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JP2003156418A - 分析用試料の作製方法および分析方法並びにその分析用試料 - Google Patents

分析用試料の作製方法および分析方法並びにその分析用試料

Info

Publication number
JP2003156418A
JP2003156418A JP2001359002A JP2001359002A JP2003156418A JP 2003156418 A JP2003156418 A JP 2003156418A JP 2001359002 A JP2001359002 A JP 2001359002A JP 2001359002 A JP2001359002 A JP 2001359002A JP 2003156418 A JP2003156418 A JP 2003156418A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
sample
element forming
semiconductor substrate
analysis
exposed
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2001359002A
Other languages
English (en)
Inventor
Yukinori Hirose
幸範 廣瀬
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Electric Corp filed Critical Mitsubishi Electric Corp
Priority to JP2001359002A priority Critical patent/JP2003156418A/ja
Priority to US10/176,658 priority patent/US6826971B2/en
Publication of JP2003156418A publication Critical patent/JP2003156418A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N1/00Sampling; Preparing specimens for investigation
    • G01N1/28Preparing specimens for investigation including physical details of (bio-)chemical methods covered elsewhere, e.g. G01N33/50, C12Q
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J2237/00Discharge tubes exposing object to beam, e.g. for analysis treatment, etching, imaging
    • H01J2237/25Tubes for localised analysis using electron or ion beams
    • H01J2237/2505Tubes for localised analysis using electron or ion beams characterised by their application
    • H01J2237/2511Auger spectrometers

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Analysing Materials By The Use Of Radiation (AREA)
  • Sampling And Sample Adjustment (AREA)
  • Testing Or Measuring Of Semiconductors Or The Like (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 半導体装置において発生した不良個所のう
ち、特に半導体基板の表面近傍に位置する不良箇所につ
いて、この部分の詳細な情報を得ることができる試料を
作製する分析用試料の作製方法を提供する。 【解決手段】 不良の発生したウェハまたはチップに対
して、半導体基板を除去することにより、素子形成部に
おける半導体基板と接していた基板側の面53aを露出
する。収束イオンビームを照射することで素子形成部の
一断面53cを露出する。さらに、マイクロプローバを
試料2に接着させて、不良の原因と考えられる異物を含
む試料2を素子形成部から切り離す。取出された試料2
を分析用支持台25上に移動させて、たとえばタングス
テン膜26を形成することによって試料2を分析用支持
