JPH0621184A - 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

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JPH0621184A
JPH0621184A JP17805892A JP17805892A JPH0621184A JP H0621184 A JPH0621184 A JP H0621184A JP 17805892 A JP17805892 A JP 17805892A JP 17805892 A JP17805892 A JP 17805892A JP H0621184 A JPH0621184 A JP H0621184A
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JP
Japan
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film
semiconductor device
etching
memory cell
insulating film
Prior art date
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Pending
Application number
JP17805892A
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English (en)
Inventor
Hiroshi Yamashita
洋 山下
Takenobu Kishida
剛信 岸田
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electronics Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【目的】 積層容量型メモリセルの不良の観察を簡単な
ものとする。 【構成】 保護膜12をドライエッチングにより除去す
る。アルミニウム合金膜11を温度60℃のリン酸にて
エッチング除去する。層間絶縁膜10をオーバエッチン
グをする。ビット線9とポリサイド膜及びセルプレート
電極8とをエッチング除去する。エッチングには、アル
カリ水溶液、例えば水温80℃のKOH:H2O=1:
10の水酸化カリウム水溶液によりエッチングした。残
った層間絶縁膜10を電荷蓄積電極6の表面が露出する
までエッチングをする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、積層容量型メモリセル
を有する半導体装置の故障解析方法に関するものであ
る。
【0002】
【従来の技術】半導体メモリ素子の微細化および高密度
集積化に伴い、メモリセル構造はプレナー型メモリセル
から、狭い領域内に容量の大きいキャパシタを形成でき
る積層容量型メモリセルへと推移してきている(以下積
層容量型メモリセルをSTCメモリセルと呼ぶ)。しか
し、このSTCメモリセルでは、これに特有のパターン
不良が発生する。このSTCメモリセルの故障解析や量
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故障解析方法に
ついて、STCメモリセルで多く発生するブリッジした
パターン不良の解析方法を図面を参照しながら説明す
る。
【0004】図9は従来の半導体装置の故障解析方法を
示すフローチャートである。まず、半導体装置、例えば
ダイナミックRAMを電気的測定により不良アドレスを
特定するステップ1と、つぎに半導体装置を構成する導
電膜または絶縁膜をドライエッチングまたはウエットエ
ッチングにより剥離することにより故障箇所を露出させ
るステップ2、さらには、故障箇所を走査電子顕微鏡ま
たは光学顕微鏡により観察するステップ3とから構成さ
れている。
【0005】図10〜図16は従来の半導体装置の故障
解析方法を用いた時、各剥離工程でのメモリセル部の要
部断面図である。
【0006】図中、1はシリコン基板、2はフィールド
酸化膜、3はゲート電極又はワード線、4は層間絶縁
膜、5は接続孔、6は電荷蓄積電極、7は誘電体膜、8
はセルプレート電極、9はビット線、10は層間絶縁
膜、11はアルミ合金膜、12は保護膜である。
【0007】図10は剥離する前の半導体装置の要部断
面図である。まず、図11に示すように、保護膜12、
例えば窒化珪素膜を、ドライエッチングで除去する。次
に図12に示すように、アルミニウム合金膜11を60
℃のリン酸にてエッチング除去する。次に図13に示す
ように、層間絶縁膜10であるBPSG(ボロンフォス
フォシリケートグラス)膜をフッ酸(HF)とフッ化ア
ンモニウム(NH4F)との混合液によりオーバエッチ
ングする。オーバエッチングは、ビット線9とポリサイ
ド膜の表面が露出するまでオーバエッチングをする。次
に図14に示すように、ビット線9をフッ酸を含む混合
