도핑 농도가 다르게 다수로 구성하여 주울열의 발생 정도를 다양하게 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명에 따른 반도체 소자의 TCR 및 TCC 측정을 위한 테스트 패턴의 평면도이다.

측정하고자 하는 DUT(device under test)(15)의 하부에 온도를 올리기 위해 다른 종류로 도핑된 n 도프트 폴리실리콘(11)과 p 도프트 폴리실리콘막(14)을 각각 형성하여 패터닝한다. n 도프트 폴리실리콘(11)과 p 도프트 폴리실리콘(14)의 TCR은 테스트 패턴에 따라 다른 값을 갖지만, 폭이 0.6㎛일 때 -1500℃/ppm과 -500℃ /ppm의 값을 갖는다. 이 값은 도핑 농도, 폴리실리콘의 미세 구조의 변화에 따라 다른 값을 갖을 수 있다. n 도프트 폴리실리콘(11) 및 p 도프트 폴리실리콘(14)과 금속 배선(13)을 콘택(12)을 통해 연결하고 동일 전류를 인가하면 n 도프트 폴리실리콘(11)과 p 도프트 폴리실리콘(14)이 서로 다른 TCR 값을 갖기 때문에 동일 전류를 인가하더라도 다른 주울열(joule heating)을 갖는다. 이 폴리실리콘의 TCR값을 정확히 측정한 후 그 위에 형성된 DUT(15)의 가열에 이용한다. 각 테스트 패턴의 폴리실리콘 특성에 대한 TCR 값을 정확히 알고 있으므로 온도로 역산할 수 있다. 이때의 DUT(15)는 필수적으로 온도에 따른 특성값을 알아야 하는 MIM 캐패시터와 레지스터를 사용한다.

한편, 하부에 폴리실리콘없이 DUT만 있는 구조(16), n 도프트 폴리실리콘(11), 그리고 p 도프트 폴리실리콘(14)이 하부에 형성된 DUT(15)별로 온도를 분류하여 MIM 캐패시터의 TCC 특성이나 레지스터의 TCR 특성을 한 모듈에서 오직 전기적 특성만을 이용하여 간단히 평가할 수 있다. 이때, n 도프트 폴리실리콘(11) 및 상기 p 도프트 폴리실리콘(14)이 도핑 농도를 다르게 하여 다수로 구성함으로써 주울열의 발생 정도를 다양하게 할 수 있다.

또한, 폴리실리콘 대신에 TaN을 DUT(15) 하부에 형성하여 높은 주울열을 구함으로써 MIM 캐패시터의 TCC 특성이나 레지스터의 TCR 특성을 측정할 수 있다.

상술한 바와 같이 본 발명에 의하면 MIM 캐패시터와 레지스터를 DUT로 사용 하고, DUT 하부에 온도를 올리기 위해 다른 종류로 도핑된 n 도프트 폴리실리콘과 p 도프트 폴리실리콘을 각각 형성하여 패터닝한 후 n 도프트 폴리실리콘 및 p 도프트 폴리실리콘과 금속 배선을 콘택을 통해 연결하고 동일 전류를 인가하면 각각 다른 주울열을 나타내는 특성을 이용하여 전기적 특성만으로 MIM 캐패시터의 TCC 특성이나 레지스터의 TCR 특성을 측정할 수 있으므로 측정 단순화로 인한 개발 기간 단축 및 측정 시간 감소로 인한 비용 절감의 효과를 얻을 수 있다.

Claims (3)

1. DUT 하부에 온도를 올리기 위해 다른 종류로 도핑된 n 도프트 폴리실리콘과 p 도프트 폴리실리콘을 각각 형성하여 패터닝한 후 n 도프트 폴리실리콘 및 p 도프트 폴리실리콘에 동일 전류를 인가하면 각각 다른 주울열을 나타내는 특성을 이용하여 전기적 특성만으로 MIM 캐패시터의 TCC 특성이나 레지스터의 TCR 특성을 측정하는 반도체 소자의 TCR 및 TCC 측정 방법.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 DUT는 MIM 캐패시터와 레지스터를 사용하는 반도체 소자의 TCR 및 TCC 측정 방법.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 n 도프트 폴리실리콘 및 상기 p 도프트 폴리실리콘은 도핑 농도가 다르게 다수로 구성하여 주울열의 발생 정도를 다양하게 하는 반도체 소자의 TCR 및 TCC 측정 방법.

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