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発明の名称 半導体装置およびその評価方法
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開2007−5761(P2007−5761A)
公開日 平成19年1月11日(2007.1.11)
出願番号 特願2006−40400(P2006−40400)
出願日 平成18年2月17日(2006.2.17)
代理人 【識別番号】100076174
【弁理士】
【氏名又は名称】宮井 暎夫
発明者 中村 紀久子
要約 課題
半導体集積回路装置の解析対象部を含む層を剥離や研磨で表面化することなく、上層から解析対象部を特定し、直接、断面解析可能とする。

解決手段
解析対象部11より上方の第1の配線層に形成された第1の解析用目印パターン12と、第1の配線層より上方の第2の配線層に形成された第2の解析用目印パターン13とを備える。第1および第2の解析用目印パターンは、共に、平面的に見て、解析対象部内にある解析対象箇所を通る直線に平行する直線を一辺とする。また、第1および第2の解析用目印パターンの各一辺側が少なくとも解析対象部と重複するように、第1および第2の解析用目印パターンが解析対象部と部分的に重複している。第1および第2の解析用目印パターンは、平面的に見て、解析対象部に対して互いに他の解析用目印パターンとは反対の方向に、解析対象部とは重複しない領域まで延伸して形成されている。
特許請求の範囲
【請求項1】
基板上に存在する解析対象部内にある解析対象箇所を解析するための半導体装置であって、
前記解析対象部より上方の第1の配線層に形成された第1の解析用目印パターンと、前記第1の配線層より上方の第2の配線層に形成された第2の解析用目印パターンとを備え、
前記第1および第2の解析用目印パターンは、共に、平面的に見て、前記解析対象部内にある解析対象箇所を通る直線に平行する直線を一辺とするとともに、前記第1および第2の解析用目印パターンの前記各一辺側が少なくとも前記解析対象部と重複するように、前記第1および第2の解析用目印パターンが前記解析対象部と部分的に重複し、
前記第1および第2の解析用目印パターンは、平面的に見て、前記解析対象部に対して互いに他の解析用目印パターンとは反対の方向に、前記解析対象部とは重複しない領域まで延伸して形成されていることを特徴とする半導体装置。
【請求項2】
前記第1および第2の解析用目印パターンは、共に、平面的に見て、前記解析対象部内にある解析対象箇所を通る直線の直上上方を含むように、互いに重複している請求項1記載の半導体装置。
【請求項3】
前記第1および第2の解析用目印パターンは、共に、平面的に見て、前記解析対象部内にある解析対象箇所を通る直線の直上上方を含まないように、互いに離間している請求項1記載の半導体装置。
【請求項4】
基板上に存在する解析対象部内にある解析対象箇所を解析するための半導体装置であって、
前記解析対象部より上方の第1の配線層に形成された第1の解析用目印パターンと、前記第1の配線層より上方の第2の配線層に形成された第2の解析用目印パターンとを備え、
前記第1および第2の解析用目印パターンのそれぞれは、平面的に見て、前記解析対象部内にある解析対象箇所の直上を含む第1の方向に延びる第1辺と、前記第1の方向と直交する第2の方向に延びる第2辺とを有し、
前記第1および第2の解析用目印パターンのそれぞれにおける前記第1辺と前記第2辺との交点は前記解析対象部の直上に位置し、
前記第1および第2の解析用目印パターンのそれぞれは、平面的に見て、前記解析対象部内にある解析対象箇所の直上を含む領域で直交する第1辺と第2辺とを有し、
前記第1および第2の解析用目印パターンのそれぞれにおける前記第1辺どうしおよび前記第2辺どうしは、共に、平面的に見て、前記解析対象部に対して互いに他の解析用目印パターンとは反対の方向に、前記解析対象部とは重複しない領域まで延伸して形成されていることを特徴とする半導体装置。
【請求項5】
平面的に見て、前記第1の解析用目印パターンの前記第1辺、前記第2辺および前記解析対象部内にある解析対象箇所で囲まれる領域と、前記第2の解析用目印パターンの前記第1辺、前記第2辺および前記解析対象部内にある解析対象箇所で囲まれる領域とは部分的に重なっている請求項4記載の半導体装置。
【請求項6】
平面的に見て、前記第1の解析用目印パターンの前記第1辺、前記第2辺および前記解析対象部内にある解析対象箇所で囲まれる領域と、前記第2の解析用目印パターンの前記第1辺、前記第2辺および前記解析対象部内にある解析対象箇所で囲まれる領域とは離間している請求項4記載の半導体装置。
【請求項7】
前記第1および第2の解析用目印パターンのうち少なくともいずれか一方は、前記基板と電気的に接続する電流経路を有する請求項1,2,3,4,5または6記載の半導体装置。
【請求項8】
前記第2の解析用目印パターンは、最上層配線で形成されている請求項1,2,3,4,5,6または7記載の半導体装置。
【請求項9】
前記第1および第2の解析用目印パターンは、前記基板上に形成された半導体集積回路の配線層を用いて形成されている請求項1,2,3,4,5,6,7または8記載の半導体装置。
【請求項10】
請求項2または5記載の半導体装置を解析する半導体装置の評価方法であって、
前記第1の解析用目印パターンが前記解析対象部とは重複しない領域まで延伸している側か、あるいは前記第2の解析用目印パターンが前記解析対象部とは重複しない領域まで延伸している側のいずれか一方から、前記解析対象部内にある解析対象箇所を通る直線に平行してFIB解析法を用いて断面研磨し、
前記断面に、前記解析対象部、前記第1の解析用目印パターンおよび前記第2の解析用目印パターンのいずれもが現れた状態で前記断面研磨を停止して、前記断面上に前記解析対象箇所を露出し、解析することを特徴とする半導体装置の評価方法。
【請求項11】
請求項3または6記載の半導体装置を解析する半導体装置の評価方法であって、
前記第1の解析用目印パターンが前記解析対象部とは重複しない領域まで延伸している側か、あるいは前記第2の解析用目印パターンが前記解析対象部とは重複しない領域まで延伸している側のいずれか一方から、前記解析対象部内にある解析対象箇所を通る直線に平行してFIB解析法を用いて断面研磨し、
前記断面に、前記解析対象部のみが現れている状態で前記断面研磨を停止して、前記断面上に前記解析対象箇所を露出し、解析することを特徴とする半導体装置の評価方法。
【請求項12】
前記断面上に前記解析対象箇所が露出した状態において、前記第1および第2の解析用目印パターンのうち少なくともいずれか一方は、前記基板と電気的に接続する電流経路を有している請求項10または11記載の半導体装置の評価方法。
【請求項13】
基板上に存在する解析対象部内にある解析対象箇所を解析するための半導体装置であって、
前記解析対象部よりも上方の3層以上の互いに異なる配線層の各々に形成された複数の解析用目印パターンを備え、
前記複数の解析用目印パターンは、いずれも、平面的に見て、前記解析対象部内にある解析対象箇所を通る直線に平行する直線を一辺とするとともに、前記複数の解析用目印パターンの前記各一辺側が少なくとも前記解析対象部内と重複するように、前記複数の解析用目印パターンが前記解析対象部と部分的に重複し、