台25に固定する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、分析用試料の作製
方法および分析方法並びにその分析用試料に関し、特
に、半導体装置の不良箇所を調査するための試料を作製
する分析用試料の作製方法と、その作製方法によって得
られた試料を分析する分析方法と、そのような作製方法
によって得られる分析用試料とに関するものである。
【0002】
【従来の技術】半導体装置の製造工程の途中において不
良が発生した場合や、市場に出まわった半導体装置に不
良が生じた場合には、その不良の原因を究明するために
不良解析が行われる。
【0003】たとえば、文献1(特開平5−52571
号公報)、文献2(特開平11−258130号公
報)、文献3(特開平11−108813号公報)およ
び文献4(T.Ohnishi,et.al.,“A New Focused-Ion-Bea
m Microsampling Technique forTEM Observation of Si
te-specific Area's”, Proc.25th Int.Symp.for Testi
ng and Failure Analysis(1999)p.449.)には、透過型
電子顕微鏡(TransmissionElectron Microscope、以下
「TEM」と記す。)等を用いた不良解析に用いる物理
分析用試料の作製方法として、マイクロサンプリング法
を用いた試料の作製方法とその試料の構造が示されてい
る。
【0004】また、文献5(R.J.Young,et.al.,“High-
Yield and High-Throughput TEM Sampling Preparation
Using Focused Ion Beam Automation”, Proc.24th In
t.Symp.for Testing and Failure Analysis(1998)p.32
9.)には、不良解析に用いる物理分析用試料の作製方法
として、ピックアップ法を用いた試料の作製方法とその
試料の構造が示されている。
【0005】さらに、文献6(P.Malberti,et.al.,“A
new Back-Etch for Silicon Devices”, Proc.21st In
t.Symp.for Testing and Failure Analysis(1995)p.25
7.)および文献7(D.Corum,et.al.,“Practical Appli
cations of backside SiliconEtching”, Proc.21st In
t.Symp.for Testing and Failure Analysis(1995)p.26
3.)には、シリコンデバイスにおけるシリコン基板をエ
ッチングにより除去し、露出したデバイスの裏面から走
査型電子顕微鏡(Scanning Electron Microscope、以下
「SEM」と記す。)等によって不良解析を行う手法が
開示されている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来の不良解析のための試料作製方法では次のような
問題があった。文献1〜文献5にそれぞれ示された方法
では、半導体装置の表面から不良箇所を含むように試料
が抽出されることになる。半導体装置の多くは多層配線
構造が採用されている。
【0007】このため、シリコン基板の表面近傍に存在
する異物や欠陥などの不良箇所を重点的に調査しなけれ
ばならない場合には、SEMや走査型イオン顕微鏡(Sc
anning Ion Microscope、以下「SIM」と記す。)を
用いて見定めようとするために、最上層に位置する配線
から1層づつ配線を除去することによって、目的とする
不良箇所の部分を露出しなければならなかった。
【0008】配線を除去するためには、エッチャントに
対する配線のエッチングレートからエッチング時間を算
出するなどの除去のための条件出しがあらかじめ必要に
なる。また、配線の除去そのものにも時間を要すること
になる。
【0009】このため、不良箇所を観察することできる
ようになるまでに、多くの時間と労力を費やさなければ
ならないという問題があった。
【0010】また、文献6および文献7にそれぞれ示さ
れた手法では、半導体装置の裏面からの観察しか行うこ
とができない。このため、不良箇所の3次元構造など不
良箇所の詳細な構造や組成等に関する情報を得られない
という問題があった。
【0011】本発明は、上記問題点を解決するためにな
されたものであり、1つの目的は、半導体装置において
発生した不良箇所のうち、特に半導体基板の表面近傍に
位置する不良箇所について、この部分の詳細な情報を得
ることができる試料を作製する分析用試料の作製方法を
提供することであり、他の目的は、その作製方法によっ
て得られた試料を分析する分析方法を提供することであ
り、さらに他の目的は、そのような作製方法によって得
られる分析用試料を提供することである。
【0012】
