JPH01135048A - Semiconductor device - Google Patents
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、電子ビームテスターによる半導体装置の解析
技術に適用して有効な技術に関するものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial Application Field] The present invention relates to a technique that is effective when applied to a semiconductor device analysis technique using an electron beam tester.
電子ビームテスター(以下、EBテスターという)によ
る半導体装置の解析技術については、昭和60年11月
8.9日開催、「日本学術振興会第132委員会第93
回研究会資料」P125〜130に記載があり、絶縁膜
の帯電防止技術について説明されている。Analysis technology for semiconductor devices using an electron beam tester (hereinafter referred to as an EB tester) was discussed in the 93rd meeting of the 132nd Committee of the Japan Society for the Promotion of Science held on November 8 and 9, 1985.
125-130 of ``Research Conference Materials,'' which describes antistatic technology for insulating films.
すなわち、EBテスターによる半導体装置の動作解析や
故障解析は、動作中のチップの表面に電子ビームを照射
したときに照射部位から放出される二次電子を検出して
行うものであるが、その際、チップの絶縁体部分が電子
ビームによって帯電されると電位コントラスト像の精確
な観察が妨げられるため、帯電防止対策が不可欠となる
。In other words, operational analysis and failure analysis of semiconductor devices using an EB tester are performed by detecting secondary electrons emitted from the irradiated area when the surface of an operating chip is irradiated with an electron beam. If the insulator portion of the chip is charged by the electron beam, accurate observation of the potential contrast image will be hindered, so anti-static measures are essential.
そこで、従来より、チップ表面の保護膜をエツチングで
除去する、チップの表面に内部配線に導通された表面電
極を形成する、チップの表面に帯電防止剤を塗布する、
などの各種帯電防止技術が実用化されている。Therefore, conventional methods include removing the protective film on the chip surface by etching, forming surface electrodes connected to internal wiring on the chip surface, and applying an antistatic agent to the chip surface.
Various antistatic technologies such as these have been put into practical use.
しかしながら、帯電防止剤を塗布しても多層配線の層間
絶縁膜の帯電による解析精度の低下を有効に防止するこ
とはできず、しかも、帯電防止剤は、EBテスター内の
汚染を引き起こすという問題がある。However, even if an antistatic agent is applied, it is not possible to effectively prevent the deterioration of analysis accuracy due to charging of the interlayer insulating film of multilayer wiring.Moreover, antistatic agents have the problem of causing contamination inside the EB tester. be.
また、チップの表面に内部配線に導通された表面電極を
形成する技術は、回路の集積度向上を妨げるため、集積
度の高い半導体装置には適用できない。Furthermore, the technique of forming a surface electrode electrically connected to an internal wiring on the surface of a chip hinders an increase in the degree of circuit integration, and therefore cannot be applied to highly integrated semiconductor devices.
従って、多層配線を有する半導体装置の解析を精度良く
行うためには、配線上の保護膜をエツチングで除去する
技術が有効である。Therefore, in order to accurately analyze a semiconductor device having multilayer wiring, it is effective to remove the protective film on the wiring by etching.
ところが、エツチングによる保護膜除去技術については
、下記のような問題点のあることが、本発明者によって
見出された。However, the inventor of the present invention has discovered that the technique for removing the protective film by etching has the following problems.
すなわち、配線上の保護膜の除去には、チップ表面を全
面エツチングして内部配線を露出させる方法と、測定部
位の保護膜のみを選択的にエツチングする方法とがある
が、前者の方法は、絶縁膜の寄生容量が大幅に低下して
しまうという問題や、必要な層間絶縁膜までもがエツチ
ングされたりするなどの問題がある。In other words, there are two methods for removing the protective film on the wiring: one is to etch the entire surface of the chip to expose the internal wiring, and the other is to selectively etch only the protective film at the measurement site. There are problems such as the parasitic capacitance of the insulating film being significantly reduced and even the necessary interlayer insulating film being etched.
