JPH05259240A - 半導体装置の評価方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 半導体装置のアスペクト比の大きいコンタク
ト窓を簡単に観察できるようにする。 【構成】 半導体装置表面に導電膜１５を蒸着するとと
もに、導電膜１５に接地電位を印加し、半導体基板１１
に負の電圧を印加する。そして、半導体装置を走査電子
顕微鏡で観察し、コンタクト窓１３の開口の良否を二次
電子像のコントラストの差により評価する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、半導体装置の評価方法
に関し、特に配線の開口の評価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、導体配線にポリサイド膜を用いた半導体装置の開口
窓の開口の評価を行う場合について説明する。

【０００４】図３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】評価すべき試料が樹脂封止された半導体装
置の場合、評価に先立って半導体装置を発煙硝酸に浸漬
し、封止樹脂を溶解させ、樹脂封止の内部にある半導体
装置を露出させる。次に、半導体装置上の表面保護膜を
エッチング除去する。図３は導体配線まで露出させた半
導体装置の要部断面図である。

【０００６】一般に半導体装置にはシリコン基板１に不
純物拡散層２が設けられている。またシリコン基板１上
には層間絶縁膜３が形成されている。この層間絶縁膜３
の上に導体配線４が接続されている。このような半導体
装置をアルカリ水溶液である水酸化カリウム水溶液を８
０℃に加熱した中に浸漬し、導体配線を除去したものを
図３に示す。このようにして得られた半導体装置の表面
を光学顕微鏡または走査電子顕微鏡を用いて観察する。
良好な開口部５ａではシリコン基板１が水酸化カリウム
水溶液によって、選択エッチングされた四角錐が観察さ
れる。一方不良開口部５ｂではその底部に二酸化ケイ素
などの層間絶縁膜の一部が残っているため、シリコン基
板１がエッチングされず四角錐が観察されない。このよ
うにして半導体装置の開口窓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、アスペクト比の大きい開口窓の場合、た
とえ良好な開口部５ａであって、水酸化カリウム水溶液
によってシリコン基板１がエッチングされていても、走
査電子顕微鏡で開口窓底部のシリコン基板１からの二次
電子が検出されにくいという欠点を有していた。

【０００８】また、近年、半導体装置の微細化、高集積
化に伴い、アスペクト比の大きい開口を多数使用するた
め、開口窓の開口の良否を判断することが困難になって
きた。

【０００９】本発明は、上記従来の問題点を解決するも
ので、半導体装置のアスペクト比の大きい開口窓の観察
を簡単にできる評価方法を提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に本発明の半導体装置の評価方法では、半導体基板に形
成された半導体装置表面に導電膜を蒸着する工程と、前
記導電膜を接地電位にし、前記半導体基板に負の電圧を
印加し、走査電子顕微鏡により、前記半導体装置の二次
電子像を観察する工程を含む。

【００１１】

【作用】この構成によって、アスペクト比の大きい開口
窓の開口の良否を識別することができる。これは、開口
窓が開口している場合、開口底部より発生した二次電子
は電界により引き出されて二次電子像として検出され
る。このようにして開口底部が明るく観察される。しか
し、開口窓底部に絶縁膜が残って、開口窓が開口してな
い場合、電界が発生せず、二次電子が引き出されず、二
次電子像として、開口底部が観察されない。このよう
に、二次電子像のコントラストの違いにより、開口窓の
開口の良否を識別することができる。

【００１２】

【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。

【００１３】図１は本発明の半導体装置の評価方法の原
理を説明するための半導体装置の要部断面図である。

【００１４】図１において、１はシリコン基板、２は層
間絶縁膜、３は開口窓である。通常、半導体装置に電子
線４を照射すると、半導体装置の表面が絶縁膜の場合、
表面は負に帯電する。そのため開口底部から発生した二
次電子５はその深い穴に閉じ込められ、像が観察できな
い。この様子を図１（ａ）に示す。

