DE19734047A1

DE19734047A1 - Parasitär-MIM-Strukturspotanalyseverfahren für Halbleitervorrichtungen und Parasitär-MIM-Strukturspotanalyseverfahren für eine Siliziumhalbleitervorrichtung

Info

Publication number: DE19734047A1
Application number: DE19734047A
Authority: DE
Inventors: Kiyoshi Nikawa
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Electronics Corp
Priority date: 1996-08-07
Filing date: 1997-08-06
Publication date: 1998-02-12
Also published as: JP2962234B2; JPH1050784A; US6320396B1; KR19980018476A; KR100263258B1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Parasitär- MIM- Strukturspotanalyseverfahren (MIM/Metall/Isolator/Metall) für eine Halbleitervorrichtung und ein Parasitär-MIM-Strukturspotanalyseverfahren für eine Si-Halbleitervorrichtung, die für Überprüfungen von Fehlern von Verdrahtungen auf einem integrierten Halbleiterschal tungschip und zum Überprüfen auf Fehler eines Verdrahtungs systems wie Durchgangs- und Kontaktlöcher geeignet sind.

Hinsichtlich bekannter Fehlererfassungs- und Analyseverfah ren für eine Halbleitervorrichtung wie eine integrierte Halbleiterschaltung, die Objekt der vorliegenden Erfindung ist, sind beispielsweise zu nennen: Japanische Patentoffen legungsschrift Nr. 6-300824 (im folgenden als Dokument 1 bezeichnet), Nikawa, K. C. Matsumoto und S. Inoue, "Verifi cation and Improvement of the Optical Beam Induced Resi stance Variation (OBRICH) Method", Proc. International Sym posium for testing and Failure Analysis, Seiten 11-16 (1994) (im folgenden als Dokument 2 bezeichnet) (beide Do kumente 1 und 2 werden im folgenden als Stand der Technik 1 bezeichnet), Koyama, T., Mashiko, M. Sekine, H. Koyama und K. Horie, "New non-bias optical beam induced current tech nique for eva1uation of Al interconnects", Proc. IRPS, Sei ten 228-233 (1995) (im folgenden als Dokument 3 bezeichnet) und Mashiko, Y., T. Koyama und H. Koyama, Proc. 6th Euro pean Symp. Rel. Electron Devices, Failure Phys. And Analy sis, Seiten 293-298 (1995) (im folgenden als Dokument 4 be zeichnet) (beide Dokumente 3 und 4 werden im folgenden als Stand der Technik 2 bezeichnet).

Die Geräte des Standes der Technik 1 und 2 haben einen ge meinsamen Aufbau. Fig. 1 zeigt den Aufbau eines Untersu chungsgerätes für eine Halbleitervorrichtung, der in diesen Dokumenten offenbart ist. Auf einem Probenträger 111 ist eine integrierte Schaltung 160 als Probe montiert. Ein von einem Laserstrahl-Erzeugungsabschnitt 113 emittierter La serstrahl fällt in einen Mikroskopabschnitt 114 ein und wird, nach Konvergierung, auf einen Chip der integrierten Schaltung 116 eingestrahlt. Eine Konstantleistungsquelle 115, ein Stromvariations-Detektorabschnitt 117 und ein Testmuster-Erzeugungsabschnitt 118 sind mit dem Probenträ ger 111 verbunden. Der Testmuster-Erzeugungsabschnitt 118 dient der Erzeugung von Testmustern zum Einstellen der in tegrierten Schaltung 116 in einen bestimmten Zustand, auf die der Laserstrahl 119 eingestrahlt wird. Die Konstantlei stungsquelle 115, der Stromvariations-Detektorabschnitt 117 und der Testmuster-Erzeugungsabschnitt 118, die mit dem Probenträger 111 verbunden sind, werden elektrisch mit ent sprechenden Stiften der integrierten Schaltung 116 verbun den.

Der Mikroskopabschnitt 114, die Konstantleistungsquelle 115, der Stromvariations-Detektorabschnitt 117 und der Testmuster-Erzeugungsabschnitt 118 werden mit einem Sy stemsteuerungs-Signalverarbeitungsabschnitt 121 zum Steuern des gesamten Systems und zum Verarbeiten eines aufgenomme nen Signals verbunden. Der Systemsteuerungs-Signalverarbei tungsabschnitt 21 ist so aufgebaut, daß er einen vorgegebe nen Steuerbetrieb und eine Signalverarbeitung durchführt. Ein Bildanzeigeabschnitt 122 ist aus einer CRT aufgebaut, die mit dem Systemsteuerungs-/Signalverarbeitungsabschnitt 121 verbunden ist. Der Bildanzeigeabschnitt 122 ist so aus gelegt, daß ein Bild als Ergebnis der Verarbeitung des auf genommenen Signals darauf angezeigt wird.

Entsprechend dem vorbekannten Fehlererfassungs- /Analyseverfahren für eine Halbleitervorrichtung wird der Laserstrahl auf einen Bereich der integrierten Schaltung 116, der zu untersuchen ist, eingestrahlt und mit dem La serstrahl abgetastet. Anschließend wird ein Ansteigen des Widerstandes aufgrund eines Ansteigens der Temperatur durch das Ansteigen des eingestrahlten Lichtes (Stand der Technik 1) und eine Erzeugung von thermisch erzeugter EMF (Stand der Technik 2) als eine Stromvariation unter Verwendung des Stromvariations-Detektorabschnittes 117 erfaßt. An schließend wird beispielsweise synchron mit dem Abtasten durch den Laserstrahl 119 eine Variation in dem Strom, der durch die Verdrahtung fließt und zu erfassen ist, auf dem Bildanzeigeabschnitt 122 in Form von Variationen der Lumi nanz oder in Form von Falschfarben dargestellt, die durch Wandeln der Luminanz aus Vereinfachungsgründen erzielt wird, wobei die Variationen jeder bestrahlten Position ent sprechen. Auf diese Weise sind die Erfassung von einer Lücke von mehr als 0,1 µm in der Verdrahtung (Dokument 2), einer Lücke von mehr als 0,5 µm in der Verdrahtung (Doku ment 3) und einer parasitären Zwischenschicht von etwa 50 nm zwischen einem Übergangsbereich (Brücke, "via") und ei ner Verdrahtung (Dokument 4) möglich.