前記複数の解析用目印パターンのうちの近接する一対の解析用目印パターンは、平面的に見て、前記解析対象部に対して互いに他の解析用目印パターンとは反対の方向に、前記解析対象部とは重複しない領域まで延伸して形成されていることを特徴とする半導体装置。
【請求項14】
請求項13記載の半導体装置を解析する半導体装置の評価方法であって、
前記解析対象部内にある解析対象箇所を通る直線に平行してFIB解析法を用いて断面研磨し、
前記断面に、前記解析対象部および前記複数の解析用目印パターンのいずれもが現れた状態で前記断面研磨を停止して、前記断面上に前記解析対象箇所を露出し、解析することを特徴とする半導体装置の評価方法。
【請求項15】
基板上に存在する解析対象部内にある解析対象箇所を解析するための半導体装置であって、
前記解析対象部と同じ層または下方の層に形成された解析用目印パターンを備え、
前記解析用目印パターンは、平面的に見て、前記解析対象部内にある解析対象箇所を含む直線の延長線上に、その一辺が沿うように形成されていることを特徴とする半導体装置。
【請求項16】
請求項15記載の半導体装置を解析する半導体装置の評価方法であって、
前記半導体装置を表面剥離して前記解析対象部内にある解析対象箇所を露出すると共に、前記解析用目印パターンにおける前記一辺を検出可能な状態とする半導体装置の評価方法。
発明の詳細な説明
【技術分野】
【0001】
本発明は、半導体プロセスなどを評価するための半導体装置とそれを用いた半導体装置の評価方法に関するものである。
【背景技術】
【0002】
半導体集積回路装置の製造プロセスにおいて、下層にある解析対象部を解析する際には、上層を薬液により剥離して下層にある解析対象部の上面を表面化したのちに、FIB(Focused Ion Beam)解析によりその断面形状を露出させて行う。
【0003】
以下、従来の断面形状評価方法を、図37、図38を参照しながら説明する。
【0004】
図37は、半導体基板0上に形成された半導体装置の断面図である。例えば解析対象部がゲート1であった場合、上層の配線層3,5,7、コンタクト2、ヴィア4,6、層間膜8、保護膜9を周知の化学的に薬液で順次剥離、または物理的に順次研磨することによりゲート上面を表面化した後、FIB解析により断面形状を評価していた。
【0005】
図38は、半導体基板0上に形成された半導体装置の断面図である。例えば解析対象部がゲート261のPN境界部262での断線であった場合、表面剥離によりゲート上面を露出した後、SEM解析により形状を評価していた。
【特許文献1】特開平6−232281号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
しかしながら、上記の従来技術では剥離や研磨することにより評価部にダメージを与えることがあり、評価断面の形状が製造プロセス中に発生したのか、あるいは剥離や研磨することにより発生したものかの区別が難しいことが多い。また、半導体集積回路装置は微細化するとともに配線層が増加し下層の評価部を表面化するのに剥離および研磨する工程が増加し、評価部へのダメージも増大する。
【0007】
したがって、本発明の目的は、上記課題に鑑みてなされたものであり、半導体集積回路装置の解析対象部を含む層を剥離や研磨で表面化することなく、上層から解析対象部を特定でき、直接断面解析できる半導体装置およびその評価方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0008】
上記課題を解決するために、本発明の請求項1記載の半導体装置は、基板上に存在する解析対象部内にある解析対象箇所を解析するための半導体装置であって、前記解析対象部より上方の第1の配線層に形成された第1の解析用目印パターンと、前記第1の配線層より上方の第2の配線層に形成された第2の解析用目印パターンとを備え、前記第1および第2の解析用目印パターンは、共に、平面的に見て、前記解析対象部内にある解析対象箇所を通る直線に平行する直線を一辺とするとともに、前記第1および第2の解析用目印パターンの前記各一辺側が少なくとも前記解析対象部と重複するように、前記第1および第2の解析用目印パターンが前記解析対象部と部分的に重複し、前記第1および第2の解析用目印パターンは、平面的に見て、前記解析対象部に対して互いに他の解析用目印パターンとは反対の方向に、前記解析対象部とは重複しない領域まで延伸して形成されている。
【0009】
請求項2記載の半導体装置は、請求項1記載の半導体装置において、前記第1および第2の解析用目印パターンは、共に、平面的に見て、前記解析対象部内にある解析対象箇所を通る直線の直上上方を含むように、互いに重複している。
【0010】
請求項3記載の半導体装置は、請求項1記載の半導体装置において、前記第1および第2の解析用目印パターンは、共に、平面的に見て、前記解析対象部内にある解析対象箇所を通る直線の直上上方を含まないように、互いに離間している。
【0011】
請求項4記載の半導体装置は、基板上に存在する解析対象部内にある解析対象箇所を解析するための半導体装置であって、前記解析対象部より上方の第1の配線層に形成された第1の解析用目印パターンと、前記第1の配線層より上方の第2の配線層に形成された第2の解析用目印パターンとを備え、前記第1および第2の解析用目印パターンのそれぞれは、平面的に見て、前記解析対象部内にある解析対象箇所の直上を含む第1の方向に延びる第1辺と、前記第1の方向と直交する第2の方向に延びる第2辺とを有し、前記第1および第2の解析用目印パターンのそれぞれにおける前記第1辺と前記第2辺との交点は前記解析対象部の直上に位置し、前記第1および第2の解析用目印パターンのそれぞれにおける前記第1辺どうしおよび前記第2辺どうしは、共に、平面的に見て、前記解析対象部に対して互いに他の解析用目印パターンとは反対の方向に、前記解析対象部とは重複しない領域まで延伸して形成されている。
【0012】
請求項5記載の半導体装置は、請求項4記載の半導体装置において、平面的に見て、前記第1の解析用目印パターンの前記第1辺、前記第2辺および前記解析対象部内にある解析対象箇所で囲まれる領域と、前記第2の解析用目印パターンの前記第1辺、前記第2辺および前記解析対象部内にある解析対象箇所で囲まれる領域とは部分的に重なっている。
【0013】
請求項6記載の半導体装置は、請求項4記載の半導体装置において、平面的に見て、前記第1の解析用目印パターンの前記第1辺、前記第2辺および前記解析対象部内にある解析対象箇所で囲まれる領域と、前記第2の解析用目印パターンの前記第1辺、前記第2辺および前記解析対象部内にある解析対象箇所で囲まれる領域とは離間している。
【0014】
請求項7記載の半導体装置は、請求項1,2,3,4,5または6記載の半導体装置において、前記第1および第2の解析用目印パターンのうち少なくともいずれか一方は、前記基板と電気的に接続する電流経路を有する。
【0015】
請求項8記載の半導体装置は、請求項1,2,3,4,5,6または7記載の半導体装置において、前記第2の解析用目印パターンは、最上層配線で形成されている。
【0016】
請求項9記載の半導体装置は、請求項1,2,3,4,5,6,7または8記載の半導体装置において、前記第1および第2の解析用目印パターンは、前記基板上に形成された半導体集積回路の配線層を用いて形成されている。
【0017】
