Speaker
Haneul Kim
(University of Ulsan)
Description
반도체 소자의 고집적화가 지속됨에 따라, 미세 결함을 공정 중 또는 공정 직후에 비파괴적으로 검출할 수 있는 검사 기술의 중요성이 커지고 있다. 기존의 전기적 검사 및 단면 이미징 기반 분석은 소자 제작 이후의 간접적 저항 측정이나 파괴적 시료 분석에 의존하는 경우가 많아, 시간적·비용적 부담이 크고 공정 후반에 발생하는 불량 손실을 줄이는 데 한계가 있다. 특히 고집적 메모리 (High-bandwidth memory, HBM)와 같은 첨단 반도체 소자에서는 국소적인 전류 경로 이상이나 미세 결함이 전체 소자의 수율과 신뢰성에 큰 영향을 줄 수 있다.
본 연구에서는 이러한 한계를 극복하기 위해 질소-공공 (Nitrogen-vacancy, NV) 결함 중심 양자 센서를 이용한 비접촉·비파괴 전류 이미징 기반 반도체 결함 검사 기법을 구현하였다. NV 중심의 나노스케일 자기장 감지 능력을 활용하여 전류 인가 시 소자 주변에 형성되는 표유 자기장 (Stray magnetic field)을 측정하고, 이를 전류 밀도 분포로 재구성함으로써 내부 전류 경로의 비균일성과 결함 위치를 시각화하였다. 또한 머신러닝 기반 분석을 적용하여 결함 신호의 분류 및 검출 성능을 향상시킬 수 있는 가능성을 평가하였다. 제안한 기법은 NV 중심 양자 센서가 반도체 소자의 비파괴적 결함 분석에 활용될 수 있음을 보여주며, 향후 공정 수율 향상과 검사 비용 절감을 위한 양자 센싱 기반 검사 기술로 확장될 수 있음을 시사한다.
Primary author
Haneul Kim
(University of Ulsan)
Co-authors
Mr
Young Jae Cho
(University of Ulsan)
Mr
Ji-Won Joung
(University of Ulsan)
Dr
Uri Vool
(Max Planck Institute for Chemical Physics of Solids)
Prof.
Dae-Yeol Kim
(University of Ulsan)
Dr
Sanghoon Kim
(University of Ulsan)
Prof.
Young-Gwan Choi
(University of Ulsan)