Das Prinzip zu ihrer Erfassung wird kurz erläutert. Zunächst wird das Prinzip des Standes der Technik 1 be schrieben. Es sei angenommen, daß die Variation des Stroms aufgrund eines Temperaturanstiegs beim Einstrahlen des Strahls auf den Bereich einer Verdrahtung in einer inter grierten Schaltung mit ΔI bezeichnet wird. Angenommen, daß eine konstante Spannung den gegenüberliegenden Enden der Verdrahtung angelegt wird und das System in Reihe mit der Verdrahtung geschaltet ist, wird die Variation ΔI des Stro mes durch die folgende Gleichung (1) angenähert

ΔI-(ΔR/R)I . . . (1)

wobei R der Widerstand ist, der durch Aufsummieren des Wi derstandes der Verdrahtung und es Widerstandes des Systems, das in Reihe mit der Verdrahtung geschaltet ist, erhalten wird, wenn kein Strahl eingestrahlt wird, und wobei ΔR die Variation des Widerstandes der Verdrahtung aufgrund der Be strahlung ist. Desweiteren ist I der Strom, der durch die Verdrahtung fließt, wenn kein Strahl eingestrahlt wird.

Da der Widerstand R konstant ist, wenn die zu untersuchende Verdrahtung und das damit in Reihe verbundene System be stimmt sind, kann das Produkt der Variation ΔR des Wider standes und des Stroms I durch Messen der Variation ΔI des Stroms erhalten werden, solange die anderen Bedingungen konstant gehalten werden. Wenn desweiteren der Strom I kon stant gestaltet wird, kann die Rate der Variation ΔR des Widerstandes in jedem Bereich der Verdrahtung erfaßt wer den. Eine detaillierte Beschreibung hinsichtlich dessen er folgt nun.

Dies ist in den Dokumenten 1 und 2 als ein Erfassungsver fahren von Defekten wie Lücken und Si-Abscheidungen be schrieben. Insbesondere, wenn die Strahlbedingungen, die Materialien der bestrahlten Bereiche und die Formen die gleichen sind, hängen die Verhältnisse der Variation ΔR des Widerstandes in jedem Bereich nur von seiner thermischen Leitfähigkeit ab, falls Defekte wie Lücken oder Si-Abschei dungen in der Verdrahtung vorhanden sind, ändert sich die thermische Leitfähigkeit. Es konnte experimentell bestätigt werden, daß die Differenz des Verhältnisses der Variation ΔR des Widerstandes aufgrund des Effektes beobachtet werden kann. Da die Lücken und Si-Abscheidungen in der Verdrahtung als Faktoren zum Beurteilen der Zuverlässigkeit der inte grierten Schaltung wichtig sind, ist dieser Effekt wichtig. Hinsichtlich der Größen der Lücken, die mit diesen Verfah ren erfaßt werden können, sind solche mit einer Minimal größe von 0,1 µm im Dokument 2 offenbart. Zum Verifizieren der Anwesenheit von Lücken von etwa 0,1 µm wurde dabei SIM (Scanning Type Ion Microscope, Abtastionenmikroskopie) ver wendet. Dieses Verfahren wird als OBIRCH-Verfahren (Optical Beam Induced Resistence Change Method, Verfahren mit op tisch induzierter Widerstandsänderung) bezeichnet.

Die Wirksamkeit eines sog. NB-OBIC-Verfahrens (Non-Bias Op tical Beam Induced Current Method) (Stand der Technik 2), das den thermoelektrischen Effekt durch Laserstrahlheizung zur Erfassung von Fehlern wie Lücken des Verdrahtungssy stems (Dokument 3) verwendet, ist auch als ein Verfahren mit Strahlheizung beschrieben. Dieses NB-OBIC-Verfahren un terscheidet sich von dem OBIRCH-Verfahren nur dadurch, daß der zu untersuchenden integrierten Schaltung keine Spannung angelegt werden muß, und die anderen Bedingungen sind die gleichen wie beim OBIRCH-Verfahren. Es soll festgestellt werden, daß, anders als das OBIRCH-Verfahren, das später beschriebene NB-OBIC-Verfahren nicht prinzipiell für die Beobachtung des Stromes verwendet werden kann. Das Prinzip des NB-OBIC-Verfahrens wird wie folgt erläutert.

Insbesondere wenn Defekte in dem Verdrahtungssystem exi stieren, ist die thermische Leitfähigkeit der Bereiche der Defekte unterschiedlich von solchen ohne Defekte. Mit ande ren Worten unterscheidet sich der thermische Leitfähig keitszustand wegen der Existenz der Defekte. Aufgrunddessen wird ein Temperaturgradient erzeugt, was in der Erzeugung von thermisch generierter EMF resultiert. Die thermisch ge nerierte EMF wird als Strom erfaßt. Im Dokument 3 ist be schrieben, daß die minimale Größe der Lücke, die mit dem Verfahren entdeckt werden kann, etwa 0,5 µm beträgt. Zum Verifizieren der Anwesenheit der Lücken von etwa 0,5 µm wurde ein SEM (Scanning Electron Microscope, Abtastelektro nenmikroskop) verwendet.

Desweiteren ist im Dokument 4 offenbart, daß durch Anlegen einer gewissen Spannung (0,23 V) eine parasitäre Zwischen schicht von etwa 50 nm Dicke unter dem Übergang gemäß die sem Prinzip erfaßt werden kann. Dabei wurde das SEM (Scan ning Electron Microscope, Abtastelektronenmikroskop) auch dazu verwendet, die Existenz einer parasitären Zwi schenschicht von etwa 50 nm Dicke zu verifzieren.

Fig. 2 ist eine Erläuterungsansicht zum Erläutern des Grundkonzepts eines Verfahrens zur Erfassung von Defekten mittels dem obengenannten Stand der Technik 1 und 2.

Aus Gründen der Einfachheit der Erläuterung sind ein Si- Substrat und ein Isolierfilm wie ein Abdeckisolierfilm, ein Zwischenschichtisolierfilm und ein Basisoxidfilm weggelas sen. Im Stand der Technik 1 und 2 kann die Lücke 508, die auf dem Zwischenschichtisolierfilm 201 und am Boden der Verdrahtung 102 angeordnet ist, erfaßt werden, und ihre Größe beträgt 0,1 µm oder mehr, wie oben beschrieben wurde.

Desweiteren kann die parasitäre Zwischenschicht 507 unter Verwendung des Standes der Technik 2 erfaßt werden, und ihre Dicke beträgt 50 nm oder mehr, wie oben beschrieben wurde. Das Erfassungsverfahren für die parasitäre Zwischen schicht 507 ist wie folgt. Es sei angenommen, daß ein La serstrahl 504 auf eine Metallverdrahtung 102 eingestrahlt wird, die eine zweite Schicht einer Halbleitervorrichtung ist, und, in einigen Fällen, wird der Laserstrahl 504 in Richtung des Pfeils 123 abtastend geführt, was durch eine unterbrochene Linie angezeigt ist. Wenn der Strom 112 durch die Verdrahtung 102, die Brücke 103 und die Verdrahtung 101 fließt, erhöht die Bestrahlung durch den Laser 504 die Tem peratur der parasitären Zwischenschicht 507, was zu einem Anstieg des Stromes durch die parasitäre Zwischenschicht 507 aufgrund der Temperaturcharakteristik der Schicht 507 führt. Durch Erfassung der Variation ΔI des Stromes können die Bereiche der parasitären Zwischenschichtstruktur, die auf der Halbleitervorrichtung vorhanden ist, erfaßt werden.

