JPH1187444A - 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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- JPH1187444A JPH1187444A JP9236887A JP23688797A JPH1187444A JP H1187444 A JPH1187444 A JP H1187444A JP 9236887 A JP9236887 A JP 9236887A JP 23688797 A JP23688797 A JP 23688797A JP H1187444 A JPH1187444 A JP H1187444A
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- oxide film
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 リアルタイム観察を可能とし作業性を向上し
た半導体装置の故障解析方法を得る。 【解決手段】 集束イオンビームをシリコン基板の表面
を照射する集束イオンビーム照射工程（Ｓ２）と、シリ
コン基板の試料表面をチャージアップさせるチャージア
ップ工程（Ｓ３）と、リークパス発生の有無を検出する
リークパス発生検出工程（Ｓ５）とを有し、このリーク
パス発生位置をゲート酸化膜破壊箇所として特定する
（Ｓ６）。つまり、集束イオンビームを用いてエッチン
グを行いながら（Ｓ１）、試料表面をチャージアップさ
せて（Ｓ３）、２次電子を観察することにより（Ｓ
５）、ゲート酸化膜の破壊箇所を特定する（Ｓ６）。よ
って、集束イオンビーム装置内でその場観察と、高作業
性が可能となる。
た半導体装置の故障解析方法を得る。 【解決手段】 集束イオンビームをシリコン基板の表面
を照射する集束イオンビーム照射工程（Ｓ２）と、シリ
コン基板の試料表面をチャージアップさせるチャージア
ップ工程（Ｓ３）と、リークパス発生の有無を検出する
リークパス発生検出工程（Ｓ５）とを有し、このリーク
パス発生位置をゲート酸化膜破壊箇所として特定する
（Ｓ６）。つまり、集束イオンビームを用いてエッチン
グを行いながら（Ｓ１）、試料表面をチャージアップさ
せて（Ｓ３）、２次電子を観察することにより（Ｓ
５）、ゲート酸化膜の破壊箇所を特定する（Ｓ６）。よ
って、集束イオンビーム装置内でその場観察と、高作業
性が可能となる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置の故障
解析方法に関し、特に、ゲート酸化膜破壊箇所の場所を
限定する半導体装置の故障解析方法に関する。
解析方法に関し、特に、ゲート酸化膜破壊箇所の場所を
限定する半導体装置の故障解析方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、半導体装置の故障解析方法は一般
に、破壊場所、故障個所、トラブル発生位置等の解析を
行う方法として構成される。図７〜図９は従来の半導体
装置の故障解析方法の手順例を示す概念図である。本従
来の手法では、半導体装置のゲート酸化膜破壊の場所限
定を以下の方法で実施している。
に、破壊場所、故障個所、トラブル発生位置等の解析を
行う方法として構成される。図７〜図９は従来の半導体
装置の故障解析方法の手順例を示す概念図である。本従
来の手法では、半導体装置のゲート酸化膜破壊の場所限
定を以下の方法で実施している。
【０００３】図７〜図９は半導体装置の縦断面図であ
り、本従来例に適用される半導体装置は、層間膜１、ゲ
ートポリシリコン２、ゲート酸化膜３、シリコン基板
４、により構成される。半導体装置の故障個所であるゲ
ート酸化膜破壊箇所９の解析には、二次電子検出器６、
接地８、リークパス１０、１次電子ビーム１１が関連す
る。本条件の下での解析手順例を記す。
り、本従来例に適用される半導体装置は、層間膜１、ゲ
ートポリシリコン２、ゲート酸化膜３、シリコン基板
４、により構成される。半導体装置の故障個所であるゲ
ート酸化膜破壊箇所９の解析には、二次電子検出器６、
接地８、リークパス１０、１次電子ビーム１１が関連す
る。本条件の下での解析手順例を記す。
【０００４】１）図７に示すように、上層の膜をゲート
ポリシリコン２の直上までエッチングで除去する。 ２）次に図８に示すように、メカノケミカルエッチング
（化学的なエッチングと機械的研磨を組み合わせたエッ
チング）でゲートポリシリコン２を除去し、ゲート酸化
