JPH04290242A - 半導体素子の検査方法 - Google Patents
半導体素子の検査方法Info
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は半導体製造工程、特にコ
ンタクトホール形成に関する工程を評価するための半導
体素子の検査方法に関する。
ンタクトホール形成に関する工程を評価するための半導
体素子の検査方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】半導体素子の製造または開発においてプ
ロセス評価に使用する評価用デバイスの一つに数１００
０個のコンタクトホールを形成し、そのコンタクトホー
ルの上下を導体で接続して数１０００個のコンタクトを
直列に接続したデバイス（以下コンタクトチェーンと称
する）がある。このデバイスはコンタクトホールの形成
が確実に行われているかどうかを検証するものであり、
製造または開発に適用したプロセスの良否は、コンタク
トチェーンに導通があるかどうか、コンタクトチェーン
の抵抗が設計した電気抵抗値以下であるかによって判定
されている。
ロセス評価に使用する評価用デバイスの一つに数１００
０個のコンタクトホールを形成し、そのコンタクトホー
ルの上下を導体で接続して数１０００個のコンタクトを
直列に接続したデバイス（以下コンタクトチェーンと称
する）がある。このデバイスはコンタクトホールの形成
が確実に行われているかどうかを検証するものであり、
製造または開発に適用したプロセスの良否は、コンタク
トチェーンに導通があるかどうか、コンタクトチェーン
の抵抗が設計した電気抵抗値以下であるかによって判定
されている。
【０００３】以下に従来の半導体素子の検査方法につい
て説明する。図４（ａ）は従来の半導体素子の検査方法
に用いられるコンタクトチェーンの概略構成図、図４（
ｂ）は図４（ａ）をＡ−Ｂ線で切断した概略断面図であ
る。これらの図において、１ｃと１ｄは電気測定用のパ
ッド、２は第２の配線、３は第２の配線と第１の配線４
との間の層間絶縁膜、５は半導体基板６の上の絶縁膜、
７は表面保護膜である。電気測定による検査方法の場合
、電気測定用のパッド１ｃと１ｄに金属針（プローブ）
をそれぞれ１本ずつ接触させ、この２本の金属針の間に
電圧を印加して流れる電流を測ることによってコンタク
トチェーンの抵抗値（電圧値／電流値）を算出し、その
抵抗値からコンタクトの良否を判定し、プロセスの評価
を行っている。
て説明する。図４（ａ）は従来の半導体素子の検査方法
に用いられるコンタクトチェーンの概略構成図、図４（
ｂ）は図４（ａ）をＡ−Ｂ線で切断した概略断面図であ
る。これらの図において、１ｃと１ｄは電気測定用のパ
ッド、２は第２の配線、３は第２の配線と第１の配線４
との間の層間絶縁膜、５は半導体基板６の上の絶縁膜、
７は表面保護膜である。電気測定による検査方法の場合
、電気測定用のパッド１ｃと１ｄに金属針（プローブ）
をそれぞれ１本ずつ接触させ、この２本の金属針の間に
電圧を印加して流れる電流を測ることによってコンタク
トチェーンの抵抗値（電圧値／電流値）を算出し、その
抵抗値からコンタクトの良否を判定し、プロセスの評価
を行っている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記の従
来の構成では、コンタクトチェーン全体の評価は可能で
あるが、数１０００個のコンタクトホールを有するコン
タクトチェーンの断線箇所を特定することができないと
いう課題を有していた。
来の構成では、コンタクトチェーン全体の評価は可能で
あるが、数１０００個のコンタクトホールを有するコン
タクトチェーンの断線箇所を特定することができないと
いう課題を有していた。
【０００５】本発明は上記従来の課題を解決するもので
、コンタクトホールにおける断線の原因解明を容易にし
、その結果を素早くフイードバックすることによって半
導体素子製造工程の歩留まり安定または半導体素子開発
期間の短縮を可能にする半導体素子の検査方法を提供す
ることを目的とする。
、コンタクトホールにおける断線の原因解明を容易にし
、その結果を素早くフイードバックすることによって半