【課題を解決するための手段】本発明の一つの局面にお
ける分析用試料の作製方法は、半導体基板とこの半導体
基板上に形成された素子形成部とを含む半導体装置にお
いて発生した不良を分析するための試料を作製する分析
用試料の作製方法であって、以下の工程を備えている。
半導体基板を除去して素子形成部における半導体基板と
接していた基板側の面を露出する。素子形成部の断面が
露出するように露出した基板側の面から試料本体を抽出
する。抽出された試料本体の基板側の面と対向する側の
面を試料支持部に固定することにより試料本体を試料支
持部に設置する。
【0013】この分析用試料の作製方法によれば、素子
形成部における半導体基板と接していた基板側の面が露
出されるとともに素子形成部の断面も露出されること
で、特に、半導体基板の表面近傍に位置する不良箇所
を、上層に位置する複数の配線を順次除去することなく
容易に観察評価することができる。
【0014】また、基板側の面を露出する工程と試料本
体を抽出工程との間に、露出した基板側の面上に保護膜
を形成する工程を備えていることが好ましい。
【0015】この場合には、試料本体を収束イオンビー
ムによって切り離す際に、露出した基板側の面にダメー
ジを与えることなく切り離すことができる。
【0016】さらに、具体的に試料本体を試料支持部に
設置する工程では、試料支持部の一例としてメッシュ状
支持部が用いられることが好ましい。
【0017】なお、試料本体を抽出する工程では、試料
本体はミクロンオーダの大きさにて抽出されることが好
ましく、これにより、不良箇所を含む試料を容易に扱う
ことができるとともに比較的容易に分析することができ
る。
【0018】本発明の他の局面における分析方法は、半
導体基板とこの半導体基板上に形成された素子形成部と
を含む半導体装置において発生した不良箇所を分析する
ための分析方法であって、素子形成部における断面およ
び半導体基板と接していた基板側の面が露出するように
抽出されて試料支持部に設置された試料本体に対し、露
出した面にエッチングを施しながら所定のエッチング時
間ごとに新たに露出する面における構成元素に関する情
報を順次取得する。
【0019】この方法によれば、露出した面にエッチン
グを施しながら所定のエッチング時間ごとに新たに露出
する面に対して構成元素に関する情報が得られて、これ
らの構成元素に関する情報をつなげることによって不良
箇所の三次元構造に関する情報が得られる。
【0020】より具体的に、構成元素に関する情報はオ
ージェ電子分光法によって得られることが好ましい。
【0021】これにより、比較的容易に元素に関する情
報が得られる。本発明のさらに他の局面における分析用
試料は、半導体基板と、この半導体基板上に形成された
素子形成部とを含む半導体装置において発生した不良を
分析するために抽出された分析用試料であって、半導体
装置のうちの素子形成部から抽出され、素子形成部の断
面および半導体基板と接していた基板側の面が露出され
た試料本体を備えている。
【0022】この構造によれば、上述したように、特
に、半導体基板の表面近傍に位置する不良箇所を、上層
に位置する複数の配線を順次除去することなく観察評価
することができ、不良箇所の3次元構造に関する情報を
容易に得ることができる。
【0023】また、試料本体の基板側の面上に保護膜が
形成されていることが好ましい。この場合には、上述し
たように、試料本体を収束イオンビームによって切り離
す際に、露出した基板側の面にダメージを与えることな
く切り離すことができるので、試料の不良箇所を良好に
観測することができる。
【0024】なお、そのような試料本体はミクロンオー
ダの大きさであることが好ましく、これにより、上述し
たように、不良箇所を含む試料を容易に扱うことができ
るとともに比較的容易に分析することができる。
【0025】
【発明の実施の形態】実施の形態1 本発明の実施の形態1に係る分析用試料の作製方法につ
いて説明する。まず、図1に示すように、不良の発生し
たウェハ51またはチップ52を用意する。特にモール
ドされた半導体装置の場合には、あらかじめモールド樹
脂を除去してチップ52を抽出しておくことが望まし
い。
【0026】次に、図2に示すように、半導体基板51
の素子が形成されている部分(素子形成部)53が位置
する側とは反対側の裏面から機械的研磨を施すことによ
り、半導体基板51の厚さを約30μm程度にする。こ
のとき、半導体基板51の全面に機械的研磨処理を施し
てもよい。また、不良箇所を含む特定の部分だけに機械
的研磨処理を施してもよい。
【0027】なお、研磨されて薄くなる試料をあらかじ
め補強しておくために、適当な接着材により素子形成部
53の表側に金属板等を張り付けてもよい。
【0028】次に、図3に示すように、残っている半導
体基板51の部分を適当なエッチング液を用いて除去す
る。たとえば、半導体基板51がシリコン基板の場合に
は、文献6または文献7に挙げられている、たとえばテ