膜３を露出させる。 ３）次に図９に示すように、走査型電子顕微鏡のチャン
バーにセットし、高加速（１５ｋＶ程度）の電子ビーム
を半導体装置の表面に照射し、チャージアップさせる。 ４）ゲート酸化膜が破壊している箇所９では、ゲート酸
化膜３からシリコン基板４側へのリークパス１０が存在
し、電荷が基板側に抜けることにより、チャージアップ
しない。 これにより、走査型電子顕微鏡の二次電子像において、
ゲート酸化膜破壊箇所９と正常箇所との間でコントラス
トが発生し、ゲート酸化膜破壊箇所９を限定できる。
ポリシリコン２の直上までエッチングで除去する。 ２）次に図８に示すように、メカノケミカルエッチング
（化学的なエッチングと機械的研磨を組み合わせたエッ
チング）でゲートポリシリコン２を除去し、ゲート酸化
膜３を露出させる。 ３）次に図９に示すように、走査型電子顕微鏡のチャン
バーにセットし、高加速（１５ｋＶ程度）の電子ビーム
を半導体装置の表面に照射し、チャージアップさせる。 ４）ゲート酸化膜が破壊している箇所９では、ゲート酸
化膜３からシリコン基板４側へのリークパス１０が存在
し、電荷が基板側に抜けることにより、チャージアップ
しない。 これにより、走査型電子顕微鏡の二次電子像において、
ゲート酸化膜破壊箇所９と正常箇所との間でコントラス
トが発生し、ゲート酸化膜破壊箇所９を限定できる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
従来技術では、メカノケミカルエッチングを走査型電子
顕微鏡とは別のエッチング装置で実施するために、作業
性が悪く、走査型電子顕微鏡内での、リアルタイムのそ
の場観察ができないという問題を伴う。
従来技術では、メカノケミカルエッチングを走査型電子
顕微鏡とは別のエッチング装置で実施するために、作業
性が悪く、走査型電子顕微鏡内での、リアルタイムのそ
の場観察ができないという問題を伴う。
【０００６】本発明は、リアルタイム観察を可能とし作
業性を向上した半導体装置の故障解析方法を提供するこ
とを目的とする。
業性を向上した半導体装置の故障解析方法を提供するこ
とを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】かかる目的を達成するた
め、本発明の半導体装置の故障解析方法は、集束イオン
ビームをシリコン基板の表面を照射する集束イオンビー
ム照射工程と、シリコン基板の試料表面をチャージアッ
プさせるチャージアップ工程と、リークパス発生の有無
を検出するリークパス発生検出工程とを有し、このリー
クパス発生位置をゲート酸化膜破壊箇所として検出する
ことを特徴としている。
め、本発明の半導体装置の故障解析方法は、集束イオン
ビームをシリコン基板の表面を照射する集束イオンビー
ム照射工程と、シリコン基板の試料表面をチャージアッ
プさせるチャージアップ工程と、リークパス発生の有無
を検出するリークパス発生検出工程とを有し、このリー
クパス発生位置をゲート酸化膜破壊箇所として検出する
ことを特徴としている。
【０００８】さらに、上記の半導体装置の故障解析方法
は、ゲートポリシリコンをエッチングにより除去するエ
ッチング除去工程を有し、リークパス発生の有無の検出
は、チャージアップ工程により発生する二次電子を観察
するとよい。
は、ゲートポリシリコンをエッチングにより除去するエ
ッチング除去工程を有し、リークパス発生の有無の検出
は、チャージアップ工程により発生する二次電子を観察
するとよい。
【０００９】またさらに、上記の半導体装置の故障解析
方法は、ゲート酸化膜の破壊箇所を特定するゲート酸化
膜破壊個所の特定工程、あるいは、試料表面の位置を移
動させる位置移動工程を有し、この試料表面の前面の検
査が完了するまでこの移動工程を行うとよい。
方法は、ゲート酸化膜の破壊箇所を特定するゲート酸化
膜破壊個所の特定工程、あるいは、試料表面の位置を移
動させる位置移動工程を有し、この試料表面の前面の検
査が完了するまでこの移動工程を行うとよい。
【００１０】なお、上記の集束イオンビームの照射は、
約３０ｋＶで行うとよい。
約３０ｋＶで行うとよい。
【００１１】
【発明の実施の形態】次に添付図面を参照して本発明に
よる半導体装置の故障解析方法の実施の形態を詳細に説
明する。図１〜図６を参照すると本発明の半導体装置の
故障解析方法の一実施形態が示されている。
よる半導体装置の故障解析方法の実施の形態を詳細に説
明する。図１〜図６を参照すると本発明の半導体装置の
故障解析方法の一実施形態が示されている。
