JPH0572234A - 半導体装置の配線評価方法 - Google Patents

半導体装置の配線評価方法

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JPH0572234A
JPH0572234A JP3232868A JP23286891A JPH0572234A JP H0572234 A JPH0572234 A JP H0572234A JP 3232868 A JP3232868 A JP 3232868A JP 23286891 A JP23286891 A JP 23286891A JP H0572234 A JPH0572234 A JP H0572234A
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JP
Japan
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wiring layer
semiconductor device
wiring
scanning
sample current
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Application number
JP3232868A
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English (en)
Inventor
Yukinori Hirose
幸範 広瀬
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Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 この発明は、従来に比べ半導体装置の所定の
配線層の評価を容易に行えるようにすることを目的とす
る。 【構成】 半導体装置27の表面への荷電ビーム28の
照射により評価対象となる第1の配線層23を流れる試
料電流を検出し、荷電ビーム28の走査位置及び試料電
流に基づき走査試料電流像を形成し、この走査試料電流
像から第1の配線層23の断線等の故障箇所の同定を行
うものである。 【効果】 従って、第1の配線層23の上層に絶縁層2
4,26や第2の配線層25があっても、従来のように
これらの上層膜を除去して第1の配線層23を露出させ
る必要なく、第1の配線層23の断線等の故障箇所を
電気的に容易に同定することができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、半導体装置の配線層
の故障箇所の同定や配線パターンの観察など配線層の評
価を行う半導体装置の配線評価方法に関する。
【0002】
【従来の技術】図4は走査型電子顕微鏡(以下SEMと
称する)や走査型イオン顕微鏡(以下SIMと称する)
を用いた電位コントラスト二次電子像による従来の半導
体装置の配線評価方法を示す概略図であり、所定の配線
層の断線などの故障箇所を同定する場合を示す。
【0003】図4に示すように、半導体基板1上に絶縁
層2が形成され、この絶縁層2上に配線層3が形成され
た半導体装置4において、評価対象となる配線層3が露
出した状態にし、この配線層3に直流電源5により数ボ
ルト程度の直流電圧を印加し、図示されていない荷電ビ
ーム発生手段により電子ビーム(EB)又は集束イオン
ビーム(FIB)等の荷電ビーム6を配線層3に照射す
ると共に、走査手段により荷電ビーム6を走査し、この
ときに配線層3の表面から発生する二次電子7を二次電
子検出器8により検出し、二次電子検出器8からの二次
電子信号を二次電子信号増幅器9により増幅し、二次電
子信号増幅器9の出力と荷電ビーム6の走査位置とか
ら、CRTの画面にいわゆる二次電子像を形成する。
【0004】そして、このような二次電子像において、
配線層3の電位に応じたコントラストが得られる。即
ち、電源5により配線層3に例えば5Vの直流電圧を与
えているときに、図4に示すように配線層3に断線Dが
あると、断線Dによって電圧が加わらない部分は電位0
となり、電位が0Vの部分と5Vの部分とコントラスト
が異なり、上層膜Dを境目にして異なるコントラストの
二次電子像が得られるため、逆に二次電子像においてコ
ントラストが変化する場合に、この変化位置を配線層3
の故障箇所であるとして電気的に同定することができ
る。
【0005】上記のように、二次電子像を用いてVLS
Iの故障箇所を電気的に同定することについては、19
90年(平成2年)春季第37回応用物理学会関係連合
講演会において公表されている(予稿集597頁,29
p−ZA−14参照)。
【0006】また図5は、SEMやSIMを用いた半導
体装置の配線パターンの観察時の概略を示す。
【0007】即ち、図4の場合と同様、半導体装置11
の表面に細く絞ったEBやFIBなどの荷電ビーム6を
照射し,走査し、表面から発生する二次電子7を二次電
子検出器8により検出し、二次電子検出器8からの二次
電子信号を二次電子信号増幅器9により増幅して二次電
子像を形成すると、配線層により半導体装置11の表面
に現れる凹凸を反映したコントラストが得られ、このコ
ントラストが半導体装置11の表面の凹凸つまり配線層
のパターンを示し、半導体装置11の配線パターンを観
察することが可能になる。
【0008】このとき、図5において、12は半導体基