請求項10記載の半導体装置の評価方法は、請求項2または5記載の半導体装置を解析する半導体装置の評価方法であって、前記第1の解析用目印パターンが前記解析対象部とは重複しない領域まで延伸している側か、あるいは前記第2の解析用目印パターンが前記解析対象部とは重複しない領域まで延伸している側のいずれか一方から、前記解析対象部内にある解析対象箇所を通る直線に平行してFIB解析法を用いて断面研磨し、前記断面に、前記解析対象部、前記第1の解析用目印パターンおよび前記第2の解析用目印パターンのいずれもが現れた状態で前記断面研磨を停止して、前記断面上に前記解析対象箇所を露出し、解析する。
【0018】
請求項11記載の半導体装置の評価方法は、請求項3または6記載の半導体装置を解析する半導体装置の評価方法であって、前記第1の解析用目印パターンが前記解析対象部とは重複しない領域まで延伸している側か、あるいは前記第2の解析用目印パターンが前記解析対象部とは重複しない領域まで延伸している側のいずれか一方から、前記解析対象部内にある解析対象箇所を通る直線に平行してFIB解析法を用いて断面研磨し、前記断面に、前記解析対象部のみが現れている状態で前記断面研磨を停止して、前記断面上に前記解析対象箇所を露出し、解析する。
【0019】
請求項12記載の半導体装置の評価方法は、請求項10または11記載の半導体装置の評価方法において、前記断面上に前記解析対象箇所が露出した状態において、前記第1および第2の解析用目印パターンのうち少なくともいずれか一方は、前記基板と電気的に接続する電流経路を有している。
【0020】
請求項13記載の半導体装置は、基板上に存在する解析対象部内にある解析対象箇所を解析するための半導体装置であって、前記解析対象部よりも上方の3層以上の互いに異なる配線層の各々に形成された複数の解析用目印パターンを備え、前記複数の解析用目印パターンは、いずれも、平面的に見て、前記解析対象部内にある解析対象箇所を通る直線に平行する直線を一辺とするとともに、前記複数の解析用目印パターンの前記各一辺側が少なくとも前記解析対象部内と重複するように、前記複数の解析用目印パターンが前記解析対象部と部分的に重複し、前記複数の解析用目印パターンのうちの近接する一対の解析用目印パターンは、平面的に見て、前記解析対象部に対して互いに他の解析用目印パターンとは反対の方向に、前記解析対象部とは重複しない領域まで延伸して形成されている。
【0021】
請求項14記載の半導体装置の評価方法は、請求項13記載の半導体装置を解析する半導体装置の評価方法であって、前記解析対象部内にある解析対象箇所を通る直線に平行してFIB解析法を用いて断面研磨し、前記断面に、前記解析対象部および前記複数の解析用目印パターンのいずれもが現れた状態で前記断面研磨を停止して、前記断面上に前記解析対象箇所を露出し、解析する。
【0022】
請求項15記載の半導体装置は、基板上に存在する解析対象部内にある解析対象箇所を解析するための半導体装置であって、前記解析対象部と同じ層または下方の層に形成された解析用目印パターンを備え、前記解析用目印パターンは、平面的に見て、前記解析対象部内にある解析対象箇所を含む直線の延長線上に、その一辺が沿うように形成されている。
【0023】
請求項16記載の半導体装置の評価方法は、請求項15記載の半導体装置を解析する半導体装置の評価方法であって、前記半導体装置を表面剥離して前記解析対象部内にある解析対象箇所を露出すると共に、前記解析用目印パターンにおける前記一辺を検出可能な状態とする。
【発明の効果】
【0024】
本発明の請求項1記載の半導体装置によれば、第1および第2の解析用目印パターンは、共に、平面的に見て、解析対象部内にある解析対象箇所を通る直線に平行する直線を一辺とするとともに、第1および第2の解析用目印パターンの各一辺側が少なくとも解析対象部と重複するように、第1および第2の解析用目印パターンが解析対象部と部分的に重複し、第1および第2の解析用目印パターンは、平面的に見て、解析対象部に対して互いに他の解析用目印パターンとは反対の方向に、解析対象部とは重複しない領域まで延伸して形成されているので、半導体集積回路装置の解析対象部を含む層を剥離や研磨で表面化する必要なく上層から解析対象部内にある解析対象箇所を特定でき、直接断面解析することが可能となる。この際、解析対象箇所を通る直線の断面形状は、第1および第2の解析用目印パターンの状態によって、その位置を正確に求めることができる。
【0025】
請求項2では、請求項1記載の半導体装置において、第1および第2の解析用目印パターンは、共に、平面的に見て、解析対象部内にある解析対象箇所を通る直線の直上上方を含むように、互いに重複していることが好ましい。この場合、解析対象箇所を通る直線の断面形状は、第1および第2の解析用目印パターンが同時に表面化している状態によって、その位置を正確に求めることができる。
【0026】
請求項3では、請求項1記載の半導体装置において、第1および第2の解析用目印パターンは、共に、平面的に見て、解析対象部内にある解析対象箇所を通る直線の直上上方を含まないように、互いに離間していることが好ましい。この場合、解析対象箇所を通る直線の断面形状は、第1および第2の解析用目印パターンのいずれもが表面化していない状態によって、その位置を正確に求めることができる。
【0027】
本発明の請求項4記載の半導体装置によれば、第1および第2の解析用目印パターンのそれぞれは、平面的に見て、解析対象部内にある解析対象箇所の直上を含む第1の方向に延びる第1辺と、第1の方向と直交する第2の方向に延びる第2辺とを有し、第1および第2の解析用目印パターンのそれぞれにおける第1辺と第2辺との交点は解析対象部の直上に位置し、第1および第2の解析用目印パターンのそれぞれにおける第1辺どうしおよび第2辺どうしは、共に、平面的に見て、解析対象部に対して互いに他の解析用目印パターンとは反対の方向に、解析対象部とは重複しない領域まで延伸して形成されているので、半導体集積回路装置の解析対象部を含む層を剥離や研磨で表面化する必要なく上層から解析対象部内にある解析対象箇所を特定でき、直接断面解析することが可能となる。この際、解析対象箇所を通る直線の断面形状は、第1および第2の解析用目印パターンの状態によって、その位置を正確に求めることができる。また、第1および第2の解析用目印パターンのそれぞれの第1辺および第2辺の位置によって、解析対象部内にある解析対象箇所を2方向から特定でき、さらにその位置を正確に求めることができる。
【0028】
請求項5では、請求項4記載の半導体装置において、平面的に見て、第1の解析用目印パターンの第1辺、第2辺および解析対象部内にある解析対象箇所で囲まれる領域と、第2の解析用目印パターンの第1辺、第2辺および解析対象部内にある解析対象箇所で囲まれる領域とは部分的に重なっていることが好ましい。この場合、解析対象箇所を通る直線の断面形状は、第1および第2の解析用目印パターンが同時に表面化している状態によって、その位置を正確に求めることができる。
【0029】
請求項6では、請求項4記載の半導体装置において、平面的に見て、第1の解析用目印パターンの第1辺、第2辺および解析対象部内にある解析対象箇所で囲まれる領域と、第2の解析用目印パターンの第1辺、第2辺および解析対象部内にある解析対象箇所で囲まれる領域とは離間していることが好ましい。この場合、解析対象箇所を通る直線の断面形状は、第1および第2の解析用目印パターンのいずれもが表面化していない状態によって、その位置を正確に求めることができる。