トラメチルアンモニウムハイドロオキサイド(TetraMet
hyl-Ammonium Hydroxide)のような強アルカリ溶液を用
いて除去することができる。
【0029】これにより、図4に示すように、素子形成
部53では半導体基板51と接していた基板側の面53
aが露出することになる。次に、この素子形成部53を
収束イオンビーム装置(図示せず)内に導入する。そし
て、素子形成部53において不良箇所が存在する部分A
に対して、図5に示すように、収束イオンビーム21を
照射する。
【0030】収束イオンビーム21を照射することで露
出した素子形成部53の一断面Bには、図6に示すよう
に、たとえば、ゲート電極6、コンタクトホール8a〜
8cにそれぞれ形成されたプラグ4a〜4c、プラグ4
aとプラグ4cとに接続された配線5a、プラグ4bに
接続された配線5bおよびプラグ4cに接続された配線
5c等を含む素子の断面53cが露出する。さらに、ゲ
ート電極6とプラグ4aとの間には不良の原因と考えら
れる異物3が露出する。
【0031】次に、図7に示すように、収束イオンビー
ム21を照射することによって不良の原因と考えられる
異物3を含む試料2を素子形成部53から切り離す。こ
のとき、図8および図9に示すように、あらかじめマイ
クロプローバ22を試料2に接触させた状態でタングス
テン膜23を形成して、マイクロプローバ22を試料2
2に接着させておく。これにより、素子形成部53から
切り離された試料2を容易に取出すことができる。な
お、試料を切り離す際に、素子形成部53を貫通するよ
うに収束イオンビームを照射するようにしてもよい。
【0032】切り離された試料の2の大きさはミクロン
オーダであることが好ましく、これにより、不良箇所を
含む試料を容易に扱うことができるとともに比較的容易
に分析することができる。なお、この明細書でいうミク
ロンオーダとは、不良箇所の大きさにも依存するが、不
良箇所とその周辺部分を含む数十μm程度までの大きさ
をいう。
【0033】なお、マイクロプローバ22は収束イオン
ビーム装置内に既設のものである。また、タングステン
膜23は、収束イオンビーム装置内にタングステンヘキ
サカーボニル[W(CO)6)]ガスを流しながら、収束
イオンビームとしてGa+イオンを照射することで形成
される。
【0034】次に、取出された試料2を分析用支持台2
上に移動させて、たとえばタングステン膜23を形成す
ることによって試料2を分析用支持台2に固定する。次
に、収束イオンビーム装置内に既設のエッチング機能を
用いてマイクロプローバ22を試料2から切り離す。
【0035】これにより、図10に示すように、分析用
支持台2に固定された試料2が得られる。その後、分析
用支持台2に固定された試料2が適当な分析装置内に導
入されて不良解析が行われることになる。
【0036】このようにして作製された試料2において
は、図10に示すように、素子形成部53において半導
体基板51と接していた基板側の面53aが露出すると
ともに、素子形成部53の断面53cも露出している。
【0037】これにより、たとえばゲート電極6付近の
比較的半導体基板51の表面近傍に存在する不良の原因
とされる異物等に対して、ゲート電極の上方に位置する
複数の配線を順次除去することなく観察評価することが
できる。この評価の一例については後で詳しく説明す
る。
【0038】なお、図5に示す工程において説明したよ
うに、収束イオンビーム21は素子形成部53の不良箇
所が存在する部分Aに対して照射される。図11または
図12に示すように、その不良箇所としての異物3が存
在する部分は、しみやパターン欠陥として観測される。
このようなしみやパターン欠陥は、たとえばSEM観察
の際に加速電圧をやや上げる(たとえば20KV)こと
で、容易に観測することができる。また、素子形成部5
3の基板側の面53a面をフッ酸によりエッチングを施
して、素子形成部53の内部情報を得やすくすることも
望ましい。このようにして、不良箇所を容易に発見する
ことができて、その不良箇所を含むように試料2を作製
することができる。
【0039】次に、分析用試料の作製方法の一変形例に
ついて説明する。上述したように、図5に示す工程にお
いて、素子形成部53の不良箇所が存在する部分Aに対
して収束イオンビーム21が照射される。収束イオンビ
ームが素子形成部53に照射されることで、基板側の面
53aにダメージが生じることがことがある。
【0040】そこで、図13に示すように、基板側の面
53aが露出した後にプラズマ成膜装置により、基板側
の面53a上にハイドロカーボン系の膜24を形成す
る。その後、図14に示すように、ハイドロカーボン系
の膜24が形成された状態で収束イオンビーム21を照
射することによって、素子形成部53の断面53cを露
出する。その後、上述した方法と同様の方法を経て、図
15に示すように、ハイドロカーボン系の膜24が基板
側の面53aの上に形成された分析用試料2が得られ
る。
