KR20070065727A - 포토 루미네센스를 이용한 디바이스 결함위치 확인방법 - Google Patents

포토 루미네센스를 이용한 디바이스 결함위치 확인방법 Download PDF

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KR20070065727A
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Abstract

포토 루미네센스를 이용한 디바이스 결함위치 확인방법이 개시된다. 개시된 포토 루미네센스를 이용한 디바이스 결함위치 확인방법은, (a) 제작된 반도체 소자의 정상적인 동작 여부를 확인하기 위한 시험 파악을 실시하는 단계와; (b) 상기 단계 (a)에서 실시한 시험 파악 결과 비정상적으로 동작하는 반도체 소자를 발견하고, 이에 대한 원인을 분석하기 위해 BV(Breakdown Voltage)를 측정하여 웨이퍼 관련 여부를 1차 평가하는 단계와; (c) 상기 단계 (b)에서 상기 BV 측정 결과를 토대로 하여 포토 루미네센스(Photoluminescence)에 의한 결함 위치 찾는 단계와; (d) 상기 단계 (c)에서 찾은 결함 위치를 마킹 작업하는 단계와; (e) 페일 형태 및 성분을 분석하기 위해 상기 결함 위치를 포토 루미네센스(Photoluminescence)로 찾은 영역을 정밀 분석하는 단계;를 포함하는 것을 그 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 반도체 디바이스 수율(Yields) 향상을 저해하는 정확한 결함 위치를 찾음으로써 결함의 성형 분석 또는 결함 생성 원인에 대해서 차원 높은 결함 분석을 용이하게 할 수 있는 이점이 있다.
반도체 디바이스, 포토 루미네센스, 로컬 스캔

