JP2003077971A - 半導体装置の評価方法および評価装置 - Google Patents

半導体装置の評価方法および評価装置

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JP2003077971A
JP2003077971A JP2001265537A JP2001265537A JP2003077971A JP 2003077971 A JP2003077971 A JP 2003077971A JP 2001265537 A JP2001265537 A JP 2001265537A JP 2001265537 A JP2001265537 A JP 2001265537A JP 2003077971 A JP2003077971 A JP 2003077971A
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JP
Japan
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semiconductor device
terminals
evaluating
scanning
terminal
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JP2001265537A
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English (en)
Inventor
Hiroshi Yamashita
洋 山下
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ウェハ状態で半導体装置(特にコンタクトチ
ェーン評価パターン)の2端子間の導通を容易にかつ精
度よく評価する方法を提供する。 【解決手段】 半導体装置の、2端子のうち一方の端子
17に集束イオンビームを照射し、半導体基板11まで
達する穴20を設ける工程と、穴に集束イオンビームを
用いたCVD法により導電膜21を埋め込む工程と、一
方の端子と接地電位との間に電流計22を接続し、2端
子のうち他方の端子に定電圧電源23から負電圧を印加
し、走査電子顕微鏡を用いて半導体装置上を電子ビーム
24で走査し、半導体装置の二次電子像と電流変化像を
観察する工程とを含む。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置の評価
方法、特にウェハ状態でコンタクトチェーンの開孔状態
の評価方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】近年、半導体装置の微細化および高密度
集積化に伴い、製造技術はますます複雑になってきてい
る。これらの製造技術の評価解析や量産工程での不良原
因を解析する技術が求められている。
【0003】以下に従来の半導体装置の評価方法につい
て、導電膜からなるコンタクトチェーンの未開孔位置の
評価を行う場合について説明する。
【0004】図4は従来の半導体装置の評価方法を説明
するための半導体装置の要部断面図である。
【0005】図4に示すように、半導体基板1には不純
物拡散層2と素子分離層3が設けられている。また、半
導体基板1上には層間絶縁膜4が形成されており、層間
絶縁膜4に形成されたコンタクト5を介して、不純物拡
散層2と層間絶縁膜4上の配線6が接続されている。ま
た、配線6の両端には電気パッド7が接続されており、
電気パッド7間の抵抗値を測定することによりコンタク
トチェーンの開口の有無を評価する。
【0006】さらに、コンタクトチェーンの故障箇所9
を評価するために、半導体基板1に電流計22、第1の
電気パッド7に定電圧電源23を接続し、走査電子顕微
鏡により、半導体装置の配線6上で電子ビーム24を走
査し、配線6の各点の電流変化(吸収電流)を測定する
ことにより、コンタクトチェーンの開口の良否を評価し
ていた。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の方法では、コンタクトチェーンの開口の良否を評価
するために、半導体装置をパッケージに仮封止したり、
特別な試料処理や特殊な治具を作製する必要があるとい
う欠点を有していた。
【0008】本発明は、このような従来の課題を解決す
