JP2953751B2 - 半導体装置の検査方法 - Google Patents

半導体装置の検査方法

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Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は半導体装置の検査方法、特に半導体装置のコ
ンタクト窓開孔不良となる不良箇所を検出し、原因を解
明する方法に関するものである。
従来の技術 近年、半導体装置の微細化,高集積化が進み、デバイ
ス構造も複雑化している。例えば、多層配線技術でも従
来の単層配線から2層,3層配線へと複雑化してきてい
る。このような微細化,高集積化が進むと、半導体装置
の不良箇所を検出することが困難になってきている。従
来は不良箇所検出のためにAl配線をプローブ針あるいは
レーザ光線等で切断し、Al配線上にプローブ針を立て
て、電圧または電流を測定しながら不良箇所を検出し、
原因を推定していた。
発明が解決しようとする課題 しかしながら、上記従来の検査方法では、微細化のた
めにプロープ針を立てることが困難となりつつあり、高
度に集積された回路の局所的コンタクト不良を発見する
のに多大な時間と労力とを要するという欠点を有してい
た。
本発明は、上記従来の問題点を解決するもので、半導
体装置の不良箇所、特にコンタクト窓開孔不良箇所を簡
単に検出できることを目的とする。
課題を解決するための手段 この目的を達成するために、半導体装置表面に集束イ
オンビームを局所的に照射し、半導体装置表面を局所的
に帯電させ、前記半導体装置表面より放射される二次電
子量変化を測定し、二次電子に基づく画像を表示すると
いう構成を有している。また、半導体装置表面に集束イ
オンビームを局所的に照射し、半導体装置表面を局所的
に帯電させ、前記半導体装置の基板電流量変化を測定
し、表示するという構成を有している。
作用 この構成によって、半導体装置表面に集束イオンビー
ムを局所的に照射すると、半導体装置表面を正に帯電さ
せる。また、半導体装置表面上に金属表面が露出してい
ると、帯電した電荷は導電性のある配線部分に流れこ
み、コンタクト窓部では、シリコン基板に流れこむ。コ
ンタクト窓部に酸化膜のような絶縁膜が残っていて、開
孔していない場合、電荷はシリコン基板に流れこまず、
配線部分を帯電させる。集束イオンビームによって励起
された二次電子像を観察すると配線表面およびエッジ効
果によりコンタクト窓部が観察されるが、コンタクト窓
が開孔していない場合、シリコン基板への電荷の流れこ
みがないため、帯電量が増加し放出される二次電子量が
減少する。よって、集束イオンビームによって励起され
た二次電子像は輝度が減少する。このことにより、コン
タクト窓開孔不良箇所が検出できる。また、コンタクト
窓が開孔していない場合、シリコン基板の基板電流は微
少電流となる。このことにより、コンタクト窓開孔不良
箇所が検出できる。
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。
第1図は本発明の一実施例を説明するための半導体装
置の配線部分の断面を示すものである。なお、図では説
明を容易にするために集積回路の配線部分のみを示し、
トランジスタ領域の断面は示していない。図において、
1はシリコン基板、2は不純物拡散層、3は層間絶縁
膜、4はコンタクト窓、5は導電性被膜、6はコンタク
ト窓である。
第2図は本発明の一実施例を実現するための装置の構
成を示す図である。図において、10は半導体装置、11は
イオン源、12は集束イオンビーム、13は加速器、14はコ
ンデンサーレンズ、15はコンデンサーレンズ電源、16は
ブランカ、17はブランキング電源、18は可動しぼり、19
はスティグメータ、20は対物レンズ、21は偏向器、22は
二次電子検出器、23は二次電子測定回路、24は時間微分
回路、25は差動増幅器、26は基準電圧源、27は表示装
置、28はビーム電流制御回路、29は試料台である。
このような構成によって半導体装置10のチップ表面に
局所的に走査集束イオンビームを照射し、かつチップ表
面の任意の位置に移動することができる。
まず、コンタクト窓開孔不良箇所を検出するため、集
束イオンビーム12として例えば加速電圧30kV,イオンビ
ーム電流10pA,ビーム径0.1μmの正のGaイオンを半導体
装置10表面上に照射し、1000倍以下の倍率で二次電子像
を観察する。Gaイオンは半導体装置10表面を正に帯電さ
せる。金属表面が露出していると、帯電した電荷は導電
性被膜9例えばAl合金膜に流れこむ。またコンタクト窓
4部分では、導電性被膜9,不純物拡散層2を通じてシリ
コン基板1に流れこみ、さらに入射イオンのエッジ効果
により多量の二次電子が放出される。二次電子像とし
て、第2図に示した二次電子検出器22に印加する高電
圧、および、ビデオ信号DCレベルを的確に選ぶことによ
り導電性被膜9表面およびコンタクト窓4が表示装置27
に表示される。
コンタクト窓が層間絶縁膜3によって覆われていて開
孔していないコンタクト窓6がある場合、層間絶縁膜3
によりコンタクト窓6部分への電荷の流れこみがなくな
る。よって帯電量が増加し放出される二次電子量が減少
する。表示装置27に輝度が減少した二次電子像が観察さ
れる。このことにより、コンタクト窓開孔不良箇所を検
出することができる。
また、集束イオンビームは電子ビームとは異なり、コ
ンタクト窓開孔不良箇所をスパッタエッチングにより断
面加工を施すことができるため、断面加工したコンタク
ト窓部の構造を同じ検査装置内で二次電子像観察するこ
とにより、直ちにコンタクト窓開口不良原因を解明する
ことができるという特徴を有する。
以下、本発明の第2の実施例として多層配線構造にお
けるコンタクト窓開孔不良箇所の検出方法について、図
面を参照しながら説明する。
第3図は本実施例を説明するための半導体装置の配線
部分の断面を示す。図において、31はシリコン基板、32