【００１２】次に本発明について図面を参照して説明す
る。図１〜図４は、本発明の一実施例の半導体装置の故
障解析方法の手順例を示している。これらの各図の図１
は解析手順例を示すフローチャートであり、図２〜図４
は被解析対象の半導体装置の断面構造と解析のための理
論構成を概念的に現している。
る。図１〜図４は、本発明の一実施例の半導体装置の故
障解析方法の手順例を示している。これらの各図の図１
は解析手順例を示すフローチャートであり、図２〜図４
は被解析対象の半導体装置の断面構造と解析のための理
論構成を概念的に現している。
【００１３】本実施形態の故障解析方法に適用される半
導体装置は、層間膜１、ゲートポリシリコン２、ゲート
酸化膜３、シリコン基板４、の各部により構成される。
また、ゲート酸化膜破壊箇所９の解析のための理論構成
部は、集束イオンビーム５、二次電子検出器６、スパッ
タリング分子７、接地８、リークパス１０、の各部から
成る。これらの構成各部において、本実施形態の解析手
順例を以下に記す。
導体装置は、層間膜１、ゲートポリシリコン２、ゲート
酸化膜３、シリコン基板４、の各部により構成される。
また、ゲート酸化膜破壊箇所９の解析のための理論構成
部は、集束イオンビーム５、二次電子検出器６、スパッ
タリング分子７、接地８、リークパス１０、の各部から
成る。これらの構成各部において、本実施形態の解析手
順例を以下に記す。
【００１４】ステップＳ１において、図２に示すよう
に、上層の膜をゲートポリシリコン２の直上までエッチ
ングで除去する。次のステップＳ２において、図３に示
すように、集束イオンビーム装置により、集束イオンビ
ーム（約３０ｋＶ）５を試料表面であるシリコン基板面
へ照射し、ゲートポリシリコン２を徐々にエッチングす
る。ステップＳ２の集束イオンビーム照射工程におい
て、ゲートポリシリコン２で構成されるポリシリコン配
線は、フローティング状態になっているため、集束イオ
ンビーム５のエネルギーによりチャージアップされる
（Ｓ３）。
に、上層の膜をゲートポリシリコン２の直上までエッチ
ングで除去する。次のステップＳ２において、図３に示
すように、集束イオンビーム装置により、集束イオンビ
ーム（約３０ｋＶ）５を試料表面であるシリコン基板面
へ照射し、ゲートポリシリコン２を徐々にエッチングす
る。ステップＳ２の集束イオンビーム照射工程におい
て、ゲートポリシリコン２で構成されるポリシリコン配
線は、フローティング状態になっているため、集束イオ
ンビーム５のエネルギーによりチャージアップされる
（Ｓ３）。
【００１５】ステップＳ３のチャージアップさせつつ、
集束イオンビームの照射位置を徐々に移動させる（Ｓ
４）。ゲート酸化膜３が破壊している箇所では絶縁耐圧
特性が低下するため、ステップＳ３のチャージアップに
より、ゲート酸化膜３からシリコン基板４側へリークパ
ス１０が発生する（Ｓ５／Ｙｅｓ）。
集束イオンビームの照射位置を徐々に移動させる（Ｓ
４）。ゲート酸化膜３が破壊している箇所では絶縁耐圧
特性が低下するため、ステップＳ３のチャージアップに
より、ゲート酸化膜３からシリコン基板４側へリークパ
ス１０が発生する（Ｓ５／Ｙｅｓ）。
【００１６】このリークパス１０の存在は、ゲートポリ
シリコン２に溜まった電荷をゲート酸化膜３を介して基
板側に抜けさせることにより、ゲート酸化膜破壊箇所９
の周辺部はチャージアップしない。これにより、二次電
子検出装置６により検出される、集束イオンビーム装置
の二次電子像によりコントラストが発生する。この、走
査型電子顕微鏡の二次電子像における、ゲート酸化膜破
壊箇所９と正常箇所との間で発生するコントラストによ
り、ゲート酸化膜破壊箇所９を特定することが可能とな
る（Ｓ６）。
シリコン２に溜まった電荷をゲート酸化膜３を介して基
板側に抜けさせることにより、ゲート酸化膜破壊箇所９
の周辺部はチャージアップしない。これにより、二次電
子検出装置６により検出される、集束イオンビーム装置
の二次電子像によりコントラストが発生する。この、走
査型電子顕微鏡の二次電子像における、ゲート酸化膜破
壊箇所９と正常箇所との間で発生するコントラストによ
り、ゲート酸化膜破壊箇所９を特定することが可能とな
る（Ｓ６）。
【００１７】ステップＳ１〜Ｓ７の手順は、半導体装置
全体のチェックが完了するまで位置移動させる（Ｓ
７）。試料表面の位置移動は、位置移動させながらの繰
り返し往復動、外周から中心へ、または中心から外周へ
向かうレコード状のトラッキング移動等による。
全体のチェックが完了するまで位置移動させる（Ｓ