るもので、ウェハ状態で半導体装置の2端子間の導通を
容易にかつ精度よく評価し、特に半導体装置がコンタク
トチェーン評価パターンである場合に、未開孔箇所の特
定を容易にかつ精度よく行うことを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に、本発明の第1の半導体装置の評価方法は、2端子間
の導通を評価する半導体装置の評価方法であって、2端
子のうち一方の端子に集束イオンビームを照射し、半導
体基板まで達する穴を設ける工程と、穴に集束イオンビ
ームを用いたCVD法により導電膜を埋め込む工程と、
一方の端子と接地電位との間に電流計を接続し、2端子
のうち他方の端子に負電圧を印加し、走査電子顕微鏡を
用いて半導体装置上を電子ビームで走査し、半導体装置
の二次電子像と電流変化像を観察する工程とを含む。
【0010】また、本発明の第2の半導体装置の評価方
法は、2端子間の導通を評価する半導体装置の評価方法
であって、2端子のうち一方の端子に紫外線レーザービ
ームを照射し、半導体基板まで達する穴を設ける工程
と、穴内部の一方の端子および半導体基板と接地電位と
の間に電流計を接続し、2端子のうち他方の端子に負電
圧を印加し、走査電子顕微鏡を用いて半導体装置上を電
子ビームで走査し、半導体装置の二次電子像と電流変化
像を観察する工程とを含む。
【0011】このような構成とすることにより、半導体
装置の一方の端子と半導体基板とを接地電位にすること
ができ、ウェハ状態で電流変化像を観察することが可能
となり、半導体装置の2端子間の導通を容易にかつ精度
よく評価することができる。
【0012】また、本発明の第1または第2の半導体装
置の評価方法において、半導体装置はコンタクトチェー
ン評価パターンであることが好ましい。
【0013】このような構成とすることにより、半導体
装置の一方の端子と半導体基板とを接地電位にすること
ができ、ウェハ状態で電流変化像を観察することが可能
となり、コンタクトチェーンの未開孔箇所を容易にかつ
精度よく特定することができる。
【0014】また、本発明の半導体装置の評価装置は、
半導体装置上の故障箇所を特定する評価装置であって、
半導体装置に電力を供給する手段と、半導体装置の導電
層を輻射ビームで走査する手段と、輻射ビームによる走
査箇所の各点の電流変化を検出して表示する手段とを有
する。
【0015】このような構成とすることにより、半導体
装置表面側から故障箇所を特定すると同時に、半導体装
置裏面側からも故障箇所を特定することが可能になる。
【0016】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態につい
て、図面を参照しながら説明する。
【0017】(第1の実施形態)図1は本発明の第1の
半導体装置の評価方法を説明するための半導体装置の要
部断面図である。
【0018】図1(a)に示すように、半導体基板11
に不純物拡散層12、素子分離層13および半導体基板
11上に層間絶縁膜14が形成されている。層間絶縁膜
14中には導電体が埋め込まれたコンタクト15が形成
され、層間絶縁膜14上には配線16が所定のコンタク
ト上を覆うように形成されている。配線16を含む層間
絶縁膜14上には保護膜18が形成され、半導体装置の
両端子となる配線部分(パッド)17上は保護膜18が
開口されている。ここで、コンタクト15が不純物拡散
層12と配線16とを接続していない部分が、故障箇所
19である。
【0019】次に、図1(b)に示すように、集束イオ
ンビーム装置を用いて半導体装置の一方の端子17に半
導体基板11まで達する穴20を設ける。
【0020】次に、図1(c)に示すように、集束イオ
ンビームCVD法を用いて上記の穴20に導電体21を
埋め込み、半導体装置の一方の端子17と半導体基板1
1とを接続する。
【0021】次に、図1(d)に示すように、導電体2
1を電流計22を介して接地電位に接続する。また、他
方の端子に定電圧電源23から負電圧を印加し、走査電
子顕微鏡内で配線16上に電子ビーム24を走査しつ
つ、走査箇所の各点の電流変化を観察する。電流変化が
観察された配線下のコンタクトが正常にコンタクトされ
た開孔部と正常なコンタクトが取れていない未開孔部の
境目、すなわち故障箇所19となる。
【0022】(第2の実施形態)図2は本発明の第2の
半導体装置の評価方法を説明するための半導体装置の要