は不純物拡散層、33は層間絶縁膜、34はコンタクト窓、
35は第1層Al配線、36は層間絶縁膜、37は第2層Al配
線、38はコンタクト窓、39はコンタクト窓Bである(第
3図(a))。
まず、集束イオンビームとして例えば加速電圧30kV,
イオンビーム電流10pA,ビーム径0.1μmの正のGaイオン
を半導体装置11表面上に照射し、1000倍以下の倍率で第
1層Al配線の二次電子像を観察する。実施例1で説明し
たように、イオンビーム照射による二次電子放出特性よ
り二次電子像として、二次電子検出器22に印加する高電
圧、および、ビデオ信号DCレベルを適確に選ぶことによ
り第2層Al配線37表面およびコンタクト部が観察され
る。
第2層Al配線37のコンタクト窓において層間絶縁膜36
によって覆われていて開孔していないコンタクト窓38が
ある場合、実施例1で説明したように、電荷の流れこみ
は層間絶縁膜36によりコンタクト窓38部分で途絶える。
よって、二次電子像としてコンタクト窓34部分が観察さ
れない。このことにより、第2層Al配線のコンタクト窓
開孔不良箇所を検出することができる。
第1層Al配線35のコンタクト窓において層間絶縁膜33
によって覆われていて開孔していないコンタクト窓39が
ある場合、まず第2層Al配線37および層間絶縁膜36をウ
エットエッチングにより除去し、第1層Al配線35を露出
させる(第3図(b))。実施例1で説明したように、
電荷の流れこみは層間絶縁膜33によりコンタクト窓39部
分で途絶える。よって帯電量が増加し放出される二次電
子量が減少する。表示装置27に輝度が減少した二次電子
像が観察される。このことにより、第1層Al配線のコン
タクト窓開孔不良箇所を検出することができる。
また、集束イオンビームによりコンタクト窓開孔不良
箇所をスパッタエッチングにより断面加工を施し、多層
配線のコンタクト窓部の構造を二次電子像観察すること
により、コンタクト窓開孔不良原因を解明することがで
きる。
なお、本実施例では導電性被膜としてAl合金膜を用い
たが、多結晶シリコン膜やシリサイド膜、結晶シリコン
膜を含む多層膜、高融点金属膜についても同様の効果を
得る。
本発明の第3の実施例である半導体装置の検査方法に
ついて、図面を参照しながら説明する。
第4図は本実施例において使用される検査装置の構成
を示す図である。図において、10は半導体装置、11はイ
オン源、12は集束イオンビーム、13は加速器、14はコン
デンサーレンズ、15はコンデンサーレンズ電源、16はブ
ランカ、17はブランキング電源、18は可動しぼり、19は
スティグメータ、20は対物レンズ、21は偏向器、22は二
次電子検出器、23は二次電子測定回路、24は時間微分回
路、25は差動増幅器、26は基準電圧源、27は表示装置、
28はビーム電流制御回路、29は試料台、40は電流計であ
る。
このような構成によって半導体装置10のチップ表面に
局所的に走査集束イオンビームを照射し、かつチップ表
面の任意の位置に移動することができる。さらに半導体
装置10の基板電流を測定することができる。
まず、コンタクト窓開孔不良箇所を容易に検出するた
め、集束イオンビーム12として、例えば加速電圧30kV,
イオンビーム電流102pA,ビーム径0.45μmの正のGaイオ
ンを半導体装置10表面上に照射し、1000倍以下の倍率で
二次電子像を観察する。Gaイオンは半導体装置10表面を
正に帯電させる。金属表面が露出していると、帯電した
電荷は導電性被膜9例えばAl合金膜に流れこむ。またコ
ンタクト窓4部分では、導電性被膜9,不純物拡散層2を
通じてシリコン基板1に流れこむ。電流計40により基板
電流を測定すると0.6nA流れている。
コンタクト窓が層間絶縁膜3によって覆われていて開
孔していないコンタクト窓6がある場合、層間絶縁膜3
によりコンタクト窓6部分への電荷の流れこみがなくな
る。よって半導体装置の基板電流量が減少する。電流計
40により基板電流を測定すると0.4nAである。このこと
により、コンタクト窓開孔不良箇所を検出することがで
きる。
発明の効果 以上のように本発明は、半導体装置が高密度に集積さ
れたものでも不良箇所の検出と不良原因の解明が容易に
実現できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明にかかる半導体装置の検査方法の第1,第
3の実施例を説明するための半導体装置の配線部分の断
面図、第2図は本発明の第1の実施例を実現するための
装置の構成を示す図、第3図(a),(b)はそれぞれ
本発明の第2の実施例を説明するための半導体装置の配
線部分の断面図、第4図は本発明の第2の実施例を実現
するための装置の構成を示す図である。 1……シリコン基板、2……不純物拡散層、3……層間
絶縁膜、4……コンタクト窓、5……導電性被膜、6…
…コンタクト窓、10……半導体装置、11……イオン源、
12……集束イオンビーム、13……加速器、14……コンデ
ンサーレンズ、15……コンデンサーレンズ電源、16……
ブランカ、17……ブランキング電源、18……可動しぼ
り、19……スティグメータ、20……対物レンズ、21……
偏向器、22……二次電子検出器、23……二次電子測定回
路、24……時間微分回路、25……差動増幅器、26……基
準電圧源、27……表示装置、28……ビーム電流制御回
路、29……試料台、40……電流計、31……シリコン基
板、32……不純物拡散層、33……層間絶縁膜、34……コ
ンタクト窓、35……第1層Al配線、36……層間絶縁膜、
37……第2層Al配線、38……コンタクト窓、39……コン
タクト窓。
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭62−271444(JP,A) 特開 昭64−5028(JP,A) 特開 平2−15648(JP,A) 特開 平2−123749(JP,A) 実開 平1−140107(JP,U) 実開 平2−75556(JP,U)