【0041】この方法では、ハイドロカーボン系の膜2
4が基板側の面53aの上に形成されていることで、収
束イオンビーム21を照射する際のダメージが基板側の
面53aに及ぶのが阻止されて、分析用試料2の不良箇
所を良好に観測することができる。
【0042】次に、分析用試料の作製方法の他の変形例
について説明する。まず、上述した図7に示された試料
2を素子形成部53から切り離す工程の後に、図16に
示すように、収束イオンビーム装置内に設けられている
絶縁性のマイクロプローバ27を試料2に接触させる。
このマイクロプローバ27に作用する静電気力により、
試料2がマイクロプローバ27に付着する。そして、付
着した試料2をマイクロプローバ27によって取出す。
【0043】次に、図17に示すように、取出された試
料2を分析試料保持用メッシュ28に付着させる。分析
試料保持用メッシュ28はたとえば銅などの金属グリッ
ドから形成され、その表面には膜厚約10nm程度のカ
ーボンなどの有機薄膜が形成されている。その分析試料
保持用メッシュ28の間隔は約50μmから500μm
程度のものが好ましい。
【0044】なお、収束イオンビーム21によるダメー
ジを防止するために、上述した図13および図14に示
す工程と同様の工程を経て、ハイドロカーボンの膜を形
成してもよい。この場合には、図18に示すように、基
板側の面にハイドロカーボン膜24が形成された試料が
得られる。
【0045】実施の形態2 本発明の実施の形態2として、前述した方法によって作
製された試料の分析方法の一例について説明する。
【0046】前述した方法によって作製された試料を、
たとえばオージェ電子分光装置内に導入する。そして、
図19に示すように、導入された試料2に対してアルゴ
ンイオン等の不活性イオン流29を照射する。不活性イ
オン流29が試料2に照射されることで、露出した試料
2の断面にはスパッタリングが施されることになる。ま
た、露出した断面からは素子形成部53を構成する元素
に基づくオージェ電子が放出されることになる。
【0047】次に、このようにして観測されるオージェ
電子の一例について説明する。まず、図20では、ある
時刻tにおけるプラグ4a〜4cを構成するたとえばタ
ングステンに基づくオージェ電子を観測することによっ
て得られたオージェ電子のパターン14a〜14cがそ
れぞれ示されてれる。図21では、ある時刻tにおける
配線5a、5cを構成するたとえばアルミニウムに基づ
くオージェ電子を観測することによって得られたオージ
ェ電子のパターン15a、15cがそれぞれ示されてい
る。
【0048】図22では、ある時刻tにおけるゲート電
極6を構成するたとえばシリコンに基づくオージェ電子
を観測することによって得られたオージェ電子のパター
ン16が示されている。図23では、ある時刻tにおけ
る不良の原因とされる異物3を構成するたとえばFe等
に基づくオージェ電子を観測することによって得られた
オージェ電子のパターン13が示されている。
【0049】このようにして、ある時刻tにおいて特定
の元素に基づくオージェ電子の2次元マップを観測する
ことで、ある時刻tにおける試料2の露出面を構成する
元素に関する情報が得られることになる。
【0050】さらに、露出した試料2の断面には時間と
ともにスパッタリングが施されるため、試料2において
は常に新しい面が露出することになる。これにより、ス
パッタリングを時間Δt施した後に露出している面のオ
ージェ電子のパターンを、時刻tにおける場合と同様に
観測することによってオージェ電子のパターンが観測さ
れる。
【0051】まず、図24では、時刻t+Δtにおける
プラグ4a〜4cを構成するタングステンに基づくオー
ジェ電子を観測することによって得られたオージェ電子
のパターン14at〜14ctがそれぞれ示されてい
る。図25では、時刻t+Δtにおける配線5a、5c
を構成するアルミニウムに基づくオージェ電子を観測す
ることによって得られたオージェ電子のパターン15a
t、15ctがそれぞれ示されている。
【0052】図26では、時刻t+Δtにおけるゲート
電極6を構成するシリコンに基づくオージェ電子を観測
することによって得られたオージェ電子のパターン16
tが示されている。図27では、時刻t+Δtにおける
異物3を構成するFe等に基づくオージェ電子を観測す
ることによって得られたオージェ電子のパターン13t
が示されている。
【0053】このようにして、時々刻々露出する試料の
断面におけるオージェ電子を一定時間ごとに観測して、
これらのオージェ電子のパターンをつなぎ合わせること
によって、不良箇所を含む試料2の3次元構造に関する
情報が得られることになる。このようにして、不良発生
の原因をつきとめるための有益な情報を得ることが可能
になる。
【0054】なお、試料2が分析試料保持用メッシュ2
8に固定された場合にも、図28に示すように、不活性
イオン流29を試料2に照射することによって、不良箇
所の構成元素に関する3次元情報を得ることができる。
