JPH05121500A - 半導体装置の故障解析方法 - Google Patents
半導体装置の故障解析方法Info
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- JPH05121500A JPH05121500A JP28106391A JP28106391A JPH05121500A JP H05121500 A JPH05121500 A JP H05121500A JP 28106391 A JP28106391 A JP 28106391A JP 28106391 A JP28106391 A JP 28106391A JP H05121500 A JPH05121500 A JP H05121500A
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- failure
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 半導体装置の故障箇所を簡単に解析する方法
を提供する。 【構成】 ステップ１で半導体基板上に積層膜を構成し
た半導体装置の故障箇所を電気的測定により特定し、ス
テップ２で半導体装置にエネルギービームを照射して半
導体基板まで達する穴を設けて故障箇所をマーキング
し、ステップ３で故障箇所を荷電ビーム装置により解析
する。
を提供する。 【構成】 ステップ１で半導体基板上に積層膜を構成し
た半導体装置の故障箇所を電気的測定により特定し、ス
テップ２で半導体装置にエネルギービームを照射して半
導体基板まで達する穴を設けて故障箇所をマーキング
し、ステップ３で故障箇所を荷電ビーム装置により解析
する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体装置の故障箇所
を簡単に解析する故障解析方法に関する。
を簡単に解析する故障解析方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の半導体装置の故障箇所解析方法
は、図５に示すようにステップ１で半導体装置の故障箇
所を電気的測定により特定し、ステップ２で故障箇所を
荷電ビーム装置により解析するものであった。
は、図５に示すようにステップ１で半導体装置の故障箇
所を電気的測定により特定し、ステップ２で故障箇所を
荷電ビーム装置により解析するものであった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の故障解析方法では、ステップ２の故障箇所を荷電ビ
ーム装置で解析するときに半導体装置の表面が帯電する
ために局所的な故障箇所を特定するのに多くの時間と労
力を要したり、見落としたりするという問題があった。
来の故障解析方法では、ステップ２の故障箇所を荷電ビ
ーム装置で解析するときに半導体装置の表面が帯電する
ために局所的な故障箇所を特定するのに多くの時間と労
力を要したり、見落としたりするという問題があった。
【０００４】本発明は上記従来の問題を解決し、簡単で
かつ精度の高い故障解析方法の提供を目的とする。
かつ精度の高い故障解析方法の提供を目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに本発明の故障解析方法は、半導体基板上に積層膜を
構成した半導体装置の故障箇所を電気的測定により特定
し、前記半導体装置にマーキングし、前記故障箇所を荷
電ビーム装置により解析する。
めに本発明の故障解析方法は、半導体基板上に積層膜を
構成した半導体装置の故障箇所を電気的測定により特定
し、前記半導体装置にマーキングし、前記故障箇所を荷
電ビーム装置により解析する。
【０００６】
【作用】この方法によれば、半導体基板まで達する穴の
二次電子像のコントラストは半導体装置表面に比べて暗
く観察され、故障箇所を簡単に識別することができる。
これは、電子励起の二次電子の場合、絶縁物のような帯
電しやすい物質の方が半導体基板と接続している物質に
比べて二次電子発生が多いためである。
二次電子像のコントラストは半導体装置表面に比べて暗
く観察され、故障箇所を簡単に識別することができる。