Es gibt die folgenden Probleme bei dem konventionellen Feh lererfassungsverfahren für die Halbleitervorrichtung und dem entsprechenden Gerät wie oben beschrieben. Dieses Pro blem ist ein Hindernis bei der Anwendung dieses Verfahrens auf die Analyse mit hoher Empfindlichkeit für das Verdrah tungssystem.

1) Die Minimalgröße der Lücke, die mit der bekannten Tech nik erfaßt werden kann, beträgt etwa 0,1 µm, und die Mini maldicke der parasitären Zwischenschicht unter der Brücke (dem Übergang; "via") beträgt etwa 50 nm, wie oben be schrieben wurde. Bei aktuellen fehleranfälligen Produkten wird ein dünner Isolierfilm von weniger als 10 nm an der Grenzfläche zwischen der Brücke und der Verdrahtung er zeugt, und es ergibt sich das Problem, daß ein Phänomen auftritt, das zu einer Widerstandsanomalität führt, was die Vorrichtungscharakteristika beeinträchtigt.
Eine klare Beobachtung solcher dünnen Filme ist ohne ein TEM (Transmission Electron Microscope, Transmissionselek tronenmikroskop) nicht möglich. Da es desweiteren keinen Weg gibt zu wissen, in welchen Brücken, die als für elek trische Fehler anfällig angesehen werden, ein solcher dün ner Isolierfilm existiert, war es nur dann möglich, die Be reiche (Parasität-MIM-Strukturspots) der Grenzfläche zwi schen der Brücke und der Verdrahtung unter Verwendung von TEM zu untersuchen, in denen ein dünner Isolierfilm mit we niger als 10 nm erzeugt wurde, wenn die Probe unter Extrem bedingungen erzeugt wurde, so daß der Isolierfilm entweder über den gesamten elektrisch beobachteten Bereich oder in Brücken existierte.
2) Heutige Si-Vorrichtungen mit 2 oder 3 Ebenen sind nicht ungewöhnlich, und Vorrichtungen mit Mehrschichtstruktur aus 4 Ebenen oder mehr wurden in Angriff genommen. Bei solchen Mehrlagen-Verdrahtungsstrukturen hat die Verdrahtung auf dem oberen Bereich der Vorrichtung eine größere Breite als die im unteren Bereich. Die Beobachtung des Verdrahtungssy stems, das im unteren Lagenbereich angeordnet ist, ist schwieriger, wenn die Beobachtung von der Chipoberfläche aus durchgeführt wird.
3) Wenn die Analyse nach dem Montieren durchgeführt wird, wobei in der Montageform der größere Teil der Oberfläche des Chips mit Zuleitungsdrähten wie einem LOD-Paket (Lead- on-chip) bedeckt ist, ist die Beobachtung des gesamten Chips von der Oberfläche des Chips aus schwierig. Desweite ren ist in der Montageform, bei der die Oberfläche des Chips vollständig mit einem keramischen Substrat u. dgl. be deckt ist, die Beobachtung von der Oberfläche des Chips aus sehr schwierig.

Die Aufgabe der Erfindung liegt in der Schaffung eines Pa rasitär-MIM-Strukturspotanalyseverfahrens für eine Halblei tervorrichtung und eines Parasitär-MIM-Strukturspotanaly severfahrens für eine Si-Halbleitervorrichtung, die ein Verdrahtungssystem mit hoher Empfindlichkeit analysieren können.

Bei dem erfindungsgemäßen Parasitär-MIM-Strukturspotanaly severfahren für eine Halbleitervorrichtung wird ein Laser strahl mit einer Strahlleistung von nicht weniger als 1 mW auf einen Beobachtungsbereich einer Halbleitervorrichtung von der Oberfläche eines Chips aus eingestrahlt, und ein Anstieg in einem ersten Strom, der in einem Parasitär-MIM-Strukturspot erzeugt wird, der ein Parasitärer Metall-Iso lierfilm-Metallstrukturspot in dem Halbleitervorrich tungschip ist, wird erfaßt als Anstieg in einem zweiten Strom, der an einem vorgegebenen Anschluß der Halbleiter vorrichtung auftritt, wobei der Anstieg des ersten Stromes mit einem Temperaturanstieg aufgrund der Bestrahlung mit dem Laserstrahl verbunden ist und aufgrund einer Temperatur abhängigkeit der Strom-Spannungs-Charakteristik des para sitären MIM-Strukturspots auftritt, wodurch der Parasitär-MIM-Strukturspot in dem Beobachtungsbereich erfaßt wird.

Insbesondere wird erfindungsgemäß der Laserstrahl mit einer Strahlungsleistung von nicht weniger als 1 mW verwendet, wodurch ein Parasität-MIM-Strukturspot mit einer Isolier substanzschicht von etwa 10 nm oder weniger Dicke als ein Isolierfilm 3 erfaßt werden kann, dessen Erfassung schwie rig war.

Bei dem vorstehend genannten Parasitär-MIM-Strukturspotana lyseverfahren für eine Halbleitervorrichtung kann desweite ren ein erster Schritt vorgesehen sein, bei dem der erfaßte Parasitär-MIM-Strukturspot einer vorbereitenden Behandlung durch Polieren oder Querschneiden unter Verwendung eines Fokusionenstrahlgerätes ausgesetzt wird, und ein zweiter Schritt, bei dem eine Untersuchung der Probe unter Verwen dung eines Transmissionselektronenmikroskops (TEM) durchge führt wird. Insbesondere wird erfindungsgemäß in dem ersten Schritt ein Laserstrahl mit einer Wellenlänge von nicht we niger als 1,0 µm eingestrahlt, und eine Variation des Stro mes zum Zeitpunkt der Einstrahlung wird erfaßt, wodurch der parasitäre MIM-Strukturspot erfaßt wird, und im zweiten Schritt wird das Transmissionselektronenmikroskop (TEM) für den erfaßten parasitären MIM-Strukturspot verwendet, wo durch eine Analyse wie einer Strukturanalyse des parasitä ren MIM-Strukturspots durchgeführt wird.