導体素子製造工程の歩留まり安定または半導体素子開発
期間の短縮を可能にする半導体素子の検査方法を提供す
ることを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に本発明の半導体素子の検査方法は、半導体基板の絶縁
膜の上に設けられた、層間絶縁膜に形成された多数個の
貫通孔を導体配線が直列に貫いて形成したコンタクトチ
ェーンの導体配線の１箇所または複数箇所を半導体基板
に電気的に接続した後、集束イオンビーム（ＦＩＢ）装
置または走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）を用いてコンタク
トチェーンの二次電子像を観察する構成を有している。
に本発明の半導体素子の検査方法は、半導体基板の絶縁
膜の上に設けられた、層間絶縁膜に形成された多数個の
貫通孔を導体配線が直列に貫いて形成したコンタクトチ
ェーンの導体配線の１箇所または複数箇所を半導体基板
に電気的に接続した後、集束イオンビーム（ＦＩＢ）装
置または走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）を用いてコンタク
トチェーンの二次電子像を観察する構成を有している。
【０００７】
【作用】この構成によって、コンタクトチェーンの断線
箇所を容易に見つけだすことができる。その結果、断線
箇所の構造解析による原因究明が迅速にでき、素早く半
導体素子製造工程または半導体素子開発工程へフイード
バックできる。
箇所を容易に見つけだすことができる。その結果、断線
箇所の構造解析による原因究明が迅速にでき、素早く半
導体素子製造工程または半導体素子開発工程へフイード
バックできる。
【０００８】
【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（ａ）〜（ｄ）は本発明の一実
施例における半導体素子の検査方法を説明するための断
面図である。図１において図４に示す従来例と同一箇所
には同一符号を付して詳細説明を省略した。また本実施
例で使用したコンタクトチェーンの平面図、断面図は一
部を除いて図４（ａ），（ｂ）と同じである。
しながら説明する。図１（ａ）〜（ｄ）は本発明の一実
施例における半導体素子の検査方法を説明するための断
面図である。図１において図４に示す従来例と同一箇所
には同一符号を付して詳細説明を省略した。また本実施
例で使用したコンタクトチェーンの平面図、断面図は一
部を除いて図４（ａ），（ｂ）と同じである。
【０００９】本実施例において使用したコンタクトチェ
ーンは図１（ａ）に示すように、５０００個のコンタク
トホールを有するもので、第１の配線４、第２の配線２
はアルミニウムシリコン銅（ＡｌＳｉＣｕ）配線、層間
絶縁膜３はボロンホスホシリケイトガラス（ＢＰＳＧ）
膜、絶縁膜５は熱酸化膜、半導体基板６はＰ型（１００
）のシリコン（Ｓｉ）基板、電気測定用のパッド１ａは
１００μｍ×１００μｍの大きさの第２の配線、表面保
護膜７はＳｉＮ／ＰＳＧの２層膜で形成した。次に図１
（ｂ）に示すように、表面保護膜７をＣＦ４＋１０％Ｏ
２のガスを用いたプラズマエッチングにより除去する。 次に図１（ｃ）に示すように、電気測定用のパッド１ａ
にＹＡＧレーザー付光学顕微鏡で基板６まで達するパッ
ド１ａの面積よりも小さい孔９を１箇所形成する。 次に図１（ｄ）示すように、孔９の位置に導電性樹脂材
料１０ａを塗布し、パッド１ａを半導体基板６と接続す
る。その後、コンタクトチェーン全面を集束イオンビー
ム（以下、ＦＩＢと記す）装置または走査型電子顕微鏡
（以下、ＳＥＭと記す）で観察する。
ーンは図１（ａ）に示すように、５０００個のコンタク
トホールを有するもので、第１の配線４、第２の配線２
はアルミニウムシリコン銅（ＡｌＳｉＣｕ）配線、層間
絶縁膜３はボロンホスホシリケイトガラス（ＢＰＳＧ）
膜、絶縁膜５は熱酸化膜、半導体基板６はＰ型（１００
）のシリコン（Ｓｉ）基板、電気測定用のパッド１ａは
１００μｍ×１００μｍの大きさの第２の配線、表面保
護膜７はＳｉＮ／ＰＳＧの２層膜で形成した。次に図１
（ｂ）に示すように、表面保護膜７をＣＦ４＋１０％Ｏ