これは、電子励起の二次電子の場合、絶縁物のような帯
電しやすい物質の方が半導体基板と接続している物質に
比べて二次電子発生が多いためである。
【０００７】
【実施例】以下本発明の一実施例について図面を参照し
ながら説明する。
ながら説明する。
【０００８】図１は本実施例の故障解析方法のフローチ
ャートであり、図５の従来例と相違する点は、半導体装
置にエネルギービームを照射して半導体基板まで達する
穴を設けて故障箇所をマーキングするステップ２の工程
を設けた点である。
ャートであり、図５の従来例と相違する点は、半導体装
置にエネルギービームを照射して半導体基板まで達する
穴を設けて故障箇所をマーキングするステップ２の工程
を設けた点である。
【０００９】ここでステップ１は電気的測定による故障
箇所を特定する工程、ステップ３は荷電ビーム装置によ
り故障箇所を解析する工程である。
箇所を特定する工程、ステップ３は荷電ビーム装置によ
り故障箇所を解析する工程である。
【００１０】この方法によれば、半導体基板まで達する
穴の二次電子像のコントラストは半導体装置表面に比べ
て暗く観察され、故障箇所を簡単に識別することができ
る。
穴の二次電子像のコントラストは半導体装置表面に比べ
て暗く観察され、故障箇所を簡単に識別することができ
る。
【００１１】図２〜図４により本実施例をさらに詳しく
説明する。図２は本実施例で用いたマーキング装置の構
成図、図３は本実施例における解析方法の詳細なフロー
チャート、図４は半導体装置の上面図である。
説明する。図２は本実施例で用いたマーキング装置の構
成図、図３は本実施例における解析方法の詳細なフロー
チャート、図４は半導体装置の上面図である。
【００１２】図２において、１はレーザー光源、２は光
学顕微鏡、３は赤外光用対物レンズ、４はＣＣＤカメ
ラ、５はモニター用カラーテレビ受像機、６はレーザー
発振用電源、７はＸＹ軸走査駆動コントローラー、８は
半導体装置、９はＸＹ軸走査駆動装置、１０はレーザー
ガイド光光源である。
学顕微鏡、３は赤外光用対物レンズ、４はＣＣＤカメ
ラ、５はモニター用カラーテレビ受像機、６はレーザー
発振用電源、７はＸＹ軸走査駆動コントローラー、８は
半導体装置、９はＸＹ軸走査駆動装置、１０はレーザー
ガイド光光源である。
【００１３】本実施例では、まず図３に示すように半導
体装置８［例えばダイナミックメモリ（ＤＲＡＭ）］を
電気的測定によりその故障箇所を特定する。次に図２に
示すマーキング装置により故障箇所をマーキングする。
その方法は、電気的測定により特定された故障箇所を光
学顕微鏡２により観察する。例えば、異物等によりパタ
ーンに段差が生じている場合は反射波の波長の差や焦点
深度の差により光学顕微鏡像において図４に示すように
故障箇所１１が低倍率で識別できる。次に、半導体装置
８をＸＹ軸走査駆動装置９により故障箇所の中心から左
側に２０μｍだけ移動させる。そしてレーザー光源１か
ら、発振波長１．０６μｍ，レーザー出力６nJ／puls
e，パルス幅８nsec，ピークパワー０．７５MWのＮｄ：
ＹＡＧ（イットリウム，アルミニウム，ガーネット）パ
ルスレーザ光を直径φ２００μｍの円形固定絞り、透過
率２．５％の減衰フィルター、倍率１００倍の赤外線用
対物レンズを通じて半導体装置８上に照射して加工穴を
設けてマーキング１２を形成する。この場合、加工穴径
は約４μｍであり、加工穴は半導体基板まで達する。加
工穴径φdと対物レンズの倍率ｎはφd＝φD／ｎで表わ
される。ここでφDは円形固定絞り径である。以下同様
に、故障箇所１１の中心から右側，上側，下側各々２０
μｍの位置にＮｄ：ＹＡＧパルスレーザー光により半導
体装置８にマーキング１２をする（図４）。次に、走査
型電子顕微鏡（ＳＥＭ）により故障箇所１１の二次電子
像を観察する。電子ビームは２０KVで加速され、ビーム
径は０．０１μｍである。パルスレーザー光による加工
穴は半導体基板まで達しているため二次電子像のコント
ラストは半導体装置の表面に比べて暗く観察され、容易
に故障箇所１１を識別することができる。これは、電子
励起の二次電子の場合、絶縁物のような帯電しやすい物
質の方が半導体基板と接続している物質に比べて二次電