【0030】
請求項7では、請求項1,2,3,4,5または6記載の半導体装置において、第1および第2の解析用目印パターンのうち少なくともいずれか一方は、基板と電気的に接続する電流経路を有することが好ましい。FIB解析中に第1および第2の解析用目印パターンがチャージアップして発する光が断面観察を妨げることを阻止することが可能になる。
【0031】
請求項8では、請求項1,2,3,4,5、6または7記載の半導体装置において、第2の解析用目印パターンは、最上層配線で形成されていることが好ましい。剥離や研磨をせずに、解析対象部を特定できる。
【0032】
請求項9では、請求項1,2,3,4,5,6,7または8記載の半導体装置において、第1および第2の解析用目印パターンは、基板上に形成された半導体集積回路の配線層を用いて形成されていることが好ましい。
【0033】
本発明の請求項10記載の半導体装置の評価方法によれば、請求項2または5記載の半導体装置を解析する半導体装置の評価方法であって、第1の解析用目印パターンが解析対象部とは重複しない領域まで延伸している側か、あるいは第2の解析用目印パターンが解析対象部とは重複しない領域まで延伸している側のいずれか一方から、解析対象部内にある解析対象箇所を通る直線に平行してFIB解析法を用いて断面研磨し、断面に、解析対象部、第1の解析用目印パターンおよび第2の解析用目印パターンのいずれもが現れた状態で断面研磨を停止して、断面上に解析対象箇所を露出し、解析するので、請求項2または5記載の半導体装置において、解析対象箇所を正確に求めることができる。
【0034】
本発明の請求項11記載の半導体装置の評価方法によれば、請求項3または6記載の半導体装置を解析する半導体装置の評価方法であって、第1の解析用目印パターンが解析対象部とは重複しない領域まで延伸している側か、あるいは第2の解析用目印パターンが解析対象部とは重複しない領域まで延伸している側のいずれか一方から、解析対象部内にある解析対象箇所を通る直線に平行してFIB解析法を用いて断面研磨し、断面に、解析対象部のみが現れている状態で断面研磨を停止して、断面上に解析対象箇所を露出し、解析するので、請求項3または6記載の半導体装置において、解析対象箇所を正確に求めることができる。
【0035】
請求項12では、請求項10または11記載の半導体装置の評価方法において、断面上に解析対象箇所が露出した状態において、第1および第2の解析用目印パターンのうち少なくともいずれか一方は、基板と電気的に接続する電流経路を有していることが好ましい。FIB解析中に第1および第2の解析用目印パターンがチャージアップして発する光が断面観察を妨げることを阻止することが可能になる。
【0036】
本発明の請求項13記載の半導体装置によれば、複数の解析用目印パターンは、いずれも、平面的に見て、解析対象部内にある解析対象箇所を通る直線に平行する直線を一辺とするとともに、複数の解析用目印パターンの各一辺側が少なくとも解析対象部内と重複するように、複数の解析用目印パターンが解析対象部と部分的に重複し、複数の解析用目印パターンのうちの近接する一対の解析用目印パターンは、平面的に見て、解析対象部に対して互いに他の解析用目印パターンとは反対の方向に、解析対象部とは重複しない領域まで延伸して形成されているので、請求項1及び4と同様に半導体集積回路装置の解析対象部を含む層を剥離や研磨で表面化する必要なく上層から解析対象部内にある解析対象箇所を特定でき、直接断面解析することが可能となる。この場合、解析用目印パターンを配置する配線層数が多いほど基板に対する垂直性の判断が容易で垂直性の精度が高くなる。
【0037】
本発明の請求項14記載の半導体装置の評価方法によれば、請求項13記載の半導体装置を解析する半導体装置の評価方法であって、解析対象部内にある解析対象箇所を通る直線に平行してFIB解析法を用いて断面研磨し、断面に、解析対象部および複数の解析用目印パターンのいずれもが現れた状態で断面研磨を停止して、断面上に解析対象箇所を露出し、解析するので、請求項13記載の半導体装置において、解析対象箇所を正確に求めることができる。
【0038】
本発明の請求項15記載の半導体装置によれば、解析対象部と同じ層または下方の層に形成された解析用目印パターンを備え、解析用目印パターンは、平面的に見て、解析対象部内にある解析対象箇所を含む直線の延長線上に、その一辺が沿うように形成されているので、平面的に見て、解析対象部と解析用目印パターンが同時に表面化している状態によって、解析対象部内にある解析対象箇所の位置を正確に求めることができる。
【0039】
本発明の請求項16記載の半導体装置の評価方法によれば、請求項15記載の半導体装置を解析する半導体装置の評価方法であって、半導体装置を表面剥離して解析対象部内にある解析対象箇所を露出すると共に、解析用目印パターンにおける一辺を検出可能な状態とするので、解析対象部内にある解析対象箇所を露出するように表面剥離することにより、表面化した解析用目印パターンの一辺に基づいて解析対象箇所を正確に求めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0040】
以下、本発明の実施の形態について図を参照しながら詳細に説明する。
(第1の実施形態)
本発明の第1の実施形態を図1〜図7に基づいて説明する。図1は、本発明の第1の実施形態に係る半導体装置の構成を示す平面図である。ここでは解析対象部がゲートであり、解析用目印パターンが解析対象部上で重複している場合の例を示している。
【0041】
半導体装置は、解析対象部11より上方の第1の配線層に形成された第1の解析用目印パターン12と、第1の配線層より上方の第2の配線層に形成された第2の解析用目印パターン13とを備えている。第1および第2の解析用目印パターン12,13は、共に、平面的に見て、解析対象部11内にある解析対象箇所を通る直線に平行する直線を一辺とする。第1および第2の解析用目印パターン12,13の各一辺側が少なくとも解析対象部11と重複するように、第1および第2の解析用目印パターン12,13が解析対象部11と部分的に重複し、第1および第2の解析用目印パターン12,13は、平面的に見て、解析対象部11に対して互いに他の解析用目印パターンとは反対の方向に、解析対象部11とは重複しない領域まで延伸して形成されている。また、第1および第2の解析用目印パターン12,13は、共に、平面的に見て、解析対象部11内にある解析対象箇所を通る直線の直上上方を含むように、互いに重複している。
【0042】
本実施形態ではゲートの中心線16の断面形状の評価を行うことを目的としており、図2に示すように、解析対象部であるゲート11の上層に解析用目印パターンとなる第1配線層12および第2配線層13を部分的に重複して配置している。
【0043】
次に、図1の紙面右側からFIB断面解析を行う場合について、図3から図7を参照しながら説明する。
【0044】
図3はFIBによる断面研磨を進め、図1の線分14の右側が削り取り去られた状態で、右側から断面形状を観察した断面構造図である。ここで、0は半導体基板、図3の第1配線層12は図1の第1配線層12の断面像である。
【0045】