板、13は半導体基板12上に形成された絶縁層、14
は絶縁層13中に形成された配線層であり、これら半導
体基板12,絶縁層13,配線層14により半導体装置
11が構成されている。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】従来の二次電子像を用
いた故障箇所検出の場合、配線層3の故障箇所を固定す
るために対象となる配線層3を露出しなければならず、
配線層3上に絶縁膜等の上層膜が形成されている場合に
はこの上層膜を除去する必要があり、上層膜を除去でき
ない構造の半導体装置に対しては上記した二次電子像に
よる故障箇所の固定を適用できないという問題点があっ
た。
【0010】また、図5に示す二次電子像を用いた配線
パターン観察の場合、表面が平坦な半導体装置である
と、二次電子像に配線層14によるコントラストが現れ
ないため、配線層14のパターンを観察することができ
ないという問題点があった。
【0011】この発明は、上記のような問題点を解消す
るためになされたもので、従来のように上層膜を除去せ
ずに所定の配線層の故障箇所を電気的に同定でき、半導
体装置の表面に配線層のパターンによる凹凸が反映しな
い場合でも容易に配線パターンを観察できるなど、従来
よりも容易に半導体装置の所定の配線層の評価を行える
ようにすることを目的とする。
【0012】
【課題を解決するための手段】この発明に係る半導体装
置の配線評価方法は、荷電ビーム発生手段により荷電ビ
ームを半導体装置の表面に照射すると共に、走査手段に
より前記荷電ビームを走査し、前記荷電ビームの照射に
より前記半導体装置の評価対象となる所定の配線層を流
れる試料電流を検出し、前記荷電ビームの走査位置及び
前記試料電流に基づき走査試料電流像を形成し、前記走
査試料電流像から前記所定の配線層の評価を行なうこと
を特徴としている。
【0013】また、評価内容として、前記所定の配線層
の故障箇所を同定してもよく、前記所定の配線層の配線
パターンを観察してもよい。
【0014】
【作用】この発明においては、荷電ビームの照射により
評価対象となる所定の配線層を流れる試料電流を検出
し、荷電ビームの走査位置及び試料電流電流に基づき走
査試料電流像を形成し、この走査試料電流像から所定の
配線層の評価を行うため、所定の配線層の上層に例えば
絶縁膜が存在していても配線層の断線箇所等の故障箇所
の同定が可能であり、配線層の上層膜の構造上、半導体
装置表面に配線層による凹凸が現れていない場合でも、
配線層のパターン観察が可能であり、所望の配線層の評
価を容易に行える。
【0015】
【実施例】図1はこの発明の半導体装置の配線評価方法
の一実施例の概略図であり、所定配線層の故障箇所を同
定を行う場合の例である。
【0016】図1に示すように、半導体基板21上に絶
縁層22が形成され、この絶縁層22上に第1の配線層
23が形成され、更にこの第1の配線層23上に絶縁層
24,第2の配線層25,絶縁層26が積層形成されて
半導体装置27が構成されている場合に、第1の配線層
23の故障箇所の同定を行うために、図示されていない
荷電ビーム発生手段によりEB又はFIB等の荷電ビー
ム28を半導体装置27の表面に照射すると共に、同じ
く図示されていない走査手段により荷電ビーム28を走
査し、このときに荷電ビーム28の照射によって第1の
配線層23に流れる試料電流を試料電流増幅器29によ
り増幅し、試料電流増幅器29の出力と荷電ビーム28
の走査位置とから、CRT画面上に走査試料電流像を形
成する。
【0017】このとき、図1に示すように第1の配線層
23に断線Dがあると、断線Dの部分における走査試料
電流像のコントラストが変化するため、走査試料電流像
のコントラストが変化する位置を第1の配線層23の断
線箇所であるとして電気的に同定することができる。
【0018】従って、評価対象である第1の配線層23
の上層に絶縁層24,26や第2の配線層25であって
も、従来のようにこれらの上層膜を除去して第1の配線
層23を露出させる必要がなく、所定の配線層の断線等
の故障箇所を電気的に容易に同定することができる。
【0019】なお、図1は配線層が2層の場合を示して
いるが、3層以上の配線構造を有する半導体装置の各配
線層について、同様に故障箇所の同定を行うことがで
き、単層配線構造の半導体装置についても、故障箇所の
同定が可能である。
【0020】また、図1は最上層に絶縁層が位置する場
合を示しているが、最上層に配線層が位置していてもよ
い。
【0021】つぎに、図2はこの発明の他の実施例の概
略図であり、所定配線層の配線パターンの観察を行う場
合の例である。
【0022】図2に示すように、半導体基板31上に絶
縁層32,配線層33,34が形成され、更に配線層3
5,絶縁層36が形成されて半導体装置37が構成され
ている場合に、配線層34のパターンが所定の配線パタ
ーンであるかどうかを観察するために、荷電ビーム発生
手段(図示せず)によりEB又はFIB等の荷電ビーム
38を半導体装置37の表面に照射すると共に、走査手
段(図示せず)により荷電ビーム38を走査し、このと
きに荷電ビーム38の照射によって配線層34を流れる
試料電流を試料電流増幅器39により増幅し、試料電流
増幅器39の出力と荷電ビーム38の走査位置とから、
CRT画面上に走査試料電流像を形成する。
【0023】このとき、図2に示すように、半導体装置
37の表面に配線層34による凹凸が現れていなくて