Bei einem erfindungsgemäßen Parasitär-MIM-Strukturspotana lyseverfahren für eine Si-Halbleitervorrichtung wird ein Laserstrahl mit einer Wellenlänge von nicht weniger als 1,0 µm in einen Beobachtungsbereich der Si-Halbleitervorrich tung von entweder der Vorderfläche oder der Rückfläche ei nes Chips eingestrahlt, und ein Ansteigen in einem ersten Strom, der in einem Parasitär-MIM-Strukturspot der Si-Halb leitervorrichtung Chips erzeugt wird, wird als Anstieg in einem zweiten Strom erfaßt, der an einem vorgegebenen An schluß der Halbleitervorrichtung auftritt, wobei der An stieg des ersten Stroms mit einem Temperaturanstieg durch die Einstrahlung des Laserstrahls verbunden ist und wegen der Temperaturabhängigkeit der Strom-Spannungs-Charakteri stik des parasitären MIM-Strukturspots auftritt, so daß der parasitäre MIM-Strukturspot in dem Beobachtungsbereich er faßt wird.

Insbesondere ist erfindungsgemäß durch Verwendung des La serstrahls mit einer Wellenlänge von nicht weniger als 1,0 µm die Erfassung des parasitären MIM-Strukturspots nicht nur von der Vorderfläche des Si-Chips, sondern auch von dessen Rückseite möglich. Durch Verwendung eines Laser strahls mit einer Wellenlänge von nicht weniger als 1,2 µm wird die Erfassung des parasitären MIM-Strukturspots auch bei Vorrichtungen leichter, bei denen das Problem des Auf tretens des OBIC-Phänomens (Optical Beam Induced Current) auftritt.

Desweiteren kann in dem vorstehenden Parasitär-MIM-Struk turspot-Analyseverfahren für eine Si-Vorrichtung ein erster Schritt vorgesehen sein, in dem der erfaßte Parasitär-MIM-Strukturspot einer Vorbehandlung durch Polieren oder einem Querschneiden unter Verwendung eines fokussierten Ionen strahlgerätes ausgesetzt wird, um eine Probe für ein Trans missionselektronenmikroskop (TEM) vorzubereiten, und ein zweiter Schritt, bei dem eine Beobachtung der Probe unter Verwendung des Transmissionselektronenmikroskops TEM durch geführt wird.

Insbesondere wird erfindungsgemäß in dem ersten Schritt ein Laserstrahl mit einer Wellenlänge von nicht weniger als 1,0 µm aufgestrahlt, und eine Variation des Stromes bei der Be strahlung wird erfaßt, wodurch der parasitäre MIM-Struk turspot erfaßt wird, und im zweiten Schritt wird das Trans missionselektronenmikroskop TEM für den erfaßten parasitä ren MIM-Strukturspot verwendet, wodurch eine Analyse wie eine Strukturanalyse des parasitären MIM-Strukturspots durchgeführt wird.

Für ein vollständigeres Verständnis der Erfindung und ihrer Vorteile wird nunmehr Bezug auf die folgende Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen genommen. Es zeigen:

Fig. 1 ein Blockdiagramm des Aufbaus eines Fehlererfas sungsgerätes für eine Halbleitervorrichtung, das früher vorgeschlagen wurde,

Fig. 2 eine Darstellung zur Erläuterung des Grundkonzepts eines Verfahrens zur Erfassung der Defekte durch den Stand der Technik 1 und 2,

Fig. 3 eine Darstellung zur Erläuterung des Grundkonzeptes eines ersten Ausführungsbeispiels des Parasitär-MIM-Struk turspotanalyseverfahrens für eine Halbleitervorrichtung ge mäß der Erfindung,

Fig. 4 eine Darstellung zur Erläuterung des Grundkonzeptes eines zweiten erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiels einer Parasitär-MIM-Strukturspotanalyseverfahren für eine Halb leitervorrichtung,

Fig. 5 eine Darstellung zur Erläuterung des Grundkonzeptes eines dritten Ausführungsbeispiels eines Parasitär-MIM- Strukturspotanalyseverfahrens für eine Halbleitervorrich tung gemäß der Erfindung,

Fig. 6 eine Darstellung zur Erläuterung des Grundkonzeptes eines vierten Ausführungsbeispiels eines Parasitär-MIM-Strukturspotanalyseverfahrens für eine Halbleitervorrich tung gemäß der Erfindung;

Fig. 7 eine Darstellung zur Erläuterung eines ersten Bei spiels der Erfindung und

Fig. 8 eine Darstellung zur Erläuterung eines zweiten Bei spiels der Erfindung.

Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung be schrieben.

In dem ersten Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Pa rasitär-MIM-Strukturspotanalyseverfahrens für eine Halblei tervorrichtung wird:

a) ein Laserstrahl mit einer Strahlungsleistung von nicht weniger als 1 mW auf den Beobachtungsbereich einer Halblei tervorrichtung von der Oberflächenseite eines Chips her eingestrahlt, und
b) die Variation des Stroms aufgrund der Bestrahlung durch den Laserstrahl auf den Parasitär-MIM-(Metall-Isolator-Me tall)-Strukturspot auf dem Chip der Halbleitervorrichtung wird als Variation in einem Strom erfaßt, der an einem be stimmten Anschluß der Halbleitervorrichtung auftritt, um den Parasitär-MIM-Strukturspot innerhalb des Beobachtungs bereichs zu finden.

Insbesondere wird im ersten Ausführungsbeispiel der Erfin dung ein Laserstrahl mit einer Strahlleistung von nicht we niger als 1 nW eingesetzt.

In dieser Beschreibung bedeutet Strahlleistung des Laser strahls die auf eine Probe eingestrahlte Leistung.

Bei dem bekannten Verfahren wird, wie in den Dokumenten 3 und 4 erwähnt ist, ein He-Ne-Laser (Wellenlänge: 633 nm) mit einer Strahlleistung von etwa 0,7 mW eingesetzt. Die Ausga beleistung dieser Laserquelle beträgt 2 mW, wie in Dok. 2 beschrieben ist. Auf Grund dessen hat ein Laserstrahl mit ei ner Leistung von nicht weniger als 1 mW ungefähr die 1,5-fache Leistung des Lasers der bekannten Technik. Einzelhei ten der Beziehungen zwischen der Leistung und der erfaßba ren Phänomene wurden noch nicht geklärt. Wie jedoch durch andere Ausführungsbeispiele, die später beschrieben werden, angezeigt wird, wurde bei einem Experiment mit einer Lei stung von 7 mW, was 10 mal oder mehr der Leistung in der bekannten Technik beträgt, eine parasitäre MIM-Struktur einschließlich einer dünnen Isolierschicht von etwa 3 nm beobachtet. Wenn desweiteren eine Beobachtung von der Rück seite des Chips aus durchgeführt wurde, und zwar in einem Experiment mit einer Strahlleistung von 2,4 mW, wurde eine parasitäre MIM-Struktur einschließlich einer dünnen Iso lierschicht von etwa 3 nm beobachtet. Da der Anteil der Strahlung auf die Drähte auf etwa die Hälfte während der Beobachtung von der Rückseite des Chips vermindert wurde, wurde geschlossen, daß die Strahlleistung auf die Drähte bei etwa 1,2 mW lag. In unserem Experiment trat anderer seits kein Fall auf, bei dem eine parasitäre MIM-Struktur während einer Beobachtung mit einer Strahlleistung von 0,7 mW beobachtet werden konnte. Dies ist der Grund dafür, die Strahlleistung auf nicht weniger als 1 mW im ersten Ausfüh rungsbeispiel einzustellen.