２のガスを用いたプラズマエッチングにより除去する。 次に図１（ｃ）に示すように、電気測定用のパッド１ａ
にＹＡＧレーザー付光学顕微鏡で基板６まで達するパッ
ド１ａの面積よりも小さい孔９を１箇所形成する。 次に図１（ｄ）示すように、孔９の位置に導電性樹脂材
料１０ａを塗布し、パッド１ａを半導体基板６と接続す
る。その後、コンタクトチェーン全面を集束イオンビー
ム（以下、ＦＩＢと記す）装置または走査型電子顕微鏡
（以下、ＳＥＭと記す）で観察する。
【００１０】図２（ａ）〜（ｃ）は本発明の第２の実施
例における半導体素子の検査方法を説明するための断面
図である。図２（ａ）の構成は図１（ａ）と同じであり
、説明を省略する。次に図２（ｂ）に示すように、表面
保護膜７をＣＦ４＋１０％Ｏ２ガスを用いたプラズマエ
ッチングで除去する。次に図２（ｃ）に示すように、電
気測定用のパッド１ｂと半導体基板６が露出している分
割領域または半導体基板１の破断面とを導電性樹脂材料
１０ｂで接続する。この後、コンタクトチェーン全面を
ＦＩＢ装置またはＳＥＭで観察する。
例における半導体素子の検査方法を説明するための断面
図である。図２（ａ）の構成は図１（ａ）と同じであり
、説明を省略する。次に図２（ｂ）に示すように、表面
保護膜７をＣＦ４＋１０％Ｏ２ガスを用いたプラズマエ
ッチングで除去する。次に図２（ｃ）に示すように、電
気測定用のパッド１ｂと半導体基板６が露出している分
割領域または半導体基板１の破断面とを導電性樹脂材料
１０ｂで接続する。この後、コンタクトチェーン全面を
ＦＩＢ装置またはＳＥＭで観察する。
【００１１】図３は本実施例における半導体素子の検査
方法を用いてコンタクトチェーンを検査した結果を説明
する図である。まず上記の方法で試料を加工した後、Ｆ
ＩＢ装置を用いてイオン励起２次電子像（以下、ＳＩＭ
像と記す）を観察した場合、基板と接続したパッド１ｆ
と電気的導通のあるコンタクトホール群２１は周辺部と
較べて輝度が高く、断線しているコンタクトホール２２
から加工していないパッド１ｅまでのコンタクトホール
群は（周辺と同じ程度の輝度で）輝度が低くＳＩＭ像で
観察される。これは、ＳＩＭ像の場合Ｇａ＋イオンを試
料（コンタクトチェーン）の励起に用いているため、絶
縁物や半導体基板６と接続していない金属はＳＩＭ像観
察時に正の電位に帯電し、エネルギーの低い２次電子は
試料から放出されにくくなる。したがって、半導体基板
６と接続されている第２の配線２はイオン励起による２
次電子の発生が多くＳＩＭ像で輝度が高く観察され、絶
縁物または半導体基板６と接続されていない第２の配線
２はイオン励起による２次電子の発生が少ないことから
ＳＩＭ像で輝度が低く観察されることになる。上記のＳ
ＩＭ像で観察したコンタクトホールのコントラスト境界
部をＦＩＢ装置で断面解析したところ、ＳＩＭ像のコン
トラストが黒く変化したコンタクトホール２２の第１の
配線４と第２の配線２の界面２３にアルミ配線のない部
分があり、断線していることがわかった。
方法を用いてコンタクトチェーンを検査した結果を説明
する図である。まず上記の方法で試料を加工した後、Ｆ
ＩＢ装置を用いてイオン励起２次電子像（以下、ＳＩＭ
像と記す）を観察した場合、基板と接続したパッド１ｆ
と電気的導通のあるコンタクトホール群２１は周辺部と
較べて輝度が高く、断線しているコンタクトホール２２
から加工していないパッド１ｅまでのコンタクトホール
群は（周辺と同じ程度の輝度で）輝度が低くＳＩＭ像で
観察される。これは、ＳＩＭ像の場合Ｇａ＋イオンを試
料（コンタクトチェーン）の励起に用いているため、絶
縁物や半導体基板６と接続していない金属はＳＩＭ像観
察時に正の電位に帯電し、エネルギーの低い２次電子は
試料から放出されにくくなる。したがって、半導体基板
６と接続されている第２の配線２はイオン励起による２
次電子の発生が多くＳＩＭ像で輝度が高く観察され、絶
縁物または半導体基板６と接続されていない第２の配線
２はイオン励起による２次電子の発生が少ないことから
ＳＩＭ像で輝度が低く観察されることになる。上記のＳ
ＩＭ像で観察したコンタクトホールのコントラスト境界
部をＦＩＢ装置で断面解析したところ、ＳＩＭ像のコン
トラストが黒く変化したコンタクトホール２２の第１の