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】絶縁膜に開口されたコンタクト窓によって
    半導体基板に接続され、表面が露出した配線を有する半
    導体装置に対して、集束イオンビームを照射し、前記集
    束ビームの照射によって前記半導体装置から放出される
    二次電子の量、或いは前記集束イオンビームの照射によ
    って前記半導体基板内に発生するイオン電流を検出して
    前記配線のコンタクト窓部における接続不良個所を特定
    した後、前記特定された接続不良個所の配線表面に前記
    集束イオンビームを局所的に照射し、少なくとも前記配
    線及び配線下の絶縁膜を除去して、前記接続不良個所に
    おけるコンタクト窓開口不良を確認することを特徴とす
    る半導体装置の検査方法。
  2. 【請求項2】第1配線層の上に形成された層間絶縁膜に
    開口されたコンタクト窓によって前記第1配線層に接続
    され、表面が露出した第2配線層を有する半導体装置に
    対して、集束イオンビームを照射し、前記集束ビームの
    照射によって前記半導体装置から放出される二次電子の
    量を検出して前記第2配線層のコンタクト窓部における
    接続不良個所を特定した後、前記特定された接続不良個
    所の第2配線層表面に前記集束イオンビームを局所的に
    照射し、少なくとも前記第2配線層及び第2配線層下の
    層間絶縁膜を除去して、前記接続不良個所におけるコン
    タクト窓開口不良を確認することを特徴とする半導体装
    置の検査方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6897440B1 (en) 1998-11-30 2005-05-24 Fab Solutions, Inc. Contact hole standard test device
JP3749107B2 (ja) 1999-11-05 2006-02-22 ファブソリューション株式会社 半導体デバイス検査装置
JP3877952B2 (ja) 1999-11-30 2007-02-07 ファブソリューション株式会社 デバイス検査装置および検査方法
JP3874996B2 (ja) 2000-05-30 2007-01-31 ファブソリューション株式会社 デバイス検査方法および装置
JP3847568B2 (ja) 2001-03-01 2006-11-22 ファブソリューション株式会社 半導体装置製造方法
JP4738610B2 (ja) 2001-03-02 2011-08-03 株式会社トプコン 基板表面の汚染評価方法及び汚染評価装置と半導体装置の製造方法
JP3913555B2 (ja) 2002-01-17 2007-05-09 ファブソリューション株式会社 膜厚測定方法および膜厚測定装置
JP4813069B2 (ja) * 2005-03-18 2011-11-09 富士通株式会社 膜厚測定方法及び膜厚測定装置

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CA1271849A (en) * 1986-02-27 1990-07-17 Schlumberger Technologies, Inc. Electron beam testing of semiconductor wafers
JPS645028A (en) * 1987-06-29 1989-01-10 Matsushita Electronics Corp Inspecting method for semiconductor integrated circuit
JPH01140107U (ja) * 1988-03-16 1989-09-26

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