子発生が多いためである。次にフレオンガスなどによる
ドライエッチングまたはフッ化水素酸などによるウエッ
トエッチングにより半導体装置８を構成する多層膜を除
去し、故障箇所の異物を露出させ、同じくＳＥＭにより
二次電子像を観察することにより故障箇所１１の詳細な
観察が簡単にできる。
体装置８［例えばダイナミックメモリ（ＤＲＡＭ）］を
電気的測定によりその故障箇所を特定する。次に図２に
示すマーキング装置により故障箇所をマーキングする。
その方法は、電気的測定により特定された故障箇所を光
学顕微鏡２により観察する。例えば、異物等によりパタ
ーンに段差が生じている場合は反射波の波長の差や焦点
深度の差により光学顕微鏡像において図４に示すように
故障箇所１１が低倍率で識別できる。次に、半導体装置
８をＸＹ軸走査駆動装置９により故障箇所の中心から左
側に２０μｍだけ移動させる。そしてレーザー光源１か
ら、発振波長１．０６μｍ，レーザー出力６nJ／puls
e，パルス幅８nsec，ピークパワー０．７５MWのＮｄ：
ＹＡＧ（イットリウム，アルミニウム，ガーネット）パ
ルスレーザ光を直径φ２００μｍの円形固定絞り、透過
率２．５％の減衰フィルター、倍率１００倍の赤外線用
対物レンズを通じて半導体装置８上に照射して加工穴を
設けてマーキング１２を形成する。この場合、加工穴径
は約４μｍであり、加工穴は半導体基板まで達する。加
工穴径φdと対物レンズの倍率ｎはφd＝φD／ｎで表わ
される。ここでφDは円形固定絞り径である。以下同様
に、故障箇所１１の中心から右側，上側，下側各々２０
μｍの位置にＮｄ：ＹＡＧパルスレーザー光により半導
体装置８にマーキング１２をする（図４）。次に、走査
型電子顕微鏡（ＳＥＭ）により故障箇所１１の二次電子
像を観察する。電子ビームは２０KVで加速され、ビーム
径は０．０１μｍである。パルスレーザー光による加工
穴は半導体基板まで達しているため二次電子像のコント
ラストは半導体装置の表面に比べて暗く観察され、容易
に故障箇所１１を識別することができる。これは、電子
励起の二次電子の場合、絶縁物のような帯電しやすい物
質の方が半導体基板と接続している物質に比べて二次電
子発生が多いためである。次にフレオンガスなどによる
ドライエッチングまたはフッ化水素酸などによるウエッ
トエッチングにより半導体装置８を構成する多層膜を除
去し、故障箇所の異物を露出させ、同じくＳＥＭにより
二次電子像を観察することにより故障箇所１１の詳細な
観察が簡単にできる。
【００１４】なお、本実施例ではパターンを形成した半
導体装置について説明したが、パターンのない半導体装
置や積層膜から構成される半導体装置の故障解析につい
ても同じ方法により同様の効果が得られた。また、本実
施例ではエネルギービームとしてＮｄ：ＹＡＧパルスレ
ーザー光を用いたが集束イオンビーム，電子ビームでも
同様の効果が得られる。さらに、ＳＥＭ観察に代えて集
束イオンビーム（ＦＩＢ）装置により故障箇所１１のイ
オン励起二次電子像（ＳＩＭ像）を観察して故障箇所の
解析ができる。例えば、加速電圧３０KV，イオンビーム
電流１０３pA，ビーム径０．１μｍの正のＧａイオンを
半導体装置８上を走査させると、半導体装置８の表面が
窒化ケイ素や二酸化ケイ素のような絶縁膜の場合、Ｇａ
イオンは絶縁膜上を正に帯電させ、イオン励起による二
次電子発生量を減少させ、ＳＩＭ像が観察されにくくな
る。また、Ｇａイオンの原子半径は電子半径に比べて数
桁大きく物質表面を透過することができないのでイオン
励起二次電子像は物質表面を反映する。そのため下地に
よる異常を観察，識別することはＳＥＭに比べて困難で
多大の時間を労する。本発明においては、パルスレーザ
ー光により加工された穴は半導体基板まで達しているた
めに照射されたイオンは穴を通して半導体基板に流れこ
む。そのことによりイオン励起二次電子像は絶縁物表面
に比べて輝度が高く故障箇所近傍が明瞭に識別できる。
そこで集束イオンビームにより故障箇所１１をスパッタ
エッチングにより加工し、故障箇所の構造をＳＩＭ像に
より観察することにより故障原因を解明することができ
る。
導体装置について説明したが、パターンのない半導体装