液によりエッチング除去する。次に図15に示すよう
に、層間絶縁膜10をフッ酸とフッ化アンモニウムとの
混合液によりエッチングする。この時の、エッチングは
セルプレート電極8が露出するまでエッチングする。次
に図16に示すように、セルプレート電極8をフッ酸を
含む混合液により電荷蓄積電極6の表面が露出するまで
エッチングをする。このようにして、電荷蓄積電極6の
ブリッジなどの故障箇所を観察することができる。
【0008】
【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、フッ酸を含む混合液でセルプレート電極
8をエッチング除去する時、セルプレート電極8をエッ
チングしたと同時に電荷蓄積電極6をも除去してしまう
という欠点を有していた。そのため電荷蓄積電極6が極
薄いポリシリコン膜を含んだ状態でブリッジしている場
合、不良セル部が検出できなくなるという欠点があっ
た。
【0009】本発明は、上記従来の問題点を解決するも
ので、積層容量型メモリセルの不良の観察を簡単にでき
る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解析方法では、容量型メモリセ
ルの不良箇所を電気的に特定する工程と、前記メモリセ
ルの絶縁膜をウエットエッチングで除去する工程と、前
記メモリセルのビット線及びセルプレート電極を同時に
アルカリ水溶液によりエッチング除去し、前記不良箇所
を露出する工程と、前記不良箇所を荷電ビーム装置によ
り解析する工程とからなる。
【0011】
【作用】この構成によって、アルカリ水溶液によるSi
2のエッチング速度はSiのそれの1/1000以下
となる。このため、電荷蓄積電極上に形成された誘電体
膜及び電荷蓄積電極はエッチングされない。このよう
に、電荷蓄積電極をエッチングすることなく電荷蓄積電
極のブリッジなどの不良箇所を観察することができ、S
TCメモリーセル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。図1は本発明のために用いたダイナミ
ックRAMの要部断面図である。図1において、1はシ
リコン基板、2はフィールド酸化膜、3はゲート電極又
はワード線、4は層間絶縁膜、5は接続孔、6は電荷蓄
積電極、7は誘電体膜、8はセルプレート電極、9はビ
ット線、10は層間絶縁膜、11はアルミニウム合金
膜、12は保護膜である。
【0013】図2は、本発明のために用いた、ワード線
方向に劈開したダイナミックRAMの要部断面図であ
る。図2において、21が電荷蓄積電極がブリッジした
不良箇所である。
【0014】本発明の半導体装置の故障解析方法は、半
導体装置例えばダイナミックRAMを電気的測定により
不良アドレスを特定するステップ1と、次に半導体装置
を構成する導電膜または絶縁膜をドライエッチングまた
はウエットエッチングにより剥離することにより故障箇
所を露出させるステップ2と、さらには故障箇所を走査
電子顕微鏡または光学顕微鏡により観察するステップ3
とで構成されている。
【0015】図3〜図8は本発明の半導体装置の故障解
析方法の各剥離工程でのメモリセル部の要部断面図であ
る。
【0016】図3は、剥離する前の半導体装置の要部断
面図である。まず、図4に示すように、保護膜12をド
ライエッチングにより除去する。保護膜12には、例え
ば膜厚0.9μmのプラズマCVD法により成膜した窒
化珪素膜を用いた。この時、ドライエッチングはフレオ
ン(CF4)と酸素との混合ガスを混合比9:1の条件
でエッチングした。
【0017】次に図5に示すように、アルミニウム合金
膜11を60℃のリン酸にてエッチング除去する。アル
ミニウム合金膜11には、例えば膜厚0.9μm、スパ
ッタ法により成膜したAl−Si−Cu合金膜を用い
た。
【0018】次に図6に示すように、層間絶縁膜10を
オーバエッチングをする。ここで、層間絶縁膜10に
は、例えば、常圧CVD法により成膜したBPSG(ボ
ロンフォスフォシリケートグラス)膜を用いた。またオ
ーバエッチングのエッチング液には、フッ酸(HF)と
フッ化アンモニウム(NH4F)とを容量比1:5とな
る混合液によりセルプレート電極8の表面が露出するま
でエッチングした。
【0019】次に図7に示すように、ビット線9とポリ
サイド膜及びセルプレート電極8とをエッチング除去す
る。
【0020】ビット線9は、例えば、膜厚0.20μ
m、減圧CVD法により成膜した多結晶シリコンと、膜
厚0.25μm、減圧CVD法により成膜したWシリサ
イドからなるポリサイド膜である。また、セルプレート
電極8は、例えば膜厚0.16μm、減圧CVD法によ
り成膜した多結晶シリコンである。エッチングには、ア
ルカリ水溶液、例えば水温80℃のKOH:H2O=
1:10の水酸化カリウム水溶液によりエッチングし
た。
【0021】この時、酸化膜のエッチング速度は、シリ
コンのそれの1/1000以下である。このため、電荷