７）。試料表面の位置移動は、位置移動させながらの繰
り返し往復動、外周から中心へ、または中心から外周へ
向かうレコード状のトラッキング移動等による。
【００１８】図５、図６は、上記の実施形態により観察
した観察画像例である。矢印の部分のゲートポリシリコ
ン２が他の部分とコントラストが違っており、ゲート酸
化膜破壊箇所９である。
した観察画像例である。矢印の部分のゲートポリシリコ
ン２が他の部分とコントラストが違っており、ゲート酸
化膜破壊箇所９である。
【００１９】上記実施形態の解析手法によれば、エッチ
ング及び二次電子を発生させるための集束イオンビーム
５と二次電子を検出する二次電子検出器６を備えてお
り、エッチングとゲート酸化膜破壊箇所９の観察を同時
に行える。
ング及び二次電子を発生させるための集束イオンビーム
５と二次電子を検出する二次電子検出器６を備えてお
り、エッチングとゲート酸化膜破壊箇所９の観察を同時
に行える。
【００２０】尚、上述の実施形態は本発明の好適な実施
の一例である。但し、これに限定されるものではなく、
本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変形実施
が可能である。
の一例である。但し、これに限定されるものではなく、
本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変形実施
が可能である。
【００２１】
【発明の効果】以上の説明より明かなように、本発明の
半導体装置の故障解析方法は、集束イオンビームをシリ
コン基板の表面を照射し、シリコン基板の試料表面をチ
ャージアップさせ、リークパス発生の有無を検出する。
このリークパス発生位置をゲート酸化膜破壊箇所として
検出する。よって、集束イオンビームを用いてエッチン
グを行いながら、試料表面をチャージアップさせて二次
電子を観察することにより、ゲート酸化膜の破壊箇所を
特定することが可能となる。集束イオンビーム装置内で
その場観察が可能であり、作業性を高めることができ
る。
半導体装置の故障解析方法は、集束イオンビームをシリ
コン基板の表面を照射し、シリコン基板の試料表面をチ
ャージアップさせ、リークパス発生の有無を検出する。
このリークパス発生位置をゲート酸化膜破壊箇所として
検出する。よって、集束イオンビームを用いてエッチン
グを行いながら、試料表面をチャージアップさせて二次
電子を観察することにより、ゲート酸化膜の破壊箇所を
特定することが可能となる。集束イオンビーム装置内で
その場観察が可能であり、作業性を高めることができ
る。
【図１】本発明の半導体装置の故障解析方法の実施形態
の手順例を示したフローチャートである。
の手順例を示したフローチャートである。
【図２】被解析対象の半導体装置の断面構造を概念的に
現した図である。
現した図である。
【図３】解析のための理論構成を概念的に現した図であ
る。
る。
【図４】解析のための理論構成を概念的に現した図であ
る。
る。
【図５】解析手法を説明するための二次電子像のコント
ラスト図である。
ラスト図である。
【図６】検出位置解析手法を説明するための二次電子像
のコントラスト図である。
のコントラスト図である。
【図７】従来例を説明するための半導体装置の断面構造
を概念的に現した図である。
を概念的に現した図である。
【図８】従来例の解析のための理論構成を概念的に現し
た図である。
た図である。
【図９】従来例の解析手法を説明するための概念図であ
る。
る。
１ 層間膜 ２ ゲートポリシリコン ３ ゲート酸化膜 ４ シリコン基板 ５ 集束イオンビーム ６ 二次電子検出器 ７ スパッタリング分子 ８ 接地 ９ ゲート酸化膜破壊箇所 １０ リークパス
Claims (6)
- 【請求項１】 集束イオンビームをシリコン基板の表面
を照射する集束イオンビーム照射工程と、 前記シリコン基板の試料表面をチャージアップさせるチ
ャージアップ工程と、 リークパス発生の有無を検出するリークパス発生検出工
程とを有し、 該リークパス発生位置をゲート酸化膜破壊箇所として検
出することを特徴とする半導体装置の故障解析方法。 - 【請求項２】 前記半導体装置の故障解析方法は、さら
に、ゲートポリシリコンをエッチングにより除去するエ
ッチング除去工程を有することを特徴とする請求項１記
載の半導体装置の故障解析方法。 - 【請求項３】 前記リークパス発生の有無の検出は、前
記チャージアップ工程により発生する二次電子を観察す
ることにより行うことを特徴とする請求項１または２記