【0055】上記分析法では、オージェ電子分光法に得
られる不良箇所を含む試料の構成元素に関する情報に基
づき、試料の3次元構造に関する情報を得る場合を例に
挙げて説明した。この他に、試料2についてTEMによ
り構造を解析することも可能である。特に、試料2が試
料台に固定された場合には、収束イオンビーム装置内に
おいて、TEM用の試料として必要に応じてさらに試料
を薄くすることもできる。
【0056】また、エネルギー分散型X線分析EDX
(Energy Dipsersive X-ray)を併用することにより、
不良箇所の微小部分の構成元素を分析することもでき
る。さらに、電子エネルギー損失分光EELS(Electr
on Energy Loss Spectrscopy)によっても、微小領域の
元素分析等を行うことができる。
【0057】あるいは、二次イオン質量分析SIMS
(Secondery Ion Mass Spectroscopy)により、不良箇
所とされる異物等の元素分析を行うこともできる。ま
た、走査型プローブ顕微鏡SPM(Scanning Probe Mic
roscope)を用いて、不良箇所の原子状態や電子状態を
観察することもできる。
【0058】以上説明したように、上述した試料の作製
方法では、素子形成部53における半導体基板と接して
いた基板側の面53aを露出するとともに素子形成部5
3の断面53cが露出することで、特に、半導体基板の
表面近傍に位置する不良箇所を、上層に位置する複数の
配線を順次除去することなく容易に観察評価することが
でき、たとえば不良箇所の構成元素の3次元情報を得る
ことができる。
【0059】今回開示された実施の形態はすべての点で
例示であって、制限的なものではないと考えられるべき
である。本発明は上記の説明ではなくて特許請求の範囲
によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範
囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【0060】
【発明の効果】本発明の一つの局面における分析用試料
の作製方法によれば、素子形成部における半導体基板と
接していた基板側の面が露出されるとともに素子形成部
の断面も露出されることで、特に、半導体基板の表面近
傍に位置する不良箇所を、上層に位置する複数の配線を
順次除去することなく容易に観察評価することができ
る。
【0061】また、基板側の面を露出する工程と試料本
体を抽出工程との間に、露出した基板側の面上に保護膜
を形成する工程を備えていることが好ましく、この場合
には、試料本体を収束イオンビームによって切り離す際
に、露出した基板側の面にダメージを与えることなく切
り離すことができる。
【0062】さらに、具体的に試料本体を試料支持部に
設置する工程では、試料支持部の一例としてメッシュ状
支持部が用いられることが好ましい。
【0063】本発明の他の局面における分析方法によれ
ば、露出した面にエッチングを施しながら所定のエッチ
ング時間ごとに新たに露出する面に対して構成元素に関
する情報が得られて、これらの構成元素に関する情報を
つなげることによって不良箇所の三次元構造に関する情
報が得られる。
【0064】より具体的に、構成元素に関する情報はオ
ージェ電子分光法によって得られることが好ましく、こ
れにより、比較的容易に元素に関する情報が得られる。
【0065】本発明のさらに他の局面における分析用試
料によれば、半導体基板の表面近傍に位置する不良箇所
を、上層に位置する複数の配線を順次除去することなく
観察評価することができ、不良箇所の3次元構造に関す
る情報を容易に得ることができる。
【0066】また、試料本体の基板側の面上に保護膜が
形成されていることが好ましく、この場合には、試料本
体を収束イオンビームによって切り離す際に、露出した
基板側の面にダメージを与えることなく切り離すことが
できるので、試料の不良箇所を良好に観測することがで
きる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の実施の形態1に係る分析用試料の作
製方法の一工程を示す斜視図である。
【図2】 同実施の形態において、図1に示す工程の後
に行われる工程を示す側面図である。
【図3】 同実施の形態において、図2に示す工程の後
に行われる工程を示す側面図である。
【図4】 同実施の形態において、図3に示す工程の後
に行われる工程を示す部分斜視図である。
【図5】 同実施の形態において、図4に示す工程の後
に行われる工程を示す部分斜視図である。
【図6】 同実施の形態において、図5に示す工程にお
いて露出した素子形成部の一断面図である。
【図7】 同実施の形態において、図5に示す工程の後
に行われる工程を示す部分斜視図である。
【図8】 同実施の形態において、図7に示す工程の後
に行われる工程を示す一断面図である。
【図9】 同実施の形態において、図8に示す工程を示
す部分斜視図である。