図4はさらにFIB断面研磨を進め、図1の線分15まで到達した状態での断面構造図である。ここで、新たに表示されている図4のゲート11は図1のゲート11の断面像である。
【0046】
図5はさらにFIB断面研磨を進め、図1の線分16まで到達した状態での断面構造図である。ここで、新たに表示されている図5の第2配線層13は図1の第2配線層13の断面像である。
【0047】
図6はさらにFIB断面研磨を進め、図1の線分17まで到達した状態での断面構造図である。ここでは、ゲート11および第2配線層13は表示されているが、第1配線層12はFIB研磨で完全に無くなり、表示されていない。
【0048】
図7はさらにFIB断面研磨を進め、図1の線分18まで到達した状態での断面構造図である。ここでは、第2配線層13は表示されているが、新たにゲート11がFIB断面研磨で完全に無くなり、表示されていない。
【0049】
つまり、本実施形態で目的としている図1のゲートの中心線である線分16の断面形状は、図5に示す、ゲート11が表示されているとともに、解析用目印パターンの第1配線層12および第2配線層13が同時に表面化している状態によって、その位置を正確に求められることになる。
【0050】
また、図1における線分19の断面形状を図2に示す。図2からわかるように、第1配線層12と第2配線層13が重複する領域54で図5の断面形状を観察することができる。
【0051】
したがって、第1配線層12と第2配線層13のマスクパターンを変更することによって、重複領域54の幅を目的に応じて調整することが可能である。
【0052】
さらに、図1に示すように、第1配線層12に電気的に接続する第1配線71,72および第2配線層13に電気的に接続する第2配線73,74を設けて、解析用目印パターンと半導体基板とを電気的に接続すれば、FIB解析中に第1配線層12および第2配線層13がチャージアップして発する光が断面観察を妨げることを阻止することが可能になる。これらの第1配線71,72および第2配線73,74はそれぞれ半導体装置の左右両側に設けているが、かならずしも半導体装置の左右両側に設ける必要はなく、FIB解析を進行させる方向に合わせていずれか一方に設けてもなんら問題はない。以上のようなチャージアップ防止策を施せば、断面解析がさらに容易かつ正確に行えるようになる。
(第2の実施形態)
本発明の第2の実施形態を図8〜図14に基づいて説明する。図8は、本発明の第2の実施形態に係る半導体装置の構成を示す平面図である。ここでは解析対象部がゲートであり、解析用目印パターンが解析対象部上で離間している場合の例を示している。
【0053】
半導体装置は、第1の実施形態と同様に、解析対象部31より上方の第1の配線層に形成された第1の解析用目印パターン32と、第1の配線層より上方の第2の配線層に形成された第2の解析用目印パターン33とを備えている。また、第1および第2の解析用目印パターン32,33は、共に、平面的に見て、解析対象部31内にある解析対象箇所を通る直線の直上上方を含まないように、互いに離間している。
【0054】
本実施形態ではゲートの中心線36の断面形状の評価を行うことを目的としており、図8に示すように、解析対象部であるゲート31の上層に解析用目印パターンとなる第1配線層32および第2配線層33を離間して配置している。
【0055】
次に、図8の紙面右側からFIB断面解析を行う場合について、図10から図14を参照しながら説明する。
【0056】
図10はFIBによる断面研磨を進め、図8の線分34の右側が削り取り去られた状態で、右側から断面形状を観察した断面構造図である。ここで、0は半導体基板、図10の第1配線層32は図8の第1配線層32の断面像である。
【0057】
図11はさらにFIB断面研磨を進め、図8の線分35まで到達した状態での断面構造図である。ここで、新たに表示されている図11のゲート31は図8のゲート31の断面像である。
【0058】
図12はさらにFIB断面研磨を進め、図8の線分36まで到達した状態での断面構造図である。ここでは、ゲート31は表示されているが、第1配線層32はFIB研磨で完全に無くなり、表示されていない。
【0059】
図13はさらにFIB断面研磨を進め、図8の線分37まで到達した状態での断面構造図である。ここで、新たに表示されている図13の第2配線層33は図8の第2配線層33の断面像である。
【0060】
図14はさらにFIB断面研磨を進め、図8の線分38まで到達した状態での断面構造図である。ここでは、第2配線層33は表示されているが、ゲート31はFIB研磨で完全に無くなり、表示されていない。
【0061】
つまり、本実施形態で目的としている図8のゲートの中心線である線分36の断面形状は、図12に示す、ゲート31のみが表示され、解析用目印パターンの第1配線層32および第2配線層33のいずれもが表面化していない状態によって、その位置を正確に求められることになる。
【0062】
また、図8における線分39の断面形状を図9に示す。図9からわかるように、第1配線層32と第2配線層33が離間する領域64で図12の断面形状を観察することができる。したがって、第1配線層32と第2配線層33のマスクパターンを変更することによって、離間領域64の幅を目的に応じて調整することが可能である。
【0063】
さらに、図8に示すように、第1配線層32に電気的に接続する第1配線75,76および第2配線層33に電気的に接続する第2配線77,78を設けて、解析用目印パターンと半導体基板とを電気的に接続すれば、FIB解析中に第1配線層32および第2配線層33がチャージアップして発する光が断面観察を妨げることを阻止することが可能になる。これらの第1配線75,76および第2配線77,78はそれぞれ半導体装置の左右両側に設けているが、かならずしも半導体装置の左右両側に設ける必要はなく、FIB解析を進行させる方向に合わせていずれか一方に設けてもなんら問題はない。以上のようなチャージアップ防止策を施せば、断面解析がさらに容易かつ正確に行えるようになる。
(第3の実施形態)
本発明の第3の実施形態を図15および図16に基づいて説明する。
【0064】
微細化が進み、解析対象部の水平方向における幅が狭くなり、FIB解析精度の向上が求められると、FIB解析時の断面の垂直性が非常に重要になってくる。そこで、本実施形態においては、第1および第2の実施形態において説明した、解析対象部の解析したい位置を正確に求める手法において、さらに解析対象部の断面の基板に対する垂直性を向上する方法について説明する。
【0065】
図15は、本発明の第3の実施形態に係る半導体装置の構成を示す平面図である。ここでは解析対象部がゲートであり、解析用目印パターンが解析対象部上で重複している場合の例を示している。
【0066】
本実施形態ではゲートの中心線99の断面形状の評価を行うことを目的としており、図15に示すように、解析対象部であるゲート81の上層に第1配線層82〜第6配線層87を部分的に重複して配置している。ここで、第1、第3および第5の各配線層は平面的に見て同一位置に重なって配置され、第2、第4および第6の各配線層は平面的に見て同一位置に重なって配置されている。
【0067】
図15における線分88の断面形状を図16に示す。図16からわかるように、第1、第3および第5の各配線層82,84,86は、図15の第1、第3および第5の各配線層82,84,86に対応しており、第2、第4および第6の各配線層83,85,87は、図15の第2、第4および第6の各配線層83,85,87に対応している。