Der Effekt, daß der Strom ansteigt, wenn der Laserstrahl auf die parasitäre MIM-Struktur eingestrahlt wird, wird be schrieben. Es wurde experimentell bestätigt, daß dieser Ef fekt nicht durch Licht sondern durch Wärme verursacht wird. Insbesondere wurde bestätigt, daß der Effekt sich deutli cher zeigte, nachdem ein Kohlenstoffilm an der Oberfläche der Probe angebracht wurde. Licht wird jedoch durch Anbrin gen des Kohlenstoffilms an der Oberfläche der Probe abge schirmt, und die Wandlungseffizienz von Laser in Wärme wird erhöht. Dies impliziert, daß der Anstieg des Stroms am pa rasitären MIM-Strukturspot der Wärme zugeschrieben werden kann.

Desweiteren zeigen die experimentellen Ergebnisse, daß ein Ansteigen des Stroms in dem parasitären MIM-Strukturspot unterschiedlich zu dem im Stand der Technik gemäß 1 und 2 ist. Ein Anstieg des Stroms tritt manchmal nicht bei einer langen kontinuierlichen Überwachung des parasitären MIM-Strukturspots unter Anwendung des Verfahrens des ersten Ausführungsbeispiels auf. Wenn ein Querschnittsbereich ei nes solchen Spots unter Verwendung von TEM nach Vorberei tung mit FIB (Focus Ion Beam) durchgeführt wurde, wurde be obachtet, daß ein kleiner Teil des parasitären Isolierfilms gebrochen war. Falls ein Effekt, der im Stand der Technik gemäß 1 und 2 aufgefunden wurde, zum Auftreten verursacht wurde, würde die Beschädigung eines solch kleinen Spots keine Variation im Strom verursachen. Dementsprechend kann das Ansteigen des Stroms am parasitäten MIM-Strukturspot einem dritten Effekt zugeschrieben werden.

Es wurde phänomenologisch klargestellt, was der dritte Ef fekt ist. Es wurde experimentell bestätigt, daß der Tempe raturkoeffizient (TCR) des Widerstandes einer Übergangs kette einschließlich einer Anzahl parasitärer MIM-Struktu ren anders als bei der normalen Übergangskette negativ ist. Mit anderen Worten vermindert ein Anstieg der Temperatur den Widerstand. Von dem Meßergebnis kann geschlossen wer den, daß der TCR beim parasitären MIM-Strukturspot negativ ist. Dies ist das physikalische Phänomen, auf dem die vor liegende Erfindung beruht.

Grundsätzliche Faktoren, die die Erfassungsempfindlichkeit bestimmen, sind die Effizienz des Lasers für die Bestrah lung und Empfindlichkeit eines Stromvariationsdetektors. In dem Fall, der in den Dokumenten 2, 3 und 4 dargestellt ist, wird jedoch der gleiche Typ von Stromvariationsdetektor (DOB-10, hergestellt von JOEL) verwendet, so daß die Emp findlichkeit des Stromvariationsdetektors konstant ist.

Dementsprechend wird die Empfindlichkeit solange nicht er wähnt, wie keine Notwendigkeit dafür gesehen wird.

Im ersten Ausführungsbeispiel war es durch Einsatz eines Laserstrahls mit einer Strahlleistung von nicht weniger als 1 mW möglich, einen parasitären MIM-Strukturspot mit einer Isoliermaterialschicht von etwa 10 nm oder weniger als Iso lierfilmbereich zu detektieren, was bis heute als schwierig angesehen wurde.

Das Parasitär-MIM-Strukturspotanalyseverfahren für eine Si-Halbleitervorrichtung gemäß einem zweiten Ausführungsbei spiel der Erfindung unterscheidet sich von dem ersten Aus führungsbeispiel dadurch, daß die Wellenlänge des verwende ten Lasers nicht weniger als 1,0 µm betragen soll und daß das beobachtete Objekt eine Si-Halbleitervorrichtung ist. In Anspruch 1 ist die Wellenlänge des zu verwendenden La sers nicht speziell eingeschränkt, jedoch ist beim Stand der Technik die Wellenlänge des Lasers auf 633 nm be schränkt. Ein Laser mit 633 nm Wellenlänge wird auch in dem in Fig. 7 dargestellten Beispiel verwendet.

Der Grund, warum die Wellenlänge des zu verwendenden Lasers auf nicht weniger als 1,0 µm begrenzt ist, und der Grund, warum das beobachtete Objekt Si sein soll, beziehen sich aufeinander, und es gibt zwei Gründe, wie im folgenden be merkt werden wird.

1) Es wurde oben dargestellt, daß die Beobachtung von der Seitenfläche eines Chips aus schwierig ist. Dieses Problem der Schwierigkeit bei der Beobachtung kann jedoch vermieden werden, falls eine Untersuchung von der Rückseite her mög lich wird. Zur Untersuchung von der Rückseite her ist es erforderlich, daß der Laserstrahl bis zu einem gewissen Grad durch ein Si-Substrat gelangt. Die Verwendung eines P-Substrats, das als bestes verwendet wurde, wird erläutert. Seine Abhängigkeit der Transmission von der Wellenlänge ist in einem Artikel von Joseph, T.W., A.L. Berry and B. Boss mann, "Infrared Laser Microscopy of Structures on Heavily Doped Silicon", Proc. International Symposium for testing and Failure Analysis, Seiten 1-7 (1992) (Dokument 5) be schrieben. Dieses Dokument offenbart, daß die Transmittanz nahezu Null bei einer Wellenlänge von nicht mehr als 1,0 µm ist, und wenn die Wellenlänge größer wird, steigt die Transmittanz. Insbesondere wenn die Wellenlänge etwa 1,1 µm beträgt, liegt die Transmittanz durch 625 µm dickes P-Si-Substrat bei etwa 43%, bei etwa bei 1,2 µm bei etwa 56% ma ximal; bei 1,3 µm etwa bei 55% und bei 1,3 µm bis 1,7 µm bei 50% oder mehr, obwohl es sich nach und nach in diesem Bereich etwas vermindert. Dementsprechend sollte bei der Beobachtung von der Rückseite her die Wellenlänge des Laserstrahls nicht geringer als 1 µm und vorzugsweise im Bereich von 1,1 bis 1,7 µm liegen.
2) Als Effekt, der eine Variation des Stroms induziert, und der ein anderer Effekt ist als der, der in der vorliegenden Erfindung und im Stand der Technik erwähnt ist, ist OBIC (Opitcal Beam Induced Current) bekannt. Der OBIC-Effekt ist ein Effekt, bei dem ein Paar aus einem Elektron und einem Loch, das in Si durch den Laserstrahl angeregt wird, als Strom von einem Außenanschluß erfaßt wird. Wenn bei der Be obachtung der OBIC-Effekt auftritt, wird die Trennung des Stromes von der Stromvariation, die der parasitären MIM-Struktur zugeschrieben wird, manchmal schwierig, so daß die Erfassung der parasitären MIM-Struktur schwierig wird. Dementsprechend ist eine Gegenmaßnahme zum Verhindern des OBIC-Effektes bei solchen Vorrichtungen erforderlich, in denen der OBIC-Effekt auftritt. Als solche Gegenmaßnahme kann ein Laser mit einer Wellenlänge verwendet werden, bei dem der OBIC-Effekt nicht auftritt.