【図10】 同実施の形態において、図9に示す工程の
後に行われる工程を示す部分斜視図である。
【図11】 同実施の形態において、不良箇所を含む基
板側の面を示す一模式平面図である。
【図12】 同実施の形態において、不良箇所を含む基
板側の面を示す他の模式平面図である。
【図13】 同実施の形態において、一変形例に係る試
料作製方法の一工程を示す部分斜視図である。
【図14】 同実施の形態において、図13に示す工程
の後に行われる工程を示す部分斜視図である。
【図15】 同実施の形態において、図14に示す工程
の後に行われる工程を示す部分斜視図である。
【図16】 同実施の形態において、他の変形例に係る
試料作製方法の一工程を示す部分斜視図である。
【図17】 同実施の形態において、図16に示す工程
の後に行われる工程を示す部分斜視図である。
【図18】 同実施の形態において、さらに他の変形例
に係る試料作製方法の一工程を示す部分斜視図である。
【図19】 本発明の実施の形態2に係る分析方法を示
す斜視図である。
【図20】 同実施の形態において、オージェ電子のパ
ターンを示す第1の図である。
【図21】 同実施の形態において、オージェ電子のパ
ターンを示す第2の図である。
【図22】 同実施の形態において、オージェ電子のパ
ターンを示す第3の図である。
【図23】 同実施の形態において、オージェ電子のパ
ターンを示す第4の図である。
【図24】 同実施の形態において、オージェ電子のパ
ターンを示す第5の図である。
【図25】 同実施の形態において、オージェ電子のパ
ターンを示す第6の図である。
【図26】 同実施の形態において、オージェ電子のパ
ターンを示す第7の図である。
【図27】 同実施の形態において、オージェ電子のパ
ターンを示す第8の図である。
【図28】 同実施の形態において、分析方法を示す他
の斜視図である。
【符号の説明】
2 試料、3 異物、4a〜4c プラグ、5a〜5c
配線、6 ゲート電極、7 素子分離絶縁膜、8a〜
8c コンタクトホール、21 収束イオンビーム、2
2 プローバ、23 タングステン膜、24 ハイドロ
カーボンの膜、25 試料台、26 タングステン膜、
27 プローバ、28 メッシュ、29不活性イオン
流、51 半導体基板、52 半導体チップ、53 素
子形成部、53a 基板側の面、53 表面、53c
断面。

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 半導体基板とこの半導体基板上に形成さ
    れた素子形成部とを含む半導体装置において発生した不
    良を分析するための試料を作製する分析用試料の作製方
    法であって、 前記半導体基板を除去して前記素子形成部における前記
    半導体基板と接していた基板側の面を露出する工程と、 前記素子形成部の断面が露出するように露出した前記基
    板側の面から試料本体を抽出する工程と、 抽出された前記試料本体の前記基板側の面と対向する側
    の面を試料支持部に固定することにより前記試料本体を
    前記試料支持部に設置する工程とを備えた、分析用試料
    の作製方法。
  2. 【請求項2】 前記基板側の面を露出する工程と前記試
    料本体を抽出工程との間に、露出した前記基板側の面上
    に保護膜を形成する工程を備えた、請求項1記載の分析
    用試料の作製方法。
  3. 【請求項3】 前記試料本体を前記試料支持部に設置す
    る工程では、前記試料支持部としてメッシュ状支持部が
    用いられる、請求項1または2に記載の分析用試料の作
    製方法。
  4. 【請求項4】 半導体基板とこの半導体基板上に形成さ
    れた素子形成部とを含む半導体装置において発生した不
    良箇所を分析するための分析方法であって、 前記素子形成部における断面および前記半導体基板と接
    していた基板側の面が露出するように抽出されて試料支
    持部に設置された試料本体に対し、露出した面にエッチ
    ングを施しながら所定のエッチング時間ごとに新たに露
    出する面における構成元素に関する情報を順次取得す
    る、分析方法。
  5. 【請求項5】 前記構成元素に関する情報はオージェ電
    子分光法によって得られる、請求項4記載の分析方法。
  6. 【請求項6】 半導体基板と、この半導体基板上に形成
    された素子形成部とを含む半導体装置において発生した
    不良を分析するために抽出された分析用試料であって、 前記半導体装置のうちの前記素子形成部から抽出され、
    前記素子形成部の断面および前記半導体基板と接してい
    た基板側の面が露出された試料本体を備えた、分析用試
    料。
  7. 【請求項7】 前記試料本体の前記基板側の面上に保護
    膜が形成された、請求項6記載の分析用試料。
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