【0068】
例えば図16において、第1の実施形態のように、解析用目印パターンが第1配線層82および第2配線層83のみであると、解析対象ゲート81の断面を観察する場合、断面観察面が線分99に沿っていても線分100に沿っていても解析対象ゲート81は所望の位置で観察できる。
【0069】
しかしながら、断面観察面が線分99に沿っているか線分100に沿っているかの差を認識することは困難である。つまり、解析対象ゲート81を基板に対してほぼ垂直な断面で観察できているかどうかを知ることは困難である。
【0070】
しかし解析用目印パターンとして、さらに上層の第3配線層84〜第6配線層87を追加すると、もし、断面観察面が線分100に沿っていた場合、観察面に第5配線層86が表示されず、解析対象ゲート81の観察そのものは可能であるが、この観察面が基板に対してほぼ垂直にはなっていないことが分かる。
【0071】
したがって、より高精度の観察を望む場合には、FIBの断面研磨条件を修正して新たな半導体装置の断面を研磨することで、全配線層が表示される断面を求めることが望ましい。
【0072】
なお、本実施形態の説明では第6配線層まで利用する場合について説明したが、これに限定されるものではなく、評価する半導体プロセスにおいて使用される配線層数を最大として、必要な配線層数を適宜決定して使用すれば良い。
【0073】
勿論、解析用目印パターンを配置する配線層数が多いほど基板に対する垂直性の判断が容易で垂直性の精度が高くなることは言うまでもない。
【0074】
また、解析パターンが重複する領域が狭くなるほど解析用目印パターンの基板に対する垂直性の判断が容易で垂直性の精度が高くなる。
【0075】
また、第2の実施形態を基本とする解析用目印パターンが離間している場合には、上記の重複している場合と全く逆の構成、すなわち解析対象ゲート以外に配線層が全く表示されないときが最も垂直性の精度が高い状態を表しており、この相違点を考慮すれば上記の重複している場合と同様の判断手順で垂直性を評価できる。
(第4の実施形態)
本発明の第4の実施形態を図17〜図19に基づいて説明する。
【0076】
SRAM(Static Random Access Memory)に本解析用目印パターンを適用した実施形態について説明する。
【0077】
図17はSRAMの基本パターンの平面図であり、活性領域101およびゲート102を基本として、SRAMの最小繰り返し単位の領域103を示している。
【0078】
ここで、線分110のゲートの断面形状を観察する場合、図18の第1配線層104に解析用目印パターン105を配置し、図19の第2配線層106に解析用目印パターン107を配置する。
【0079】
第2配線層が最上層配線層である場合は剥離や研磨せず、解析用目印パターン107を目印として解析断面の上側または下側からFIB解析を行う。
【0080】
第1の実施形態のように、解析用目印パターン105,107を重複して配置した場合には、ゲート102が図1のゲート11に、解析用目印パターン105が図1の第1配線層12に、解析用目印パターン106が図1の第2配線層13にそれぞれ相当する。したがって、解析断面は図5の解析断面が観察された場合にゲートの所望の断面110が観察できることになる。
【0081】
また、第2の実施形態のように、解析用目印パターン105,107を離間して配置した場合には、ゲート102が図8のゲート31に、解析用目印パターン105が図8の第1配線層32に、解析用目印パターン106が図8の第2配線層33にそれぞれ相当する。したがって、解析断面は図12の解析断面が観察された場合にゲートの所望の断面110が観察できることになる。
【0082】
また、第3の実施形態において説明したように、解析用目印パターン105,107のさらに上層に、複数層の解析用目印パターンを積層すれば、FIB解析断面の基板に対する垂直性が向上する。
(第5の実施形態)
本発明の第5の実施形態を図20〜図26に基づいて説明する。図20は、本発明の第5の実施形態に係る半導体装置の構成を示す平面図である。ここでは解析対象部がコンタクトであり、解析用目印パターンが解析対象部上で重複している場合の例を示している。
【0083】
半導体装置は、解析対象部201より上方の第1の配線層に形成された第1の解析用目印パターン202と、第1の配線層より上方の第2の配線層に形成された第2の解析用目印パターン203とを備えている。第1および第2の解析用目印パターン202,203は、共に、平面的に見て、解析対象部201の中心部を含む領域を囲む直交する2辺を持つ。すなわち、第1および第2の解析用目印パターン202,203のそれぞれは、第1の方向に延びる第1辺と、第1の方向と直交する第2の方向に延びる第2辺とを有し、第1辺と第2辺との交点は解析対象部201の直上に位置する。第1および第2の解析用目印パターン202,203の一部が解析対象部201と部分的に重複し、第1および第2の解析用目印パターン202,203は、平面的に見て、解析対象部201に対して4方向に、解析対象部201とは重複しない領域まで延伸して形成されている。すなわち、第1および第2の解析用目印パターン202,203のそれぞれにおける第1辺どうしおよび第2辺どうしが、解析対象部201に対して互いに他の解析用目印パターンとは反対の方向に延伸している。また、第1および第2の解析用目印パターン202,203は、共に、平面的に見て、解析対象部201内にある解析対象箇所を通る直線の直上上方を含むように、互いに重複している。
【0084】
本実施形態ではコンタクトの中心線214の断面形状の評価を行うことを目的としており、図26に示すように、解析対象部であるコンタクト201の上層に解析用目印パターンとなる第1配線層202および第2配線層203を部分的に重複して配置している。
【0085】
次に、図20の紙面右側からFIB断面解析を行う場合について、図21から図25を参照しながら説明する。
【0086】
図21はFIBによる断面研磨を進め、図20の線分212の右側が削り取り去られた状態で、右側から断面形状を観察した断面構造図である。ここで、0は半導体基板、図21の第1配線層202は図20の第1配線層202の断面像である。
【0087】
図22はさらにFIB断面研磨を進め、図20の線分213まで到達した状態での断面構造図である。ここで、新たに表示されている図22のコンタクト201は図20のコンタクト201の断面像である。
【0088】
図23はさらにFIB断面研磨を進め、図20の線分214まで到達した状態での断面構造図である。ここで、新たに表示されている図23の第2配線層203は図20の第2配線層203の断面像である。
【0089】
図24はさらにFIB断面研磨を進め、図20の線分215まで到達した状態での断面構造図である。ここでは、コンタクト201および第2配線層203は表示されているが、第1配線層202はFIB研磨で完全に無くなり、表示されていない。
【0090】
図25はさらにFIB断面研磨を進め、図20の線分216まで到達した状態での断面構造図である。ここでは、第2配線層203は表示されているが、新たにコンタクト201がFIB断面研磨で完全に無くなり、表示されていない。
【0091】