配線４と第２の配線２の界面２３にアルミ配線のない部
分があり、断線していることがわかった。
【００１２】また、以上説明したＦＩＢ装置の代わりに
ＳＥＭを用いて２次電子像を観察することによっても断
線箇所を特定することができる。すなわち電気測定で完
全に断線しているコンタクトチェーンに図１または図２
で説明した加工を施した後、ＳＥＭを用いて電子励起の
２次電子像（以下、ＳＥＩと記す）を観察した場合、Ｆ
ＩＢ装置のＳＩＭ像とのコントラストとは逆に、半導体
基板６に接続したパッドと電気的導通のある部分は輝度
が低く、半導体基板６と電気的導通のない部分は輝度が
高く観察される。このＳＥＩにおける輝度の低いコンタ
クトチェーン部と輝度の高いコンタクトチェーン部の境
界部に最も近い輝度の高いコンタクトチェーン部のコン
タクトホールが断線箇所である。これは、電子励起の場
合、絶縁物または半導体基板６と接続されていない第２
の配線２のような帯電し易い物質の方が半導体基板６と
接続している第２の配線２よりも２次電子発生が多いた
めである。なお、ＳＥＭを観察に用いる場合は、図１（
ａ）と図２（ａ）の表面保護膜７を除去する工程を省略
しても同様の効果が期待できる。これは、Ｇａ＋イオン
の原子半径に比べて表面保護膜７を構成している原子の
電子半径が数桁小さいため、電子が物質中へ深く浸入す
ることに起因する。すなわち、Ｇａ＋イオンは表面保護
膜７を透過することができないが、電子は表面保護膜７
を透過し、第２の配線２まで到達する。その到達した電
子により、半導体基板６に接続されている第２の配線２
と半導体基板６に接続されていない第２の配線２で電荷
の蓄積量（電位）が異なることとなり、２次電子の放出
量も変わり、ＳＥＩでコントラスト（輝度）の違いとな
って現れる。
ＳＥＭを用いて２次電子像を観察することによっても断
線箇所を特定することができる。すなわち電気測定で完
全に断線しているコンタクトチェーンに図１または図２
で説明した加工を施した後、ＳＥＭを用いて電子励起の
２次電子像（以下、ＳＥＩと記す）を観察した場合、Ｆ
ＩＢ装置のＳＩＭ像とのコントラストとは逆に、半導体
基板６に接続したパッドと電気的導通のある部分は輝度
が低く、半導体基板６と電気的導通のない部分は輝度が
高く観察される。このＳＥＩにおける輝度の低いコンタ
クトチェーン部と輝度の高いコンタクトチェーン部の境
界部に最も近い輝度の高いコンタクトチェーン部のコン
タクトホールが断線箇所である。これは、電子励起の場
合、絶縁物または半導体基板６と接続されていない第２
の配線２のような帯電し易い物質の方が半導体基板６と
接続している第２の配線２よりも２次電子発生が多いた
めである。なお、ＳＥＭを観察に用いる場合は、図１（
ａ）と図２（ａ）の表面保護膜７を除去する工程を省略
しても同様の効果が期待できる。これは、Ｇａ＋イオン
の原子半径に比べて表面保護膜７を構成している原子の
電子半径が数桁小さいため、電子が物質中へ深く浸入す
ることに起因する。すなわち、Ｇａ＋イオンは表面保護
膜７を透過することができないが、電子は表面保護膜７
を透過し、第２の配線２まで到達する。その到達した電
子により、半導体基板６に接続されている第２の配線２
と半導体基板６に接続されていない第２の配線２で電荷
の蓄積量（電位）が異なることとなり、２次電子の放出
量も変わり、ＳＥＩでコントラスト（輝度）の違いとな
って現れる。
【００１３】
【発明の効果】以上のように本発明の半導体素子の検査
方法では、電気測定だけでは従来不可能であったコンタ
クトチェーンの断線箇所を容易に見つけだすことが可能
であること、断線部の構造解析が可能であることから、
断線の原因を迅速に半導体素子製造工程または半導体素
子開発工程へフイードバックでき、半導体素子の歩留ま
り安定または早期開発への効果が期待できる。
方法では、電気測定だけでは従来不可能であったコンタ
クトチェーンの断線箇所を容易に見つけだすことが可能
であること、断線部の構造解析が可能であることから、
断線の原因を迅速に半導体素子製造工程または半導体素
子開発工程へフイードバックでき、半導体素子の歩留ま
り安定または早期開発への効果が期待できる。
【図１】本発明の一実施例における半導体素子の検査方