Hinsichtlich der Vorrichtungen, in denen der OBIC-Effekt auftritt, wird hier eine kurze Erläuterung gegeben. Der OBIC-Effekt tritt auf, wenn ein elektrisches Feld an dem Spot im Halbleiter existiert, der durch den Laserstrahl be strahlt wird, und gleichzeitig ein Weg für Stromfluß zwi schen dem Spot und einem Anschluß existiert und der Weg eine Variation des Stroms von der Außenseite erfaßt. Solche Fälle treten normalerweise in allen Vorrichtungen außer bei TEG auf (Test Element Croup; Testelementgruppe mit einer Struktur, die nur für Testzwecke verwendet wird) . Dement sprechend erfordern normale Vorrichtungen eine Gegenmaß nahme zum Verhindern des Auftretens des OBIC-Effektes.

Die Grenzwellenlänge, bei der der OBIC-Effekt auftritt, entspricht 1,12 eV, der Bandlückenenergie von Si für einen intrinsischen Halbleiter, und 1,03 eV, der Energiedifferenz zwischen As und B, die für gewöhnliche Si-Halbleitervor richtungen Donatoren und Akzeptoren sind. Diese Energie werte sind in Sze, S.M., Physics of Semiconductor Devices (erste Ausgabe), John Wiley & Sons, Seite 30 (1969) (Doku ment 6) beschrieben, und diese Werte sind Werte bei 300 K. Mit Bezug auf diese Werte kann das Auftreten des OBIC-Ef festes verhindert werden, wenn der verwendete Laser eine Wellenlänge von nicht weniger als 1,20 µm aufweist. Experi mentelle Ergebnisse, daß der OBIC-Effekt nicht auftritt, wenn die Laserdiode eine Wellenlänge von 1,3 µm aufweist, sind in Nikawa, K. und S. Inoue "New Laser Beam Heating Me thods Applicable to Fault Localization and Defect Detection in VSLI Devices", Proc. Inc. Int. Rel. Phys. Symp., Seiten 346-354 (1996) (Dokument 7) beschrieben.

In dem zweiten Ausführungsbeispiel wird es, durch Verwen dung eines Lasers mit einer Wellenlänge von nicht weniger als 1,0 µm, wie oben beschrieben, möglich, einen parasitä ren MIM-Strukturspot von nicht nur der Oberflächenseite des Si-Chips sondern auch von seiner Rückseite aus zu erfassen, und durch Verwendung eines Lasers mit einer Wellenlänge von nicht weniger als 1,2 µm wird es einfacher, einen parasitä ren MIM-Strukturspot von Vorrichtungen zu erfassen, bei denen das Auftreten des OBIC-Effektes ein Problem sein kann.

Es folgt eine Beschreibung des Ausführungsbeispiels der Er findung hinsichtlich des Schritts der Vorbereitung einer Probe zum Beobachten mittels Transmissionselektronenmikro skopie mittels der vorbereitenden Behandlung des erfaßten parasitären MIM-Strukturspots mit einem Spaltgerät, einem Fokusionenstrahlgerät od. dgl. und dem Schritt der Beobach tung der Probe unter Verwendung eines Transmissionselektro nenmikroskops.

Bei dem dritten Ausführungsbeispiel des Parasitär-MIM-Strukturspotanaylseverfahrens für Halbleitervorrichtungen gemäß der Erfindung umfaßt das Verfahren:

(a) einen ersten Schritt der Einstrahlung eines Laser strahls mit einer Strahlleistung von nicht weniger als 1 mW auf den Beobachtungsbereich der Halbleitervorrichtung von der Oberflächenseite eines Chips aus, die Detektierung ei ner Variation im Strom aufgrund der Bestrahlung mit Laser strahl auf den parasitären MIM-Strukturspot des Chips der Halbleitervorrichtung als eine Variation in dem Strom, der an einem bestimmten Anschluß der Halbleitervorrichtung auf tritt, und Herausfinden des parasitären MIM-Strukturspots innerhalb des Beobachtungsbereichs, und
(b) einen zweiten Schritt der Beobachtung des in dem ersten Schritt erfaßten parasitären MIM-Strukturspots nach einer Vorbereitungsbehandlung des parasitären MIM-Strukturspots mit FIB od. dgl.

Insbesondere wird im dritten Ausführungsbeispiel im ersten Schritt, wie beim ersten Ausführungsbeispiel, der Laser strahl mit einer Strahlleistung mit 1 mW oder mehr auf den Beobachtungsbereich der Halbleitervorrichtung eingestrahlt, der parasitäre MIM-Strukturspot wird durch Erfassung der Variation im Strom aufgrund der Bestrahlung mit dem Laser strahl erfaßt, im zweiten Schritt wird TEM für den erfaßten Spot eingesetzt, wodurch die Analyse einer solchen Struk turanalyse für den parasitären MIM-Strukturspot durchge führt wird.

In einem vierten Ausführungsbeispiel des Parasitär-MIM-Strukturspot-Analyseverfahrens für Si-Halbleitervorrichtun gen gemäß der Erfindung umfaßt das Verfahren:

(a) einen ersten Schritt der Einstrahlung eines Laser strahls mit einer Wellenlänge von nicht weniger als 1,0 µm auf einen Beobachtungsbereich einer Si-Halbleitervorrich tung von der Oberflächenseite oder der Rückseite eines Chips aus, Erfassung einer Variation in einem Strom auf grund der Einstrahlung des Laserstrahls auf den parasitären MIM-Strukturspot als Variation in einem Strom, der an einem bestimmten Anschluß der Halbleitervorrichtung auftritt, und Herausfinden des parasitären MIM-Strukturspots innerhalb des Beobachtungsbereichs, und
(b) einen zweiten Schritt der Beobachtung des parasitären MIM-Strukturspots, der im ersten Schritt erfaßt wurde, nach einer Vorbereitungsbehandlung des parasitären MIM-Struk turspots mit FIB od. dgl.