も、対象となる配線層34のパターンに応じて走査試料
電流像のコントラストが変化する。
【0024】従って、評価対象である配線層34による
凹凸が半導体装置37の表面に反映されていなくても、
所定の配線層34の配線パターンを観察することができ
る。
【0025】さらに、他の実施例として、図3に示すよ
うに、図2における配線層34の上層の配線層35,絶
縁層36がない半導体装置40であっても、図2の場合
と同様に、配線層34のパターンを観察することができ
る。
【0026】また、図2は配線層が2層の場合を示して
いるが、3層以上の配線構造を有する半導体装置の各配
線層について、同様に配線パターンの観察を行うことが
できる。
【0027】
【発明の効果】以上のように、この発明の半導体装置の
配線評価方法によれば、荷電ビームの照射により評価対
象となる所定の配線層を流れる試料電流を検出して走査
試料電流像を形成し、この走査試料電流像から所定の配
線層の評価を行うため、所定の配線層の上層に絶縁膜等
が存在していても配線層の断線等の故障箇所を電気的に
同定することができ、配線層の上層膜の構造上、半導体
装置表面に配線層による凹凸が現れていない場合でも、
配線層のパターン観察をすることができ、所望の配線層
の評価を従来よりも容易に行うことが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の半導体装置の配線評価方法の一実施
例の概略図である。
【図2】この発明の他の実施例の概略図である。
【図3】この発明のさらに他の実施例の概略図である。
【図4】従来の半導体装置の配線評価方法の概略図であ
る。
【図5】従来の半導体装置の配線評価方法の概略図であ
る。
【符号の説明】 23 第1の配線層 27,37,40 半導体装置 28,38 荷電ビーム 29,39 試料電流増幅器 34 配線層
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成4年2月7日
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0004
【補正方法】変更
【補正内容】
【0004】そして、このような二次電子像において、
配線層3の電位に応じたコントラストが得られる。即
ち、電源5により配線層3に例えば5Vの直流電圧を与
えているときに、図4に示すように配線層3に断線Dが
あると、断線Dによって電圧が加わらない部分は電位0
となり、電位が0Vの部分と5Vの部分とコントラスト
が異なり、断線Dを境目にして異なるコントラストの二
次電子像が得られるため、逆に二次電子像においてコン
トラストが変化する場合に、この変化位置を配線層3の
故障箇所であるとして電気的に同定することができる。
【手続補正2】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0014
【補正方法】変更
【補正内容】
【0014】
【作用】この発明においては、荷電ビームの照射により
評価対象となる所定の配線層を流れる試料電流を検出
し、荷電ビームの走査位置及び試料電流に基づき走査試
料電流像を形成し、この走査試料電流像から所定の配線
層の評価を行うため、所定の配線層の上層に例えば絶縁
膜が存在していても配線層の断線箇所等の故障箇所の同
定が可能であり、配線層の上層膜の構造上、半導体装置
表面に配線層による凹凸が現れていない場合でも、配線
層のパターン観察が可能であり、所望の配線層の評価を
容易に行える。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 荷電ビーム発生手段により荷電ビームを
    半導体装置の表面に照射すると共に、走査手段により前
    記荷電ビームを走査し、前記荷電ビームの照射により前
    記半導体装置の評価対象となる所定の配線層を流れる試
    料電流を検出し、前記荷電ビームの走査位置及び前記試
    料電流に基づき走査試料電流像を形成し、前記走査試料
    電流像から前記所定の配線層の評価を行なうことを特徴
    とする半導体装置の配線評価方法。
  2. 【請求項2】 請求項1記載の半導体装置の配線評価方
    法において、前記所定の配線層の故障箇所を同定するこ
    とを特徴とする半導体装置の配線評価方法。
  3. 【請求項3】 請求項1記載の半導体装置の配線評価方
    法において、前記所定の配線層の配線パターンを観察す
    ることを特徴とする半導体装置の配線評価方法。
JP3232868A 1991-09-12 1991-09-12 半導体装置の配線評価方法 Pending JPH0572234A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06300824A (ja) * 1993-04-13 1994-10-28 Nec Corp 半導体集積回路内部相互配線の検査方法および装置
JPH08160095A (ja) * 1994-08-31 1996-06-21 Nec Corp 半導体集積回路チップ上の配線試験方法及びその装置
JP2005347773A (ja) * 2005-08-05 2005-12-15 Renesas Technology Corp 試料検査装置

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