法を説明するための各工程の断面図
法を説明するための各工程の断面図
【図２】本発明の第２の実施例における半導体素子の検
査方法を説明するための各工程の断面図
査方法を説明するための各工程の断面図
【図３】（ａ）
は本発明の半導体素子の検査方法を用いてコンタクトチ
ェーンを検査した結果を説明する平面図（ｂ）は図３（
ａ）をＡ−Ｂ線で切断した断面図
は本発明の半導体素子の検査方法を用いてコンタクトチ
ェーンを検査した結果を説明する平面図（ｂ）は図３（
ａ）をＡ−Ｂ線で切断した断面図
【図４】（ａ）は従来
の半導体素子の検査方法に用いられるコンタクトチェー
ンの概略構成図 （ｂ）は図４（ａ）をＡ−Ｂ線で切断した断面図
の半導体素子の検査方法に用いられるコンタクトチェー
ンの概略構成図 （ｂ）は図４（ａ）をＡ−Ｂ線で切断した断面図
２ 第２の配線（導体配線）
３ 層間絶縁膜
４ 第１の配線（導体配線）
５ 絶縁膜
６ 半導体基板
Claims (3)
- 【請求項１】半導体基板の絶縁膜の上に設けられた、層
間絶縁膜に形成された多数個の貫通孔を導体配線が直列
に貫いて形成したコンタクトチェーンの前記導体配線の
１箇所または複数箇所を前記半導体基板に電気的に接続
した後、集束イオンビーム（ＦＩＢ）装置または走査型
電子顕微鏡（ＳＥＭ）を用いて前記コンタクトチェーン
の二次電子像を観察する半導体素子の検査方法。 - 【請求項２】導体配線の１箇所または複数箇所と半導体
基板とが、コンタクトチェーンまたはその近傍に設けた
貫通孔を通して電気的に接続されている請求項１記載の
半導体素子の検査方法。 - 【請求項３】導体配線の１箇所または複数箇所と半導体
基板とが、半導体基板の分割領域または半導体基板の破
断面で電気的に接続されている請求項１記載の半導体素
子の検査方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5453491A JPH04290242A (ja) | 1991-03-19 | 1991-03-19 | 半導体素子の検査方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5453491A JPH04290242A (ja) | 1991-03-19 | 1991-03-19 | 半導体素子の検査方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04290242A true JPH04290242A (ja) | 1992-10-14 |
Family
ID=12973334
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5453491A Pending JPH04290242A (ja) | 1991-03-19 | 1991-03-19 | 半導体素子の検査方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04290242A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE10118402A1 (de) * | 2001-04-12 | 2002-10-24 | Promos Technologies Inc | Kontaktkette für das Testen und deren relevantes Fehlerbeseitungsverfahren |
| US6614049B1 (en) | 1999-04-09 | 2003-09-02 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | System LSI chip having a logic part and a memory part |
-
1991
- 1991-03-19 JP JP5453491A patent/JPH04290242A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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