Insbesondere in dem vierten Ausführungsbeispiel wird im er sten Schritt, ähnlich wie im zweiten Ausführungsbeispiel, der parasitäre MIM-Strukturspot durch Einstrahlung des La serstrahls mit einer Wellenlänge von nicht weniger als 1,0 µm und durch Erfassung der Variation im Strom aufgrund der obigen Einstrahlung erfaßt, und in dem zweiten Schritt wird eine Analyse wie eine Strukturanalyse für den parasitären MIM-Strukturspot durchgeführt.

Fig. 3 zeigt ein Grundkonzept des ersten Ausführungsbei spiels des Parasitär-MIM- Strukturspotanalyseverfahrens für eine Halbleitervorrichtung gemäß der Erfindung. Zur Verein fachung der Beschreibung sind Isolierfilme einschließlich eines Abdeck-Isolierfilms, eines Zwischenschicht-Isolier films, eines Hauptisolierfilm u. dgl. und ein Si-Substrat weggelassen worden.

Ein Laserstrahl 104 wird auf eine Zweitschicht-Metallver drahtung 102 einer Halbleitervorrichtung eingestrahlt. Der Laserstrahl 104 wird abtastend in Richtung der Pfeile 123 geführt, wie durch die unterbrochene Linie dargestellt ist, falls gewünscht. Das Abtastverfahren und der Aufbau des Ge rätes sind die gleichen wie bei der bekannten Technik. Wenn ein Strom 112 durch einen Draht 102, einem Übergang 103 (Brücke) und einen Draht 101 fließt, wird die Temperatur des parasitären Isolierfilms 107 durch Bestrahlung mit dem Laserstrahl 104 erhöht. Als Ergebnis steigt ein durch den parasitären Isolierfilm 107 fließender Strom abhängig von der Temperaturcharakteristik 107. Durch Erfassung der Va riation in einem Strom ΔI kann dementsprechend der parasi täre Strukturspot auf dem Isolierfilm in der Halbleitervor richtung erfaßt werden.

Fig. 4 zeigt ein Grundkonzept für das zweite Ausführungs beispiel des Parasitär-MIM- Strukturspotanalyseverfahrens für eine Si-Halbleitervorrichtung gemäß der Erfindung. Je des Element, das mit den Elementen von Fig. 3 gemeinsam ist, ist mit denselben Bezugsziffern versehen, und eine Er läuterung dieser Elemente wird weggelassen. Chips, die im allgemeinen in eine Drahtgruppe 9 und ein Si-Substrat un terteilt sind, sind dargestellt. Eine Figur, die eine ver größerte Ansicht des durch den Laserstrahl bestrahlten Spots darstellt, ist vorgesehen. Dieser Teil ist mit Aus nahme des Laserstrahls der gleiche wie in Fig. 1. Der La serstrahl 108 hat eine Wellenlänge von nicht weniger als 1,0 µm und kann nicht nur von der Seitenfläche eines Chips sondern auch von der Rückseite des Chips eindringen, wie vorstehend beschrieben wurde. Das Erfassungsprinzip ist daßelbe wie im Fall des ersten Ausführungsbeispiels der Erfindung.

Fig. 5 zeigt die Schritte des dritten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Parasitär-MIM- Strukturspotanalysever fahrens für eine Halbleitervorrichtung. Im Schritt S 101 wird der parasitäre MIM-Strukturspot durch Einstrahlen ei nes Laserstrahls mit einer Strahlleistung von nicht weniger als 1 mW und durch Erfassen einer Variation des Stromes er faßt. Im Schritt S102 wird eine Probe zur Untersuchung mit TEM durch eine Vorbereitungsbehandlung des erfaßten parasi tären MIM-Strukturspots mit FIB od. dgl. vorbereitet. Schließlich wird im Schritt S103 eine Strukturanalyse des erfaßten parasitären MIM-Strukturspots durchgeführt, und, falls nötig, werden Elementaranalysen mit EDX (Energy Di spersive X-Ray Analyzer; Energiedispersive Röntgenanalyse) zusätzlich zu TEM oder EELS (Electron Energy Loss Spectros copy; Elektronenenergieverlustspektroskopie) und Statusa nylse durchgeführt, um die Eigenschaften des Isoliermateri als klarzustellen.

Fig. 6 zeigt die Schritte des vierten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Parasitär-MIM- Strukturspotanalysen verfahrens für eine Si-Halbleitervorrichtung. Dieses Aus führungsbeispiel ist das gleiche wie das dritte Ausfüh rungsbeispiel mit der Ausnahme, daß der Laser eine Wellen länge von nicht weniger als 1,0 µm anstatt eines Lasers mit einer Strahlleistung von nicht weniger als 1 mW aufweist. Der Vorteil der Anwendung des Lasers mit einer Wellenlänge von nicht weniger als 1,0 µm ist just der, der mit Bezug auf das zweite Ausführungsbeispiel beschrieben wurde.

Beispiele der vorliegenden Erfindung werden mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen im folgenden beschrieben.

Erstes Beispiel

Ein erstes Beispiel der vorliegenden Erfindung wird mit Be zug auf Fig. 7 erläutert.

Diesselben oder äquivalente Teile zu solchen von Fig. 3 werden mit denselben Bezugsziffern bezeichnet. Ihre Be schreibung wird unterlassen. In diesem Beispiel wurde ein TEG mit Doppellagenverdrahtung verwendet. Ein solches TEG wird zur Entwicklung von Halbleitervorrichtungen oder für Herstellungsversuche verwendet. In einigen Fällen wird das TEG zur Optimierung von Herstellungsprozeßbedingungen im Massenproduktionsprozeß verwendet.

Wenn ein TEG unter verschiedenen Bedingungen des Herstel lungsprozesses vorbereitet wurde, wurde eins mit abnorm ho hem Widerstand im Verdrahtungssystem aufgefunden. Dies wurde als Probe verwendet. Die Probe hat eine Struktur, in der etwa 2000 Übergänge abwechselnd an den Vorder- und Rückbereichen mit Erstlagen- und Zweitlagenverdrahtungen verbunden sind. Die Verdrahtung und der Übergangsbereich sind in Fig. 7 dargestellt. Die Abmessungen der Brücken oder Übergänge betragen etwa 0,6 µm Φ.