Description

포토 루미네센스를 이용한 디바이스 결함위치 확인방법{METHOD OF VERIFYING DEVICE DEFECT POSITION USING PHOTOLUMINESCENCE}
도 1은 본 발명에 따른 포토 루미네센스를 이용한 디바이스 결함위치 확인방법을 순차적으로 나타내 보인 개략적인 순서도.
도 2a 및 도 2b는 제1원과 제2원 상에 페일 영역이 관찰된 것을 나타내 보인 웨이퍼 평면도.
도 3은 로컬 스캔을 통한 페일 영역을 나타내 보인 도면.
도 4는 페일 위치를 레이저 마킹한 것을 나타내 보인 도면.
도 5는 FIB 장비를 이용한 페일 형태를 분석한 것을 나타내 보인 도면.
본 발명은 포토 루미네센스를 이용한 디바이스 결함위치 확인방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 반도체 소자 페일(Failure) 분석 시 정확한 결함 위치를 찾기 위한 포토 루미네센스를 이용한 디바이스 결함위치 확인방법에 관한 것이다.
당사가 제공하는 베어 폴리시드 웨이퍼(Bare polished wafer)를 이용하여 반도체 제조사에서 소자를 형성 한 후, 고객측 소자가 정상적으로 작동하는지 여부를 확인하기 위해 고객측 시험(Test) 장비를 이용하여 시험 시, 소자가 정상적인 작동이 되지 않아 페일 레이트(Failure rate)가 증가하는 현상이 발생하고 있다.
이에 고객측사에서 원인 분석을 실시한 결과, 당사가 제공한 베어 폴리시드 웨이퍼(Bare polished wafer)가 원인이라는 통보를 받아 당사 페일 분석(Failure analysis)을 실시하고자 하나, 정확한 페일 위치 확인이 불가능 하는 경우가 발생하였다.
이는 당사가 제공한 베어 폴리시드 웨이퍼는, 소자 제조 과정이 전혀 안된 미러(mirror) 상태의 웨이퍼이나, 문제되는 웨이퍼는 고객측에서 여러 가지 프로세스(process)가 완료된 상황에서 분석이 들어와 웨이퍼 관련 여부를 파악하는 데는 문제점이 대두된다.
이를 확인하기 위한 방법으로는 기존의 정확한 페일 위치를 고객측에서 제공된 정보에 따라 수동(Manual) 방식으로 현미경(microscope)에 의한 검사(inspection) 방법과 EMMI(Emission Microscope Multilayer Inspection) 장비에 의한 방법이 있으나, 둘 다 조건 및 상황에 따라 정확한 위치를 확보하는데 있어서 실패율이 높다.
그러나, 후술하는 본 발명의 포토 루미네센스(Photoluminescence)를 이용하는 경우 정확한 결함 위치를 찾는데 있어서 대단히 효과적인 방법이라 할 수 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, 고객측에서 제공한 불량 웨이퍼를 포토 루미네센스(Photoluminescence)를 이용하여 고객 측 공정상의 문제인지 당사가 제공한 베어 폴리시드 웨이퍼가 문제인지 확인 가능하도록 한 포토 루미네센스를 이용한 디바이스 결함위치 확인방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 포토 루미네센스를 이용한 디바이스 결함위치 확인방법은, (a) 제작된 반도체 소자의 정상적인 동작 여부를 확인하기 위한 시험 파악을 실시하는 단계와; (b) 상기 단계 (a)에서 실시한 시험 파악 결과 비정상적으로 동작하는 반도체 소자를 발견하고, 이에 대한 원인을 분석하기 위해 BV(Breakdown Voltage)를 측정하여 웨이퍼 관련 여부를 1차 평가하는 단계와; (c) 상기 단계 (b)에서 상기 BV 측정 결과를 토대로 하여 포토 루미네센스(Photoluminescence)에 의한 결함 위치 찾는 단계와; (d) 상기 단계 (c)에서 찾은 결함 위치를 마킹 작업하는 단계와; (e) 페일 형태 및 성분을 분석하기 위해 상기 결함 위치를 포토 루미네센스(Photoluminescence)로 찾은 영역을 정밀 분석하는 단계;를 포함하는 것을 그 특징으로 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 1에는 본 발명에 따른 포토 루미네센스를 이용한 디바이스 결함위치 확인방법을 순차적으로 나타내 보인 개략적인 순서도가 도시되어 있다.
설명에 앞서, 폴리시드 웨이퍼(Polished wafer)는 고객측에 제공한 당사의 웨이퍼이고, 디바이스 프로세스(Device process)는 당사가 제공된 웨이퍼를 이용하 여 반도체 소자를 제작하기 위한 고객측의 공정이다.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 포토 루미네센스를 이용한 디바이스 결함위치 확인방법은, 우선, 고객사의 반도체 소자를 제작한 후 시험 시 불량이 있을 경우, 제작된 반도체 소자의 정상적인 동작 여부를 확인하기 위한 시험 파악을 실시한다.(단계 110)
이어서,　BV(Breakdown Voltage)를 측정한다.(단계 120) 즉, 상기 단계 110에서 시험 파악 결과 비정상적으로 동작하는 반도체 소자를 발견하면, 이에 대한 원인을 분석하기 위해 BV를 측정하여 웨이퍼와 관련이 있는지 그 여부를 1차적으로 평가한다.
도 2a 및 도 도 2b는 BV 페일 맵(Map)으로, 웨이퍼(10) 상에 제1원(11)과 제2원(12) 주위에 페일 영역이 관찰되고 있다.
이때, 사이퍼(Sipher) 측정기를 이용하여 측정한 BV 측정 결과를 토대로 하여 포토 루미네센스(Photoluminescence)에 의한 결함 위치를 찾는다.
그리고 페일(Failure) 영역에 대하여 풀 맵핑을 실시한다.(단계 130)
또한 페일 영역이 확인되면 도 3에 도시된 바와 같이, 로컬 스캔(Local Scan)을 통해 정확한 위치를 확인한다.(단계 140)
이때 풀 맵핑을 통하여 페일 전극을 선택하고, 페일 영역을 찾을 때까지 해상도를 높여가며 로컬 스캔을 반복한다.
상기한 로컬 스캔을 통하여 결함 위치를 탐색 확인 한 후에는 도 4에 도시된 바와 같이, 레이저(laser)를 이용 마킹(marking) 작업을 실시한다.(단계 150)
이어서, 상기한 바와 같은 페일 위치를 확인 한 후에는 페일 형태 및 성분을 알아내기 위해서 FIB(Focused Ion Beam) 장비나, 주사전자 현미경(SEM)을 이용하여 분석을 실시한다.(단계 160) 즉, 성형/성분 분석을 위해 결함 위치를 포토 루미네센스(Photoluminescence)로 찾은 영역을 정밀 분석한다.
반도체 디바이스 프로세스(device process) 과정에서 발생 또는 웨이퍼에 기인한 결함 검출과 관련하여 기존의 여러 가지 툴(tool)에 의한 디바이스 페일 분석에 의한 검출 방법이 있으나, 반도체 제조 시 다양한 필름(film)에 의해 정확한 결함 위치를 찾는 것은 어려운 과제로 인식되어 왔다.
상기한 바와 같은 본 발명에 따른 포토 루미네센스를 이용한 디바이스 결함위치 확인방법은, 이와 같은 결함의 위치를 포토 루미네센스(Photoluminescence)를 이용한 방법에 의해서 결함의 위치를 확인하기 위한 것이다.
따라서 본 발명은, 고객측에서 제공한 불량 웨이퍼를 포토 루미네센스(Photoluminescence)를 이용하여 고객측 공정상의 문제인지, 아니면 당사가 제공 베어 상태의 웨이퍼가 문제인지를 확인할 수 있다.
상술한 바와 같이 본 발명에 따른 포토 루미네센스를 이용한 디바이스 결함위치 확인방법은 다음과 같은 효과를 갖는다.
반도체 디바이스 수율(Yields) 향상을 저해하는 정확한 결함 위치를 찾음으로써 결함의 성형 분석 또는 결함 생성 원인에 대해서 차원 높은 결함 분석을 용이하게 할 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.

Claims (4)

  1. (a) 제작된 반도체 소자의 정상적인 동작 여부를 확인하기 위한 시험 파악을 실시하는 단계와;
    (b) 상기 단계 (a)에서 실시한 시험 파악 결과 비정상적으로 동작하는 반도체 소자를 발견하고, 이에 대한 원인을 분석하기 위해 BV(Breakdown Voltage)를 측정하여 웨이퍼 관련 여부를 1차 평가하는 단계와;
    (c) 상기 단계 (b)에서 상기 BV 측정 결과를 토대로 하여 포토 루미네센스(Photoluminescence)에 의한 결함 위치 찾는 단계와;
    (d) 상기 단계 (c)에서 찾은 결함 위치를 마킹 작업하는 단계와;
    (e) 페일 형태 및 성분을 분석하기 위해 상기 결함 위치를 포토 루미네센스(Photoluminescence)로 찾은 영역을 정밀 분석하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 포토 루미네센스를 이용한 디바이스 결함위치 확인방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 단계 (c)에서 상기 결함 위치는 사이퍼(Sipher) 측정기를 이용하여 찾는 것을 특징으로 하는 포토 루미네센스를 이용한 디바이스 결함위치 확인방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 단계 (d)에서 결함 위치 마킹 작업은 레이저(laser)를 이용하는 것을 특징으로 하는 포토 루미네센스를 이용한 디바이스 결함위치 확인방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 단계 (e)에서의 분석 시에는 FIB(Focused Ion Beam) 장비나, 주사전자 현미경(SEM)을 이용하는 것을 특징으로 하는 포토 루미네센스를 이용한 디바이스 결함위치 확인방법.
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