載の半導体装置の故障解析方法。 - 【請求項４】 前記半導体装置の故障解析方法は、さら
に、ゲート酸化膜の破壊箇所を特定するゲート酸化膜破
壊個所の特定工程を有することを特徴とする請求項１か
ら３の何れか１項に記載の半導体装置の故障解析方法。 - 【請求項５】 前記半導体装置の故障解析方法は、さら
に、前記試料表面の位置を移動させる位置移動工程を有
し、該試料表面の前面の検査が完了するまで該移動工程
を行うことを特徴とする請求項１から４の何れか１項に
記載の半導体装置の故障解析方法。 - 【請求項６】 前記集束イオンビームの照射は、約３０
ｋＶで行うことを特徴とする請求項１から５の何れか１
項に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 |
|---|---|---|---|
| JP9236887A JP2976943B2 (ja) | 1997-09-02 | 1997-09-02 | 半導体装置の故障解析方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9236887A JP2976943B2 (ja) | 1997-09-02 | 1997-09-02 | 半導体装置の故障解析方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1187444A true JPH1187444A (ja) | 1999-03-30 |
| JP2976943B2 JP2976943B2 (ja) | 1999-11-10 |
Family
ID=17007257
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9236887A Expired - Fee Related JP2976943B2 (ja) | 1997-09-02 | 1997-09-02 | 半導体装置の故障解析方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2976943B2 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003066118A (ja) * | 2001-08-29 | 2003-03-05 | Sanyo Electric Co Ltd | 半導体装置の故障解析方法 |
| CN103926264A (zh) * | 2014-03-04 | 2014-07-16 | 武汉新芯集成电路制造有限公司 | 栅氧化层失效点的定位方法 |
| CN105784743A (zh) * | 2014-12-24 | 2016-07-20 | 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 | 栅氧化层失效分析方法 |
| CN106373905A (zh) * | 2016-11-23 | 2017-02-01 | 武汉新芯集成电路制造有限公司 | 一种栅氧化层漏电点的定位方法 |
-
1997
- 1997-09-02 JP JP9236887A patent/JP2976943B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003066118A (ja) * | 2001-08-29 | 2003-03-05 | Sanyo Electric Co Ltd | 半導体装置の故障解析方法 |
| CN103926264A (zh) * | 2014-03-04 | 2014-07-16 | 武汉新芯集成电路制造有限公司 | 栅氧化层失效点的定位方法 |
| CN105784743A (zh) * | 2014-12-24 | 2016-07-20 | 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 | 栅氧化层失效分析方法 |
| CN106373905A (zh) * | 2016-11-23 | 2017-02-01 | 武汉新芯集成电路制造有限公司 | 一种栅氧化层漏电点的定位方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2976943B2 (ja) | 1999-11-10 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
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