置や積層膜から構成される半導体装置の故障解析につい
ても同じ方法により同様の効果が得られた。また、本実
施例ではエネルギービームとしてＮｄ：ＹＡＧパルスレ
ーザー光を用いたが集束イオンビーム，電子ビームでも
同様の効果が得られる。さらに、ＳＥＭ観察に代えて集
束イオンビーム（ＦＩＢ）装置により故障箇所１１のイ
オン励起二次電子像（ＳＩＭ像）を観察して故障箇所の
解析ができる。例えば、加速電圧３０KV，イオンビーム
電流１０３pA，ビーム径０．１μｍの正のＧａイオンを
半導体装置８上を走査させると、半導体装置８の表面が
窒化ケイ素や二酸化ケイ素のような絶縁膜の場合、Ｇａ
イオンは絶縁膜上を正に帯電させ、イオン励起による二
次電子発生量を減少させ、ＳＩＭ像が観察されにくくな
る。また、Ｇａイオンの原子半径は電子半径に比べて数
桁大きく物質表面を透過することができないのでイオン
励起二次電子像は物質表面を反映する。そのため下地に
よる異常を観察，識別することはＳＥＭに比べて困難で
多大の時間を労する。本発明においては、パルスレーザ
ー光により加工された穴は半導体基板まで達しているた
めに照射されたイオンは穴を通して半導体基板に流れこ
む。そのことによりイオン励起二次電子像は絶縁物表面
に比べて輝度が高く故障箇所近傍が明瞭に識別できる。
そこで集束イオンビームにより故障箇所１１をスパッタ
エッチングにより加工し、故障箇所の構造をＳＩＭ像に
より観察することにより故障原因を解明することができ
る。
【００１５】さらに、ＳＥＭ観察に代えて表面分析装
置、例えば二次イオン質量分析装置（ＳＩＭＳ）を用い
ても同様の効果が得られる。すなわち、従来の分析領域
の位置決めはＳＩＭＳ本体付属の光学顕微鏡でなされて
いたが、低倍率のため、半導体装置の微細化，高集積化
につれて局所的な故障箇所を識別することは困難になっ
ている。そこで、半導体装置８の故障箇所１１近傍にＮ
ｄ：ＹＡＧパルスレーザー光によりＳＩＭＳ本体付属の
光学顕微鏡で識別可能な加工穴径２０μｍをマーキング
し、次に二次イオン質量分析装置（ＳＩＭＳ）に半導体
装置８を設置し分析領域の位置決めをする。このことに
より分析領域の位置精度が増し、分析データの信頼性が
増加し故障原因の解明に役立つ。分析条件としては、一
次イオンCs，一次イオンエネルギー１４．５KeV，一次
イオン電流２０nA，一次イオンビーム径２０μｍ，ラス
ター面積１００μｍ□，分析領域６０μｍφとした。
置、例えば二次イオン質量分析装置（ＳＩＭＳ）を用い
ても同様の効果が得られる。すなわち、従来の分析領域
の位置決めはＳＩＭＳ本体付属の光学顕微鏡でなされて
いたが、低倍率のため、半導体装置の微細化，高集積化
につれて局所的な故障箇所を識別することは困難になっ
ている。そこで、半導体装置８の故障箇所１１近傍にＮ
ｄ：ＹＡＧパルスレーザー光によりＳＩＭＳ本体付属の
光学顕微鏡で識別可能な加工穴径２０μｍをマーキング
し、次に二次イオン質量分析装置（ＳＩＭＳ）に半導体
装置８を設置し分析領域の位置決めをする。このことに
より分析領域の位置精度が増し、分析データの信頼性が
増加し故障原因の解明に役立つ。分析条件としては、一
次イオンCs，一次イオンエネルギー１４．５KeV，一次
イオン電流２０nA，一次イオンビーム径２０μｍ，ラス
ター面積１００μｍ□，分析領域６０μｍφとした。
【００１６】表面分析装置としては、二次イオン質量分
析装置（ＳＩＭＳ）の他にオージェ電子分光装置（ＡＥ
Ｓ），エネルギー分散Ｘ線分光装置（ＥＤＸ），波長分
散Ｘ線分光装置（ＷＤＸ）を用いても同様の効果が得ら
れた。
析装置（ＳＩＭＳ）の他にオージェ電子分光装置（ＡＥ
Ｓ），エネルギー分散Ｘ線分光装置（ＥＤＸ），波長分
散Ｘ線分光装置（ＷＤＸ）を用いても同様の効果が得ら
れた。
【００１７】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、まず、半
導体装置の故障箇所を電気的測定より特定し、次に、エ
ネルギービームを照射して半導体基板まで達する穴を設
けて故障箇所をマーキングし、その後、故障箇所を荷電
ビーム装置により解析するので故障箇所が簡単にかつ高
精度で識別できるという効果が得られる。