一方、後者の選択的エツチングを行うには、フォトレジ
スト/エツチング法(いわゆるスポソトロボ法)、集束
イオンビームによるエツチング法、レーザービームによ
るエツチング法などが考えちれるが、いずれも測定部位
の保護膜のみを選択的にエツチングしなければならない
ためにエツチング速度が煩雑となり、解析工程のスルー
プットが低下してしまうという問題がある。On the other hand, in order to perform the latter selective etching, there are various methods such as photoresist/etching method (so-called spotrobo method), focused ion beam etching method, and laser beam etching method, but all of these methods only cover the protective film of the measurement area. Since the etching must be selectively etched, the etching speed becomes complicated and the throughput of the analysis process is reduced.
本発明は、上記問題点に着目してなされたものであり、
その目的は、EBテスターによる精度の良い解析を簡易
、迅速に行うことのできる技術を提供することにある。The present invention has been made focusing on the above problems,
The purpose is to provide a technology that allows an EB tester to perform accurate analysis simply and quickly.
本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本
明細書の記述および添付図面から明ろかになるであろう
。The above and other objects and novel features of the present invention will become apparent from the description of this specification and the accompanying drawings.
本願において開示される発明のうち代表的なものの概要
を簡単に説明すれば、次の通りである。A brief overview of typical inventions disclosed in this application is as follows.
すなわち、半導体基板上に形成された多層配線の測定部
位の上方に上記多層配線に達する孔を穿設し、上記孔内
にその周囲の絶縁膜よりもエツチング速度の高い絶縁膜
を埋設した半導体装置である。That is, a semiconductor device in which a hole reaching the multilayer wiring is formed above a measurement site of a multilayer wiring formed on a semiconductor substrate, and an insulating film having a higher etching rate than the surrounding insulating film is buried in the hole. It is.
上記した手段によれば、EBテスターによる解析の際に
全面エツチングを行うことにより、孔の周囲の絶縁膜よ
りも孔内の絶縁膜が速やかにエツチングされるため、孔
の周囲の絶縁膜を残したままで測定部位の内部配線を露
出させることができる。According to the above method, by etching the entire surface during analysis using an EB tester, the insulating film inside the hole is etched more quickly than the insulating film around the hole, leaving the insulating film around the hole intact. The internal wiring of the measurement site can be exposed while the device is in place.
第1図は、本発明の一実施例である半導体装置の要部断
面図、第2図は、全面エツチングされたこの半導体装置
の要部断面図である。FIG. 1 is a sectional view of a main part of a semiconductor device according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a sectional view of a main part of this semiconductor device whose entire surface has been etched.
本実施例の半導体装置は、ンリコンなどの単結晶からな
る半導体基板(以下、基板という)1の上に多数の回路
素子(図示せず)が形成され、各回路素子間が多層配線
によって接続されているMOS形の半導体装置である。In the semiconductor device of this embodiment, a large number of circuit elements (not shown) are formed on a semiconductor substrate (hereinafter referred to as substrate) 1 made of a single crystal such as silicon, and each circuit element is connected by multilayer wiring. It is a MOS type semiconductor device.
基板lの上層には、P S G(phosphosil
icateglass )からなるフィールド酸化膜2
が形成され、その表面には、所定形状にパターニングさ
れた第一のアルミニウム(Aβ)配線3が形成されてい
る。The upper layer of the substrate l is made of PSG (phosphosil).
field oxide film 2 made of
is formed, and a first aluminum (Aβ) wiring 3 patterned into a predetermined shape is formed on the surface thereof.
第一のAN配線3は、フィールド酸化膜2の上層に形成
されたPSGからなる層間絶縁膜4て被覆され、この層
間絶縁膜40表面には、所定形状にバターニングされた
第二のアルミニウム(、へβ)配線5が形成されている
。The first AN wiring 3 is covered with an interlayer insulating film 4 made of PSG formed on the upper layer of the field oxide film 2, and the surface of this interlayer insulating film 40 is coated with a second aluminum (patterned into a predetermined shape). , to β) wiring 5 is formed.
第二のAf配線5および図示しない回路素子は、同じ(
PSGからなるパッシベーション膜6で被覆され、外部
環境から保護されている。The second Af wiring 5 and the circuit elements (not shown) are the same (
It is covered with a passivation film 6 made of PSG to protect it from the external environment.