部断面図である。
【0023】図2(a)に示すように、半導体基板11
に不純物拡散層12、素子分離層13および半導体基板
11上に層間絶縁膜14が形成されている。層間絶縁膜
14中には導電体が埋め込まれたコンタクト15が形成
され、層間絶縁膜14上には配線16が所定のコンタク
ト上を覆うように形成されている。配線16を含む層間
絶縁膜14上には保護膜18が形成され、半導体装置の
両端子となる配線部分(パッド)17上は保護膜18が
開口されている。ここで、コンタクト15が不純物拡散
層12と配線16とを接続していない部分が、故障箇所
19である。
【0024】次に、図2(b)に示すように、紫外線レ
ーザビーム装置を用いて半導体装置の一方の端子17に
半導体基板11まで達する穴25を設ける。
【0025】次に、図2(c)に示すように、穴25の
内壁の半導体基板11と半導体装置の一方の端子に電流
計22を接続し、接地電位に接続する。また、他方の端
子に定電圧電源23から負電圧を印加し、走査電子顕微
鏡内で配線16上に電子ビーム24を走査しつつ、走査
箇所の各点の電流変化を観察する。電流変化が観察され
た配線下のコンタクトが正常にコンタクトされた開孔部
と正常なコンタクトが取れていない未開孔部の境目、す
なわち故障箇所19となる。
【0026】(第3の実施形態)図3は本発明の半導体
装置の評価装置の構成図である。
【0027】図3において、評価装置は、真空容器3
0、試料(半導体装置)31、赤外線レーザービーム3
2または紫外線レーザービーム33、対物レンズ34、
顕微鏡部本体35、レーザー光源36、定電圧源37、
電流変化検出部38、システム制御・信号処理部39、
像・波形表示部40、電子光学系41、電子ビーム4
2、ガラス板43、二次電子検出部44で構成されてい
る。ここで、真空容器30には試料として半導体装置3
1がガラス板43を介して設置されている。
【0028】また、波長が可変できるレーザー光源36
が用意されており,半導体装置の裏面から故障箇所を特
定する場合、レーザビームとして赤外線レーザービーム
32が用いられる。ここから射出される赤外線レーザー
ビーム32は顕微鏡部本体35に入射し、対物レンズ3
4を介して半導体装置31上に集束して照射される。
【0029】真空容器30には、定電圧源37、電流変
化検出部38が接続されている。真空容器30に接続さ
れた定電圧源37、電流変化検出部38は、半導体装置
31の該当するピンと電気的に接続されている。
【0030】定電圧源37、電流変化検出部38、顕微
鏡部本体35はシステム全体を制御するとともに、取得
した信号の処理を行うためのシステム制御・信号処理部
39に接続されている。
【0031】システム制御・信号処理部39は、図示し
ないが、CPU(中央処理装置)とこの装置の制御プロ
グラムを格納する記憶部を備えており、所定の制御動作
や信号処理を行うようになっている。像・波形表示部4
0はCRTからなり、このシステム制御・信号処理部3
9に接続されている。像・波形表示部40には、取得し
た信号を処理した結果としての電流像、欠陥像または電
流波形が表示されるようになっている。
【0032】半導体装置31にマーキングを施す際は、
レーザー光源36を紫外線レーザに選択して用いる。こ
こから射出される紫外線レーザービーム33は顕微鏡部
本体35に入射し、対物レンズ34を介して半導体装置
31上に集束して照射される。
【0033】半導体装置の表面から故障箇所を特定する
場合は電子ビーム42が用いられる。電子ビーム42は
真空容器30内に入射し、半導体装置31上に走査され
る。真空容器30には、定電圧源37、電流変化検出部
38が接続されている。
【0034】真空容器30に接続された定電圧源37、
電流変化検出部38は半導体装置31の該当するピンと
電気的に接続されている。
【0035】二次電子検出部44は半導体装置31から
放出される二次電子を検出する部分である。定電圧源3
7、電流変化検出部38、顕微鏡部本体35はシステム
全体を制御するとともに取得した信号の処理を行うため
のシステム制御・信号処理部39に接続されている。
【0036】システム制御・信号処理部39は、図示し
ないが、CPU(中央処理装置)とこの装置の制御プロ
グラムを格納する記憶部を備えており、所定の制御動作
や信号処理を行うようになっている。像・波形表示部4
0はCRTからなり、このシステム制御・信号処理部3