導体装置の故障箇所を電気的測定より特定し、次に、エ
ネルギービームを照射して半導体基板まで達する穴を設
けて故障箇所をマーキングし、その後、故障箇所を荷電
ビーム装置により解析するので故障箇所が簡単にかつ高
精度で識別できるという効果が得られる。
【図１】本発明の半導体装置の故障解析方法のフローチ
ャート
ャート
【図２】同じくマーキング装置の構成図
【図３】同じく故障解析方法の詳細なフローチャート
【図４】同じく半導体装置の上面図
【図５】従来の半導体装置の故障解析方法のフローチャ
ート
ート
ステップ１ 電気的測定 ステップ２ マーキング ステップ３ 故障箇所解析
Claims (3)
- 【請求項１】半導体基板上に積層膜を構成した半導体装
置の故障箇所を電気的測定により特定し、前記半導体装
置にエネルギービームを照射して半導体基板まで達する
穴を設けて故障箇所をマーキングし、前記故障箇所を荷
電ビーム装置により解析する半導体装置の故障解析方
法。 - 【請求項２】エネルギービームとして、レーザービー
ム，集束イオンビームまたは電子ビームを用いる請求項
１記載の半導体装置の故障解析方法。 - 【請求項３】荷電ビーム装置が走査型電子顕微鏡，集束
イオンビーム装置，二次イオン質量分析装置，オージェ
電子分光装置，エネルギー分散Ｘ線分光装置または波長
分散Ｘ線分光装置である請求項１記載の半導体装置の故
障解析方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28106391A JP2912745B2 (ja) | 1991-10-28 | 1991-10-28 | 半導体装置の故障解析方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28106391A JP2912745B2 (ja) | 1991-10-28 | 1991-10-28 | 半導体装置の故障解析方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05121500A true JPH05121500A (ja) | 1993-05-18 |
| JP2912745B2 JP2912745B2 (ja) | 1999-06-28 |
Family
ID=17633799
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP28106391A Expired - Fee Related JP2912745B2 (ja) | 1991-10-28 | 1991-10-28 | 半導体装置の故障解析方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2912745B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003066119A (ja) * | 2001-08-30 | 2003-03-05 | Sanyo Electric Co Ltd | 半導体装置の故障箇所表示方法 |
| JP2015177188A (ja) * | 2014-03-12 | 2015-10-05 | 株式会社東芝 | マーキング装置およびマーキング方法 |
-
1991
- 1991-10-28 JP JP28106391A patent/JP2912745B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003066119A (ja) * | 2001-08-30 | 2003-03-05 | Sanyo Electric Co Ltd | 半導体装置の故障箇所表示方法 |
| JP2015177188A (ja) * | 2014-03-12 | 2015-10-05 | 株式会社東芝 | マーキング装置およびマーキング方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2912745B2 (ja) | 1999-06-28 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |