JPH06244256A - 半導体装置の解析方法と解析装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】半導体装置の特定箇所の断面を簡単に、しかも
正確に得ることができるようにする。 【構成】半導体装置３１の断面を観察したい所定箇所を
除いて、半導体装置３１の基板１１のへき開面に沿っ
て、エネルギービームを照射して半導体装置３１表面に
損傷層１３を形成する工程と、半導体装置３１表面が凸
形になる方向に基板１１に力を加え、損傷層１３を端面
の一部に含む２つの部分に基板１１を分割する工程とを
含むものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、半導体装置の特定箇
所を簡単に切断して解析できる半導体装置の解析方法と
解析装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、半導体装置は集積化が進み、解析
についてもさらに高度な技術が必要となってきた。例え
ば、プロセス評価をする上で、特定箇所のゲート寸法
や、保護膜のカバレッジなど、特定箇所の断面を得るこ
とが重要である。そこで、半導体装置の微細化に伴い、
より正確に特定箇所の断面を得る技術が必要となってき
た。

【０００３】以下図面を参照しながら、従来の半導体装
置の切断方法の一例について説明する。図５は従来のＦ
ＩＢ（Ｆｏｃｕｓ Ｉｏｎ Ｂｅａｍ）を用いた半導体
装置の切断方法を示す概略図である。図５において、５
１は半導体基板で、５２はポリシリコンゲートで、５３
はイオン源から放出されたガリウムイオンで、５４はイ
オンにより半導体装置を削り得られた断面である。この
ように、ＦＩＢを用いると、イオン源から放出されたガ
リウムイオンビームをスキャンすることによって、特定
の領域を削ることができる。この方法による利点は、特
定箇所の断面観察を正確に行なえる点である。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記のよ
うな方法では、断面を得るまでの処理時間が長いこと、
特に試料の深さ方向の厚さが大きくなるほど、時間がか
かることが問題となる。しかも、断面に対して垂直の角
度で観察することは、非常に困難である。また、空洞の
ある試料などでは、その間隙にデポ物が溜り、実際の断
面形状とは異なったものとなるなどの問題点を有してい
た。

【０００５】したがって、この発明の目的は、上記問題
点に鑑み、特定箇所の断面を簡単に、しかも正確に得る
ことができる半導体装置の解析方法及び解析装置を提供
することである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】この発明の半導体装置の
解析方法は、半導体装置の断面を観察したい所定箇所を
除いて、半導体装置の基板のへき開面に沿って、エネル
ギービームを照射して半導体装置表面に損傷層を形成す
る工程と、半導体装置表面が凸形になる方向に基板に力
を加え、損傷層を端面の一部に含む２つの部分に基板を
分割する工程とを含むものである。

【０００７】この発明の半導体装置の解析装置は、前
後、左右、上下方向へ移動および回転が自由にできるス
テージと、このステージ上に形成された半導体装置を支
持する支持部と、この支持部に焦点を合わすことができ
る顕微鏡と、半導体装置の断面を観察したい所定箇所を
除いて半導体装置の基板のへき開面に沿って照射し半導
体装置表面に損傷層を形成するエネルギービーム照射装
置と、支持部に近接して形成され損傷層を端面の一部に
含む２つの部分に基板を分割する切断用ピンとを備えた
ものである。

【０００８】

【作用】この発明の構成によれば、半導体装置の断面を
観察したい所定箇所にはエネルギービームによる損傷層
が形成されていないため、断面形状がエネルギービーム
によって破壊されることはない。しかも損傷層が半導体
基板のへき開面に沿って形成されているために、損傷層
の形成されていない上記所定箇所もへき開面に沿って割
れ、観察目的となる所定箇所の断面が正確に得られる。
また、断面を観察する際にも、試料である半導体装置を
２つに分割したので、試料断面を垂直方向から容易に観
察できる。

【０００９】請求項２によれば、半導体装置はステージ
および顕微鏡により所望の向きに正確にセッティングす
ることができ、支持部で支持され切断用ピンにより切断
できる。これに伴い、半導体装置の解析を一連の操作手
順により能率良く行うことができる。

【００１０】

【実施例】この発明の一実施例を図１ないし図３に基づ
いて説明する。図１は半導体装置の解析手順を示すもの
である。図１において、１１はシリコン等で形成された
半導体基板（結晶方位（１，０，０））、１２は半導体
装置の断面を観察したい所定箇所であるポリシリコンゲ
ート、１３はエネルギービーム照射で半導体装置に形成
された損傷層を示し、１４はこの損傷層に沿って切断さ
れた半導体装置の断面を示す。

【００１１】図２は半導体装置の解析装置の概略図であ
る。この半導体装置の解析装置は、前後（Ｙ方向）、左
右（Ｘ方向）、上下（Ｚ方向）方向へ移動および回転
（θ方向）が自由にでき中央に独立して上下に移動でき
る移動部３３を有するステージ３２と、このステージ３
２上に形成された半導体装置３１を支持する支持部３７
と、支持部３７に焦点を合わすことができる対物レンズ
３４および接眼レンズ３５を有する光学顕微鏡４０と、
この光学系を通って照射できるエネルギービーム照射装
置（ＹＡＧレーザー、出力６ｎＪ／ｐｕｌｓｅ、スポッ
ト径２μｍ）３６と、支持部３７に近接して形成され損
傷層１３を端面の一部に含む２つの部分に基板１１を分
割する切断用ピン３８と、真空チャック３９とを備えて
いる。エネルギービーム照射装置３６は、半導体装置３
１の断面を観察したい所定箇所を除いて半導体装置３１
の基板１１のへき開面に沿って照射し半導体装置３１表
面に損傷層１３を形成する。支持部３７は、図３に示す
ように、試料支持用ピン２２と台２３からなる。

【００１２】つぎに、半導体装置３１の解析手順につい
て説明する。例えば図１（ａ）に示すようなポリシリコ
ンゲート１２の断面観察を行う場合、まず図２に示すよ
うなステージ３２の中央に半導体装置３１をセッティン
グする。光学顕微鏡４０で観察しながら、半導体装置３
１が視野の中心に、しかも半導体装置３１のへき開面が
正しくステージ３２のＹ方向と平行になるようにステー
ジ３２を移動して合わせる。図１（ｂ）に示すように、
半導体装置３１の両端から断面観察したい箇所すなわち
ポリシリコンゲート１２の近傍まで、ステージ３２がＹ
方向に移動し、エネルギービーム照射装置３６で照射し
て損傷層１３をつける。この損傷層１３は基板１１のへ
き開面である結晶方位（１，１，０）面および結晶方位
（０，１，１）面に沿ってつけられる。また、ポリシリ
コンゲート１２およびその近傍はこの損傷層１３をつけ
ないでおく。

【００１３】上記のようにして損傷層１３のつけられた
半導体装置３１を真空チャック３９で引き上げる。その
間にステージ３２を移動し、真空チャック３９で支えら
れた半導体装置３１を再びステージ３２に下ろす。真空
チャック３９を半導体装置３１から離し、代わりに、図
３に示すように、支持用ピン２２および台２３で固定
し、ステージ３２の中央部の移動部３３が下降し段差を
形成する。このとき、段差の断面が半導体装置３１の損
傷層１３直下になるように移動部３３の移動を行う必要
がある。このようにして固定された半導体装置３１はそ
の表面が凸形になるように切断用ピン３８に下向きの力
を加えて切断する。半導体装置３１は損傷層１３に沿っ
て切断され、図１（ｃ）に示すように、ポリシリコンゲ
ート１２の断面１４を容易に得ることができる。

【００１４】この実施例では、目標とするポリシリコン
ゲート１２にはレーザーにより損傷層１３が形成されて
いないため、断面形状がレーザーによって破壊されるこ
となく、しかも損傷層１３がシリコン基板のへき開面に
沿って引かれているために、損傷層１３の形成されてい
ない箇所もへき開面に沿って割れ、観察目的となるポリ
シリコンゲート断面１４が容易かつ正確に得られる。ま
た、断面を観察する際にも、半導体装置３１を２つに分
割したので、ポリシリコンゲート１２の断面１４を垂直
方向から容易に観察できる。

【００１５】また、半導体装置３１はステージ３２およ
び顕微鏡４０により所望の向きに正確にセッティングす
ることができ、支持部３７で支持され切断用ピン３８に
より切断できる。これに伴い、半導体装置３１の解析を
一連の操作手順により能率良く行うことができる。な
お、この発明は上述の実施例に限定されず、特許請求の
範囲に記載した範囲内で変更してもよい。例えば、半導
体装置３１の切断方法は、図４に示すように、半導体装
置３１を上部から支持用ピン４２で押さえ下部から切断
用ピン４３で突き上げることによって切断してもよい。
また、損傷層１３はライン状のものとしたが、損傷層１
３はレーザーをパルス発振させ、ホールの集合が同一ラ
イン上に配列したものとしてもよい。さらに、基板１１
はシリコン以外の半導体基板でもよく、断面観察したい
対象物をポリシリコンゲート１３としたが半導体装置３
１のいかなる装置や箇所でもかまわない。

【００１６】

【発明の効果】この発明の半導体装置の解析方法と解析
装置によれば、半導体装置の断面を観察したい所定箇所
にはエネルギービームによる損傷層が形成されていない
ため、断面形状がエネルギービームによって破壊される
ことはない。しかも損傷層が半導体基板のへき開面に沿
って形成されているために、損傷層の形成されていない
上記所定箇所もへき開面に沿って割れ、観察目的となる
所定箇所の断面が正確に得られる。また、断面を観察す
る際にも、試料である半導体装置を２つに分割したの
で、試料断面を垂直方向から容易に観察できる。

【００１７】請求項２によれば、半導体装置はステージ
および顕微鏡により所望の向きに正確にセッティングす
ることができ、支持部で支持され切断用ピンにより切断
できる。これに伴い、半導体装置の解析を一連の操作手
順により能率良く行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例の半導体装置の解析手順の
説明図である。

【図２】この発明の一実施例の半導体装置の解析装置の
概略図である。

【図３】半導体装置の切断方法の説明図である。

【図４】半導体装置の別の切断方法の説明図である。

【図５】従来例の概念図である。

【符号の説明】

１１ 基板 １２ ポリシリコンゲート １３ 損傷層 １４ 半導体装置の断面 ３１ 半導体装置 ３２ ステージ ３６ エネルギービーム照射装置 ３７ 支持部 ３８ 切断用ピン ４０ 顕微鏡

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 半導体装置の断面を観察したい所定箇所
   を除いて、前記半導体装置の基板のへき開面に沿って、
   エネルギービームを照射して前記半導体装置表面に損傷
   層を形成する工程と、前記半導体装置表面が凸形になる
   方向に前記基板に力を加え、前記損傷層を端面の一部に
   含む２つの部分に前記基板を分割する工程とを含む半導
   体装置の解析方法。
2. 【請求項２】 前後、左右、上下方向へ移動および回転
   が自由にできるステージと、このステージ上に形成され
   た半導体装置を支持する支持部と、この支持部に焦点を
   合わすことができる顕微鏡と、前記半導体装置の断面を
   観察したい所定箇所を除いて前記半導体装置の基板のへ
   き開面に沿って照射し前記半導体装置表面に損傷層を形
   成するエネルギービーム照射装置と、前記支持部に近接
   して形成され前記損傷層を端面の一部に含む２つの部分
   に前記基板を分割する切断用ピンとを備えた半導体装置
   の解析装置。