各/l配線3.5の所定個所の上方には、それらに達す
る孔3a、5aがそれぞれ穿設され、各孔3a、5aの
内部には、シリコンナイトライド(S13N1)からな
る絶縁膜7.7が埋設されている。Holes 3a and 5a reaching thereto are formed above predetermined locations of each /l wiring 3.5, respectively, and inside each hole 3a and 5a is an insulating film 7. made of silicon nitride (S13N1). 7 are buried.
次に、上記半導体装置の製造工程の一例を説明する。Next, an example of the manufacturing process of the above semiconductor device will be explained.
まず、通常のウェハプロセスに従い、基板1の上にMO
Sの回路素子を形成した後、各回路素子および第二のA
f配線5の表面にCVD法でPSGを成膜してパッシベ
ーション膜6を得る。First, according to the normal wafer process, an MO layer is placed on the substrate 1.
After forming the circuit elements of S, each circuit element and the second A
A passivation film 6 is obtained by depositing PSG on the surface of the f-wiring 5 by CVD.
次いで、フォトレジスト/ドライエツチングにより、第
一のAβ配線3および第二のAf配線5の各所定個所の
上方に、各へβ配線3.5に達する孔3a、5aを穿設
する。Next, by photoresist/dry etching, holes 3a and 5a are formed above each predetermined location of the first Aβ wiring 3 and the second Af wiring 5, reaching the β wirings 3.5, respectively.
孔3a、5aを穿設する個所は、各Aj?配線3゜5に
流れる電流の信号レベルをEBテスターで解析する際の
測定部位になると予想される個所である。The locations where the holes 3a and 5a are drilled are each Aj? This is a location that is expected to be measured when the signal level of the current flowing through the wiring 3.5 is analyzed using an EB tester.
そして、最後に、プラズマCVD法により、孔3a、5
aの内部にPSGよりもエツチング速度の高いシリコン
ナイトライドを埋め込んで絶縁膜7を得る。Finally, the holes 3a and 5 are
An insulating film 7 is obtained by embedding silicon nitride, which has a higher etching rate than PSG, into the inside of a.
このようにして製造された半導体装置の動作状態をEB
テスターで解析する際には、プラズマエツチングによっ
てパッシベーション膜6の表面を全面エツチングする。The operating state of the semiconductor device manufactured in this way is
When analyzing with a tester, the entire surface of the passivation film 6 is etched by plasma etching.
すると、パッシベーション膜6の表面と孔3a。Then, the surface of the passivation film 6 and the hole 3a.
5aに埋め込まれた絶縁膜7の表面とが同時にエツチン
グされるが、絶縁膜7を構成するシリコンナイトライド
は、パッシベーション膜6および層間絶縁膜4を構成す
るPSGよりも、約10倍のエツチング速度を有してい
るため、パッシベーション膜60表面が僅かにエツチン
グされる間に、孔3a、5aの内部の絶縁膜7が全てエ
ツチングにより除去される(第2図)。The surface of the insulating film 7 embedded in the etching layer 5a is etched at the same time, but the etching rate of silicon nitride that makes up the insulating film 7 is about 10 times that of PSG that makes up the passivation film 6 and the interlayer insulating film 4. Therefore, while the surface of the passivation film 60 is slightly etched, the insulating film 7 inside the holes 3a and 5a is completely removed by etching (FIG. 2).
その結果、孔3a、5aの周囲のパッシベーション膜6
および層間絶縁膜4を残したままで解析部位のA!配線
3.5を露出させることができ、各Af配線3.5に直
接電子ビームを照射することにより、それらの電位コン
トラスト像がEBテスターの画像表示部に鮮明に表示さ
れる。As a result, the passivation film 6 around the holes 3a and 5a
And A of the analysis part with the interlayer insulating film 4 left! By exposing the wiring 3.5 and directly irradiating each Af wiring 3.5 with an electron beam, their potential contrast images are clearly displayed on the image display section of the EB tester.
以上、本実施例によれば、次のような効果を得ることが
できる。As described above, according to this embodiment, the following effects can be obtained.
(1)、基板1の上に形成された第一および第二のAβ
配線3.5の測定部位となる個所の上方にA1配線3.