つまり、本実施形態で目的としている図20のコンタクトの中心線である線分214の断面形状は、図23に示す、コンタクト201が表示されているとともに、解析用目印パターンの第1配線層202および第2配線層203が同時に表面化している状態によって、その位置を正確に求められることになる。
【0092】
また、図20における線分217の断面形状を図26に示す。図26からわかるように、第1配線層202と第2配線層203が重複する領域601で図26の断面形状を観察することができる。
【0093】
したがって、第1配線層202と第2配線層203のマスクパターンを変更することによって、重複領域601の幅を目的に応じて調整することが可能である。この場合、第1および第2の解析用目印パターン202,203のそれぞれの第1辺および第2辺の位置によって、解析対象部201内にある解析対象箇所を2方向から特定でき、さらにその位置を正確に求めることができる。
【0094】
さらに、図20に示すように、第1配線層202に電気的に接続する第1配線204,205,206,207および第2配線層203に電気的に接続する第2配線208,209,210,211を設けて、解析用目印パターンと半導体基板とを電気的に接続すれば、FIB解析中に第1配線層202および第2配線層203がチャージアップして発する光が断面観察を妨げることを阻止することが可能になる。これらの第1配線204,205,206,207および第2配線208,209,210,211はそれぞれ半導体装置の4方向に設けているが、かならずしも半導体装置の4方向に設ける必要はなく、FIB解析を進行させる方向に合わせていずれか一方に設けてもなんら問題はない。以上のようなチャージアップ防止策を施せば、断面解析がさらに容易かつ正確に行えるようになる。
(第6の実施形態)
本発明の第6の実施形態を図27〜図33に基づいて説明する。図27は、本発明の第6の実施形態に係る半導体装置の構成を示す平面図である。ここでは解析対象部がコンタクトであり、解析用目印パターンが解析対象部上で離間している場合の例を示している。
【0095】
半導体装置は、第5の実施形態と同様に、解析対象部401より上方の第1の配線層に形成された第1の解析用目印パターン221と、第1の配線層より上方の第2の配線層に形成された第2の解析用目印パターン222とを備えている。また、第1および第2の解析用目印パターン221,222は、共に、平面的に見て、解析対象部401内にある解析対象箇所を通る直線の直上上方を含まないように、互いに離間している。
【0096】
本実施形態ではコンタクトの中心線233の断面形状の評価を行うことを目的としており、図27に示すように、解析対象部であるコンタクト401の上層に解析用目印パターンとなる第1配線層221および第2配線層222を離間して配置している。
【0097】
次に、図27の紙面右側からFIB断面解析を行う場合について、図28から図33を参照しながら説明する。
【0098】
図28はFIBによる断面研磨を進め、図27の線分231の右側が削り取り去られた状態で、右側から断面形状を観察した断面構造図である。ここで、0は半導体基板、図28の第1配線層221は図27の第1配線層221の断面像である。
【0099】
図29はさらにFIB断面研磨を進め、図27の線分232まで到達した状態での断面構造図である。ここで、新たに表示されている図29のコンタクト401は図27のコンタクト401の断面像である。
【0100】
図30はさらにFIB断面研磨を進め、図27の線分233まで到達した状態での断面構造図である。ここでは、コンタクト401は表示されているが、第1配線層221はFIB研磨で完全に無くなり、表示されていない。
【0101】
図31はさらにFIB断面研磨を進め、図27の線分234まで到達した状態での断面構造図である。ここで、新たに表示されている図31の第2配線層222は図27の第2配線層222の断面像である。
【0102】
図32はさらにFIB断面研磨を進め、図27の線分235まで到達した状態での断面構造図である。ここでは、第2配線層222は表示されているが、コンタクト401はFIB研磨で完全に無くなり、表示されていない。
【0103】
つまり、本実施形態で目的としている図27のコンタクトの中心線である線分233の断面形状は、図30に示す、コンタクト401のみが表示され、解析用目印パターンの第1配線層221および第2配線層22のいずれもが表面化していない状態によって、その位置を正確に求められることになる。
【0104】
また、図27における線分236の断面形状を図33に示す。この場合、第1および第2の解析用目印パターン221,222のそれぞれの第1辺および第2辺の位置によって、解析対象部401内にある解析対象箇所を2方向から特定でき、さらにその位置を正確に求めることができる。
【0105】
さらに、図27に示すように、第1配線層221に電気的に接続する第1配線223,224,225,226および第2配線層222に電気的に接続する第2配線227,228,229,230を設けて、解析用目印パターンと半導体基板とを電気的に接続すれば、FIB解析中に第1配線層221および第2配線層222がチャージアップして発する光が断面観察を妨げることを阻止することが可能になる。これらの第1配線223,224,225,226および第2配線227,228,229,230はそれぞれ半導体装置の4方向に設けているが、かならずしも半導体装置の4方向に設ける必要はなく、FIB解析を進行させる方向に合わせていずれか一方に設けてもなんら問題はない。以上のようなチャージアップ防止策を施せば、断面解析がさらに容易かつ正確に行えるようになる。
(第7の実施形態)
本発明の第7の実施形態を図34〜図36に基づいて説明する。図34は、本発明の第7の実施形態に係る半導体装置の構成を示す平面図である。ここでは解析対象部がPN境界を含むゲートであり、解析用目印パターンが解析対象部のPN境界部上で重複している場合の例を示している。
【0106】
本実施形態は第5の実施形態の解析対象部がコンタクトであるのに対してゲートのPN接合部である場合である。半導体装置は、第5の実施形態と同様に、解析対象部241より上方の第1の配線層に形成された第1の解析用目印パターン202と、第1の配線層より上方の第2の配線層に形成された第2の解析用目印パターン203とを備えている。第1および第2の解析用目印パターン202,203は、共に、平面的に見て、解析対象部241のPN境界部243を含む領域を囲む直交する2辺を持つ。第1および第2の解析用目印パターン202,203の一部が解析対象部241のPN境界部243と部分的に重複し、第1および第2の解析用目印パターン202,203は、平面的に見て解析対象部241のPN境界部243に対して4方向に、解析対象部241とは重複しない領域まで延伸して形成されている。また、第1および第2の解析用目印パターン202,203は、共に、平面的に見て、解析対象部241のPN境界部243内にある解析対象箇所を通る直線の直上上方を含むように、互いに重複している。
【0107】
本実施形態ではゲートの中心線242の断面形状の評価を行うことを目的としており、図34に示すように、解析対象部241であるのPN境界部243の上層に解析用目印パターンとなる第1配線層202および第2配線層203を部分的に重複して配置している。
【0108】
紙面右側からFIB断面解析を行う場合については、第5の実施形態と同様である。本実施形態で目的としている図34のゲートの中心線である線分242の断面形状は、図35に示す、ゲート241が表示されているとともに、解析用目印パターンの第1配線層202および第2配線層203が同時に表面化している状態によって、その位置を正確に求められることになる。また、第1配線層202と第2配線層203が重複する領域602で解析対象部のゲート241のPN境界部を観察することができる。ゲートをシリサイドしている場合、断線する不良が発生する課題に対しその断線発生箇所がPN境界部であるのかそうでないのかを第1配線層202と第2配線層203が重複する領域602での発生であるかそうでないのかにより、一断面で判断できる。
【0109】
また、図34のゲート241内にあるPN境界部243を延長した線を一辺とする解析用目印パターン263をゲートと同じ層またはゲートより下層となる活性領域で形成し、配置しておけば、PN境界部243の解析がさらに容易になる。これについて、以下に詳細に説明する。
【0110】
本実施形態において、上記の断面解析方法ではゲート断面を観察した場合に、ゲートに発生したシリサイド形成異常部がPN境界部に位置するのか、あるいはP領域またはN領域に位置するのかについてはわかりやすいが、ゲートの端または中央のいずれかで発生しているのか、あるいはゲートの端でも中央でも発生しているのについてはわかりにくい。
【0111】
この課題については、FIB解析、SEMによる断面観察を紙面右側から細かく進めていけば、断面観察を複数面で行なうことによりシリサイド形成異常部が端から中央にかけてのどの領域で発生しているのか分かるが、この作業には時間がかかり作業工数も増大する。
【0112】
すなわち、図36に示すように、断面解析方法では例えば紙面の右手側から少しずつエッチングして観察することになる。この場合、ゲートの右端から左端に向けてゲートをエッチングしていくので、例えば、右端が表面化した時点から左端が表面化するまで異常部が続けば、(1)、(2)、(3)のような異常領域であることがわかり、右端が表面化した時点からゲートの中ほどまで異常部が続けば、(6)のような異常領域であることがわかる。ゲートの中ほどに異常部がある場合、およびゲートの中ほどから左端まで異常部が続く場合にはそれぞれ(4)、(5)のような異常領域であることがわかる。
【0113】
しかしながら、このようにして異常領域がゲート長方向(図面の左右方向)のどこにあるかを特定する作業はエッチングと観察を繰り返すことになり、作業に時間がかかる。
【0114】
これに対して、解析用目印パターン263をゲートまたは活性領域に配置すれば、表面剥離で解析対象部を含むゲート241を表面化することによりシリサイド異常箇所の発生領域を容易に解析することができる。表面剥離により解析対象のゲート表面が露出した状態では、解析用目印パターン263も表面に露出している。したがって、シリサイド異常発生箇所が解析用目印パターン263のPN境界部を示す一辺の延長線にあれば、PN境界部での異常であると判断でき、それ以外の場合はP領域またはN領域の異常であると判断できる。このように上方から解析を行なう平面解析方法とすることで、上記したゲートのゲート幅方向(図面の上下方向)のどの領域に、またゲート長方向(図面の左右方向)のどの領域に異常領域があるのかを一目で観察することができる。
【産業上の利用可能性】
【0115】
本発明に係る半導体装置およびその評価方法は、半導体集積回路装置の解析対象部を含む層を剥離や研磨で表面化する必要なく上層から解析対象部を特定でき、直接断面解析することを可能とするものであり、また、表面剥離だけでは不明な注入の境界部を明確にするなど、特に、半導体プロセスの評価等に有用である。
【図面の簡単な説明】
【0116】
【図1】本発明の第1の実施形態における解析対象ゲートを含む平面図である。
【図2】図1の線分19での断面図である。
【図3】図1の線分14での断面図である。
【図4】図1の線分15での断面図である。
【図5】図1の線分16での断面図である。
【図6】図1の線分17での断面図である。
【図7】図1の線分18での断面図である。
【図8】本発明の第2の実施形態における解析対象ゲートを含む平面図である。
【図9】図8の線分39での断面図である。
【図10】図8の線分34での断面図である。
【図11】図8の線分35での断面図である。
【図12】図8の線分36での断面図である。
【図13】図8の線分37での断面図である。
【図14】図8の線分38での断面図である。
【図15】本発明の第3の実施形態における解析対象ゲートを含む平面図である。
【図16】図15の線分88での断面図である。
【図17】SRAMの活性領域およびゲートを示す平面図である。
【図18】SRAMの活性領域、ゲートおよび第1配線層を示す平面図である。
【図19】SRAMの活性領域、ゲートおよび第2配線層を示す平面図である。
【図20】本発明の第5の実施形態における解析対象コンタクトを含む平面図である。
【図21】図20の線分212での断面図である。
【図22】図20の線分213での断面図である。
【図23】図20の線分214での断面図である。
【図24】図20の線分215での断面図である。
【図25】図20の線分216での断面図である。
【図26】図20の線分217での断面図である。
【図27】本発明の第6の実施形態における解析対象コンタクトを含む平面図である。
【図28】図27の線分231での断面図である。
【図29】図27の線分232での断面図である。
【図30】図27の線分233での断面図である。
【図31】図27の線分234での断面図である。
【図32】図27の線分235での断面図である。
【図33】図27の線分236での断面図である。
【図34】本発明の第7の実施形態における解析対象ゲートを含む平面図である。
【図35】図34の線分242での断面図である。
【図36】本発明の第7の実施形態における解析方法の説明図である。
【図37】従来技術の半導体装置を示す構造断面図である。
【図38】従来技術のゲートを示す構造断面図である。
【符号の説明】
【0117】
0 半導体基板
1 ゲート
2 コンタクト
3,5,7 配線層
4,6 ヴィア
8 層間膜
9 保護膜
11,31,81,241,261解析対象のゲート
201,401 解析対象のコンタクト
12,32,82,202,221 第1配線層
13,33,83,203,222 第2配線層
84 第3配線層
85 第4配線層
86 第5配線層
86 第6配線層
14〜19,34〜39,99,100,110,212〜216,231〜236、242 断面を観察する面
71,72,75,76,204,205,206,207 第1配線
73,74,77,78,208、209,210,211 第2配線
54,98,601,602 解析用目印パターンが重複する領域
64 解析用目印パターンが離間する領域
101 SRAMの活性領域
102 SRAMのゲート
103 SRAMの繰り返し最小単位
104 SRAMの第1配線層
105 SRAMの第1配線層に配置する解析用目印パターン
106 SRAMの第2配線層
107 SRAMの第2配線層に配置する解析用目印パターン
243,262 PN境界線
263 活性領域 または ゲート




 

 


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