【００１５】そこで本実施例ではシリコン基板１に負の
電圧を印加し、表面を接地電位にする。これによって紙
面に下向きの電界が生じる。この電界により開口底部か
ら二次電子を試料の表面上に引き出すことができ、開口
底部の二次電子像が観察することができる。この様子を
図１（ｂ）に示す。

【００１６】図２は本発明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。

【００１７】まず、評価に先立って、半導体装置をドラ
イエッチング又はウエットエッチングにより導電膜や絶
縁膜を除去し、表面が絶縁膜になるまで露出させる。

【００１８】図２は絶縁膜まで露出させた半導体装置の
要部断面図である。１１はシリコン基板、１２は層間絶
縁膜、例えば膜厚１μｍの常圧ＣＶＤ法により成膜した
二酸化珪素を用いる。１３は開口窓であり、レジストパ
ターンを形成し、レジストパターンをマスクに絶縁膜１
２をドライエッチングにて開孔している。開口径は０．
６μｍであり、アスペクト比は１．６７である。

【００１９】１３ａは開口部１３に不純物拡散層１４が
露出した良好な開口部、１３ｂは開口部１３の底部に絶
縁膜１２の一部が残っている不良の開口部である。

【００２０】まず、半導体装置は表面に導電膜１５、例
えばカーボンを２００Å、真空蒸着により蒸着する。次
に半導体装置を走査電子顕微鏡で観察する。この場合、
半導体装置表面を接地電位にし、シリコン基板１に負の
電圧、例えば−１０Ｖ印加する。電子ビームは加速電圧
は２０ｋＶ、ビーム電流は１０ｐＡである。この時、開
口の良好な開口部１３ａに、負の電位を持つシリコン基
板１１と接地電位の半導体装置表面とによって、開口底
部と半導体装置表面の間に電界が生じる。この電界によ
り開口底部に入射された電子によって発生する二次電子
は半導体装置の表面上に引き出される。このようにし
て、開口底部の二次電子像が観察することができる。

【００２１】一方、開口部１３の不良の開口部１３ｂに
おいては開口底部に絶縁膜１２が残っている。このため
開口底部と半導体装置表面の間に電界が生じない。この
ため、開口底部から二次電子を半導体装置の表面上に引
き出すことができない。開口底部の二次電子像が観察す
ることができない。このことより、開口底部の二次電子
像のコントラストの違いにより開口窓開口の良否を判断
することができる。

【００２２】本実施例ではシリコン基板１１に負の電
圧、半導体装置表面に接地電位を印加した場合について
説明したが、シリコン基板１１に接地電位、半導体装置
表面に正の電圧を印加しても同様の効果を得る。

【００２３】また、本実施例では導電膜としてカーボン
を用いて説明したが金またはタングステンを用いても同
様の効果を得る。

【００２４】以上のように本実施例は、半導体基板と配
線の開口の良否が簡単に識別でき、また、開口底部の詳
細な観察を可能にすることから、故障原因を迅速に半導
体装置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
発ができる。

【００２５】

【発明の効果】以上のように本発明は、故障原因を迅速
に半導体装置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
早期開発への効果が期待できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明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】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 シリコン基板 ２ 絶縁膜 ３ 開口窓 ４ 電子線 ５ 二次電子

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】半導体基板に形成された半導体装置表面に
   導電膜を蒸着する工程と、前記導電膜を接地電位にし、
   前記半導体基板に負の電圧を印加し、走査電子顕微鏡に
   より、前記半導体装置の二次電子像を観察する工程を含
   むことを特徴とする半導体装置の評価方法。
2. 【請求項２】半導体基板に形成された半導体装置表面に
   導電膜を蒸着する工程と、前記導電膜を正の電圧を印加
   し、前記半導体基板を接地電位にして、走査電子顕微鏡
   により、前記半導体装置の二次電子像を観察する工程を
   含むことを特徴とする半導体装置の評価方法。