5に達する孔3a、5aをそれぞれ穿設し、番孔3a、
5aの内部に、パッシベーション膜6および層間絶縁膜
4を構成するPSGよりもエンチング速度の高いシリコ
ンナイトライドからなる絶縁膜7を埋め込んだMOS形
半導体装置とすることにより、全面エツチングによって
シリコンナイトライドがPSGよりも速やかに除去され
るため、煩雑な工程を必要とする選択的エツチングによ
らなくとも、孔3a、5aの周囲のパッシベーション膜
6や層間絶縁膜4を残したまま、測定部位のAJ配線3
.5を露出させることができ、解析工程のスルーブツト
の低下を有効に防止することができる。(1) First and second Aβ formed on substrate 1
A1 wiring 3.5 is placed above the measurement site of wiring 3.5.
Holes 3a and 5a reaching the number 5 are drilled, respectively, and the number holes 3a,
By forming an MOS type semiconductor device in which an insulating film 7 made of silicon nitride, which has a higher etching rate than PSG constituting the passivation film 6 and the interlayer insulating film 4, is embedded inside the MOS semiconductor device 5a, silicon nitride can be removed by etching the entire surface. Since it is removed more quickly than PSG, it is possible to remove the AJ wiring at the measurement site while leaving the passivation film 6 and interlayer insulating film 4 around the holes 3a and 5a, without using selective etching, which requires a complicated process. 3
.. 5 can be exposed, and a decrease in the throughput of the analysis process can be effectively prevented.
(2)、上記(1)により、測定部位のA2配線3.5
に直接電子ビームを照射できることから、パッシベーシ
ョン膜6や層間絶縁膜4の帯電によるチャージアップ現
象が防止され、しかも、寄生容量の低下や、必要な層間
絶縁膜4のエツチングが回避されるため、電位コントラ
スト像の観察精度が向上し、不良個所の検出を迅速、か
つ、精確に行うことができる。(2), according to (1) above, A2 wiring 3.5 at the measurement site
Since the electron beam can be directly irradiated to the passivation film 6 and the interlayer insulating film 4, charge-up phenomenon due to charging of the passivation film 6 and the interlayer insulating film 4 is prevented, and a decrease in parasitic capacitance and necessary etching of the interlayer insulating film 4 are avoided, so the potential The observation accuracy of contrast images is improved, and defective locations can be detected quickly and accurately.
(3)、上記(1)、 (2)により、半導体装置の開
発期間の短縮化が促進される。(3) The above (1) and (2) promote shortening of the development period of semiconductor devices.
以上、本発明者によってなされた発明を実施例に基づき
具体的に説明したが、本発明は前記実施例に限定される
ものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可
能であることはいうまでもない。As above, the invention made by the present inventor has been specifically explained based on Examples, but it should be noted that the present invention is not limited to the Examples and can be modified in various ways without departing from the gist thereof. Not even.
例えば、孔に埋め込む絶11膜や、周囲のパッシベーシ
ョン膜、層間絶縁膜の材料は、シリコンナイトライドや
PSGに限定されるものではな(、孔に埋め込む絶縁膜
のエツチング速度がパッシベーション膜や層間絶縁膜の
エツチング速度よりも相対的に高いものであればよい。For example, the material of the insulation film buried in the hole, the surrounding passivation film, and the interlayer insulation film is not limited to silicon nitride or PSG. The etching rate may be relatively higher than the etching rate of the film.
また、MOS形の半導体装置のみならず、バイポーラ形
の半導体装置に適用することもでき、さらに、三層以上
の多層配線を有するこれらの半導体装置に適用すること
もできる。。Further, the present invention can be applied not only to MOS type semiconductor devices but also to bipolar type semiconductor devices, and furthermore, it can be applied to these semiconductor devices having multilayer wiring of three or more layers. .
本願において開示される発明のうち代表的なものによっ
て得られる効果を簡単に説明すれば、下記の通りである
。A brief explanation of the effects obtained by typical inventions disclosed in this application is as follows.