9に接続されている。像・波形表示部40には、取得し
た信号を処理した。
【0037】
【発明の効果】以上のように、本発明の半導体装置の評
価方法および評価装置によれば、ウェハ状態で半導体装
置の2端子間の導通を容易にかつ精度よく評価し、特に
半導体装置がコンタクトチェーン評価パターンである場
合に、未開孔箇所の特定を容易にかつ精度よく行うこと
ができる。その結果、故障原因を迅速に半導体製造工程
あるいは半導体装置開発工程へフィードバックでき、半
導体装置の歩留まり安定あるいは早期開発に多大な効果
をもたらす。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の半導体装置の評価方法を説明す
るための半導体装置の要部断面図
【図2】本発明の第2の半導体装置の評価方法を説明す
るための半導体装置の要部断面図
【図3】本発明の半導体装置の評価装置の構成図
【図4】従来の半導体装置の評価方法を説明するための
半導体装置の要部断面図
【符号の説明】
1 半導体基板 2 不純物拡散層 3 素子分離層 4 層間絶縁膜 5 コンタクト 6 配線 7 電気パッド 8 保護膜 9 故障箇所 11 半導体基板 12 不純物拡散層 13 素子分離層 14 層間絶縁膜 15 コンタクト 16 配線 17 端子 18 保護膜 19 故障箇所 20 穴 21 導電膜 22 電流計 23 定電圧電源 24 電子ビーム 25 穴 30 真空容器 31 試料 32 赤外線レーザービーム 33 紫外線レーザービーム 34 対物レンズ 35 顕微鏡部本体 36 レーザー光源 37 定電圧源 38 電流変化検出部 39 システム制御・信号処理部 40 像・波形表示部 41 電子光学系 42 電子ビーム 43 ガラス板 44 二次電子検出部

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 2端子間の導通を評価する半導体装置の
    評価方法であって、前記2端子のうち一方の端子に集束
    イオンビームを照射し、半導体基板まで達する穴を設け
    る工程と、前記穴に集束イオンビームを用いたCVD法
    により導電膜を埋め込む工程と、前記一方の端子と接地
    電位との間に電流計を接続し、前記2端子のうち他方の
    端子に負電圧を印加し、走査電子顕微鏡を用いて前記半
    導体装置上を電子ビームで走査し、前記半導体装置の二
    次電子像と電流変化像を観察する工程とを含むことを特
    徴とする半導体装置の評価方法。
  2. 【請求項2】 2端子間の導通を評価する半導体装置の
    評価方法であって、前記2端子のうち一方の端子に紫外
    線レーザービームを照射し、半導体基板まで達する穴を
    設ける工程と、前記穴内部の前記一方の端子および前記
    半導体基板と接地電位との間に電流計を接続し、前記2
    端子のうち他方の端子に負電圧を印加し、走査電子顕微
    鏡を用いて前記半導体装置上を電子ビームで走査し、前
    記半導体装置の二次電子像と電流変化像を観察する工程
    とを含むことを特徴とする半導体装置の評価方法。
  3. 【請求項3】 半導体装置はコンタクトチェーン評価パ
    ターンであることを特徴とする請求項1または2に記載
    の半導体装置の評価方法。
  4. 【請求項4】 半導体装置上の故障箇所を特定する評価
    装置であって、前記半導体装置に電力を供給する手段
    と、前記半導体装置の導電層を輻射ビームで走査する手
    段と、前記輻射ビームによる走査箇所の各点の電流変化
    を検出して表示する手段とを有することを特徴とする半
    導体装置の評価装置。
  5. 【請求項5】 輻射ビームは赤外線レーザビームまたは
    電子ビームであることを特徴とする請求項4記載の半導
    体装置の評価装置。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105304614A (zh) * 2014-07-17 2016-02-03 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 一种测试结构及测试方法

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