蓄積電極6上に誘電体膜7である酸化膜又は酸化窒化珪
素膜(SiNO)膜が存在するので、誘電体膜7及び電
荷蓄積電極6はエッチングされない。
【0022】次に図8に示すように、残った層間絶縁膜
10であるBPSG(ボロンフォスフォシリケートグラ
ス)膜をフッ酸(HF)とフッ化アンモニウム(NH4
F)との混合液(容量比1:5)により電荷蓄積電極6
の表面が露出するまでエッチングをする。このようにす
ることで、電荷蓄積電極6をエッチングすることなく電
荷蓄積電極6のブリッジなどの故障箇所を観察すること
ができる。
【0023】本実施例ではポリサイド膜やセルプレート
電極のエッチング液として水酸化カリウム水溶液を用い
たが、その他例えば水酸化ナトリウム水溶液などのアル
カリ水溶液を用いても同様の効果があることを確認し
た。
【0024】
【発明の効果】以上のように本発明は、簡単に故障箇所
が識別でき、故障箇所の詳細な観察や組成分析を可能に
する。また剥離工程を短縮することから解析時間を短縮
でき、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故障解析方法を説明する
ダイナミックRAMの要部断面図
【図2】本発明の半導体装置の故障解析方法を説明する
ダイナミックRAMの断面図
【図3】本発明の半導体装置の故障解析方法のメモリセ
ル部の工程順断面図
【図4】本発明の半導体装置の故障解析方法のメモリセ
ル部の工程順断面図
【図5】本発明の半導体装置の故障解析方法のメモリセ
ル部の工程順断面図
【図6】本発明の半導体装置の故障解析方法のメモリセ
ル部の工程順断面図
【図7】本発明の半導体装置の故障解析方法のメモリセ
ル部の工程順断面図
【図8】本発明の半導体装置の故障解析方法のメモリセ
ル部の工程順断面図
【図9】従来の半導体装置の故障解析方法を示すフロー
チャート
【図10】従来の半導体装置の故障解析方法のメモリセ
ル部の工程順断面図
【図11】従来の半導体装置の故障解析方法のメモリセ
ル部の工程順断面図
【図12】従来の半導体装置の故障解析方法のメモリセ
ル部の工程順断面図
【図13】従来の半導体装置の故障解析方法のメモリセ
ル部の工程順断面図
【図14】従来の半導体装置の故障解析方法のメモリセ
ル部の工程順断面図
【図15】従来の半導体装置の故障解析方法のメモリセ
ル部の工程順断面図
【図16】従来の半導体装置の故障解析方法のメモリセ
ル部の工程順断面図
【符号の説明】
1 シリコン基板 2 フィールド酸化膜 3 ゲート電極又はワード線 4 層間絶縁膜 5 接続孔 6 電荷蓄積電極 7 誘電体膜 8 セルプレート電極 9 ビット線 10 層間絶縁膜 11 アルミニウム合金膜 12 保護膜

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】容量型メモリセルの不良箇所を電気的に特
    定する工程と、前記メモリセルの絶縁膜をウエットエッ
    チングで除去する工程と、前記メモリセルのビット線及
    びセルプレート電極を同時にアルカリ水溶液によりエッ
    チング除去し、前記不良箇所を露出する工程と、前記不
    良箇所を荷電ビーム装置により解析する工程とからなる
    ことを特徴とする半導体装置の故障解析方法。
JP17805892A 1992-07-06 1992-07-06 半導体装置の故障解析方法 Pending JPH0621184A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7056146B2 (en) 2004-04-05 2006-06-06 J.S.T. Mfg. Co., Ltd. Insulation displacement contact and electric connector using the same
CN113675083A (zh) * 2021-10-25 2021-11-19 江山季丰电子科技有限公司 暴露绝缘体上硅器件有源区的方法、应用和失效分析方法
US11192202B2 (en) 2018-02-06 2021-12-07 Illinois Tool Works Inc. Gas diffuser assemblies for nozzle assemblies having multiple attachment methods

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CN113675083A (zh) * 2021-10-25 2021-11-19 江山季丰电子科技有限公司 暴露绝缘体上硅器件有源区的方法、应用和失效分析方法
CN113675083B (zh) * 2021-10-25 2021-12-21 江山季丰电子科技有限公司 暴露绝缘体上硅器件有源区的方法、应用和失效分析方法

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