すなわち、半導体基板上に形成された多層配線の測定部
位の上方に上記多層配線に達する孔を穿設し、上記孔内
にその周囲の絶縁膜よりもエツチング速度の高い絶縁膜
を埋設した半導体装置としたので、EBテスターによる
解析の際に全面エツチングを行うことにより、孔の周囲
の絶縁膜よりも孔内の絶縁膜が速やかにエツチングされ
るため、孔の周囲の絶縁膜を残したままで測定部位の配
線を露出させることができる。That is, a semiconductor device in which a hole reaching the multilayer wiring is formed above a measurement site of a multilayer wiring formed on a semiconductor substrate, and an insulating film having a higher etching rate than the surrounding insulating film is buried in the hole. Therefore, by etching the entire surface during analysis with an EB tester, the insulating film inside the hole is etched more quickly than the insulating film around the hole, so measurements can be made with the insulating film around the hole left intact. The wiring of the part can be exposed.
これにより、解析工程のスループットを低下させること
なく、不良個所の検出を迅速、かつ、精確に行うことが
でき、ひいては、半導体装置の製品開発期間の短縮化が
達成される。As a result, defective locations can be detected quickly and accurately without reducing the throughput of the analysis process, and as a result, the product development period for semiconductor devices can be shortened.
第1図は本発明の一実施例である半導体装置の要部断面
図、
第2図は全面エツチングされたこの半導体装置の要部断
面図である。
1・・・半導体基板、2・・・フィールド酸化膜、3.
5・・・AN配線、3a、5a−・−孔、4・・・FJ
間絶縁膜、6・・・パッシベーンヨン膜、7・・・絶縁
膜。FIG. 1 is a sectional view of a main part of a semiconductor device according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a sectional view of a main part of this semiconductor device whose entire surface has been etched. 1... Semiconductor substrate, 2... Field oxide film, 3.
5...AN wiring, 3a, 5a--hole, 4...FJ
interlayer insulating film, 6... passive vane film, 7... insulating film.
Claims (1)
方に前記多層配線に達する孔を穿設し、前記孔内に前記
孔の周囲の絶縁膜よりもエッチング速度の高い絶縁膜を
埋設したことを特徴とする半導体装置。 2、孔内に埋設された絶縁膜がシリコンナイトライドで
あり、かつ、孔の周囲の絶縁膜がPSGであることを特
徴とする特許請求の範囲第1項記載の半導体装置。 3、プラズマCVD法で埋設されたシリコンナイトライ
ドであることを特徴とする特許請求の範囲第2項記載の
半導体装置。 4、MOS形半導体装置であることを特徴とする特許請
求の範囲第1項または第2項記載の半導体装置。[Scope of Claims] 1. A hole reaching the multilayer wiring is formed above the measurement site of the multilayer wiring formed on the semiconductor substrate, and an etching rate of the insulating film is lower than that of the insulating film surrounding the hole. A semiconductor device characterized by having a highly insulating film buried therein. 2. The semiconductor device according to claim 1, wherein the insulating film buried in the hole is silicon nitride, and the insulating film surrounding the hole is PSG. 3. The semiconductor device according to claim 2, wherein the semiconductor device is silicon nitride buried by a plasma CVD method. 4. The semiconductor device according to claim 1 or 2, which is a MOS type semiconductor device.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP29211987A JPH01135048A (en) | 1987-11-20 | 1987-11-20 | Semiconductor device |
Applications Claiming Priority (1)
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JP29211987A JPH01135048A (en) | 1987-11-20 | 1987-11-20 | Semiconductor device |
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JPH01135048A true JPH01135048A (en) | 1989-05-26 |
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JP29211987A Pending JPH01135048A (en) | 1987-11-20 | 1987-11-20 | Semiconductor device |
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Country | Link |
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JP (1) | JPH01135048A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN111308305A (en) * | 2020-03-04 | 2020-06-19 | 武汉精鸿电子技术有限公司 | Semiconductor test equipment |
-
1987
- 1987-11-20 JP JP29211987A patent/JPH01135048A/en active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN111308305A (en) * | 2020-03-04 | 2020-06-19 | 武汉精鸿电子技术有限公司 | Semiconductor test equipment |
CN111308305B (en) * | 2020-03-04 | 2022-02-18 | 武汉精鸿电子技术有限公司 | Semiconductor test equipment |
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