Wenn eine Spannung von 4,4 V über eine Konstantspannungs quelle 105 angelegt wurde, floß ein Strom von 101 µA. Wenn Stromänderungen in jedem Punkt von 212 × 212 Pixel als Hel ligkeitsänderungen angezeigt wurden, wären ein Abtastlaser strahl mit einer Strahlleistung von etwa 7 mW über einen Bereich von etwa 300 µm , in dem die gesamte Brückenkette untersucht werden kann, ein Bereich, d. h. der Bereich, in dem der Strom aufgrund der Laserbestrahlung anstieg, gefun den. Wenn der Bereich von 30 µm einschließlich des Berei ches untersucht wurde, wurde der helle Bereich mit seinem Zentrum bei einer Brücke aufgefunden.

Wenn als nächstes ein Querschnitt des Bereichs durch FIB hergestellt wurde und direkt beobachtet wurde, wurde ein spezieller anomaler Bereich aufgefunden. Anschließend wurde die Probe unter Verwendung einer Schneidemaschine und FIB zum Beobachten des Querschnitts unter Verwendung von TEM bearbeitet. Das dabei verwendete Verfahren war das, das in "Focused Ion Beam Application to Failure Analysis of Si De vice Chip", Nikawa, K. IEICE Trans. on Fundamentals of Electronics, Communications and Computer Sciences, Vol. E77-A, Nummer 1, Seiten 174-179 (1994) beschrieben ist (im folgenden als Dokument 8 bezeichnet). Wenn der Abschnitt der in dieser Weise bearbeiteten Probe durch TEM untersucht wurde, konnte bestätigt werden, daß eine dünne parasitische Schicht 307 von etwa 3 nm Dicke zwischen der Brücke und der Erstlagenverdrahtung vorhanden war. Aus dem Resultat der Elementanalyse mit EDX, die an TEM angepaßt (gefittet) wurde, enthielt die parasitäre Schicht 307 einen großen An teil von Sauerstoff, so daß geschlossen wurde, daß die pa rasitäre Schicht 307 ein Isolierfilm war.

Zweites Beispiel

Ein zweites Beispiel der vorliegenden Erfindung wird mit Bezug auf Fig. 8 erläutert.

Die gleichen und äquivalente Abschnitte wie in Fig. 3 sind mit denselben Bezugsziffern illustriert, und ihre Beschrei bung wird unterlassen. In diesem Beispiel wurde ein LSI mit einer Dreilagenstruktur verwendet. In dieser Vorrichtung, anders als beim ersten Beispiel, hat eine Drittlagenver drahtung eine große Breite, und die Erst- und Zweitlagen verdrahtung sind weitgehend durch die Drittlagenverdrahtung abgedeckt, so daß sie nicht von der Chipfläche gesehen wer den können. Aus diesem Grund wurde die Bestrahlung mit dem Laserstrahl von der Chipoberfläche nicht durchgeführt, und der Laserstrahl wurde von der Rückfläche des Chips einge strahlt.

Eine Laserdiode mit einem Laserstrahl der Wellenlänge von 1,3 µm wurde zur Untersuchung von der Rückfläche aus einge setzt. Obwohl die Bestrahlleistung auf die Probe 2,4 mW be trug, wurde der Laserstrahl durch das Si-Substrat um etwa 50% gedämpft. Auf Grund dessen wurde für die Strahlleistung zur Bestrahlung auf den Verdrahtungsabschnitt etwa 1,2 mW angenommen.

Nachdem die Probe an ihrer Rückfläche aus einem Kunststoff paket durch ein Schleifgerät verdünnt wurde, wurde die Flä che des Chips unter Verwendung von Schmirgelpapier freige legt. Anschließend wurde Spiegelpolieren durchgeführt. Wenn anschließend die Untersuchung entsprechend den gleichen Vorgängen wie im ersten Beispiel durchgeführt wurde, wurde ein heller Bereich in einem Brückenbereich festgestellt.

Anschließend, nachdem die Vorderfläche des Chips mit den selben Vorgängen wie im ersten Beispiel freigelegt wurde, wenn eine direkte Observation des Querschnitts unter Ver wendung von TEM durchgeführt wurde, wurde eine parasitäre Schicht 407 ähnlich zu dem ersten Beispiel zwischen der Brücke und der Erstpegelverdrahtung aufgefunden. Bei einer Analyse dieser Schicht 407 mit EDX wurde ein großer Anteil von Sauerstoff erfaßt, so daß für die Schicht 407 geschlos sen wurde, daß sie ein Isolierfilm ist.

Wie oben beschrieben wird gemäß der Erfindung, die durch die beigefügten Ansprüche 1 oder 3 definiert ist, eine Kon stantspannung der Halbleitervorrichtung oder der Si-Halb leitervorrichtung angelegt, und ein Laserstrahl mit einer Strahleffizienz von mehr als einem vorgegebenen Wert wird auf die Halbleitervorrichtung oder die Si-Halbleitervor richtung als Probe eingestrahlt, wodurch Variationen in dem Strom, der durch irgendeinen Anschluß fließt, erfaßt wer den. Somit kann der Bereich, in dem die parasitäre MIM-Struktur existiert, erfaßt werden. Der Laserstrahl mit ei ner Wellenlänge von mehr als einem vorgegebenen Wert wird eingestrahlt, wodurch die Erfassung des Bereichs, in dem die parasitäre MIM-Struktur existiert, von der Rückseite des Chips möglich wird. Desweiteren ist gemäß der vorlie genden Erfindung, die in den beigefügten Ansprüchen 2 oder 4 definiert ist, eine Strukturanalyse des Bereichs der pa rasitären MIM-Struktur, die in der oben beschriebenen Weise festgestellt wurde, sowie eine Elementaranalyse und einer Zustandsanalyse möglich. Somit können die Gründe für die Anomalitäten in den Charakteristika der Vorrichtungen, die aufgrund des sehr dünnen Isolierfilmens vorher Probleme wa ren, schnell aufgeklärt werden.

Claims

1. Parasitär-MIM-Strukturspotanalyseverfahren für eine Halbleitervorrichtung mit den Schritten: Einstrahlen eines Laserstrahls mit einer Bestrahlungslei stung von nicht weniger als 1 mW auf einen Beobachtungsbe reich einer Halbleitervorrichtung von der Oberfläche eines Chips aus und
Erfassen eines Anstiegs in einem ersten Strom, der in einem parasitären MIM-Strukturspot erzeugt wird, der ein parasi tärer Metall-Isolator-Metallstrukturspot auf dem Halblei tervorrichtungschip ist, als ein Anstieg in einem zweiten Strom, der bei einem vorgegebenen Anschluß der Halbleiter vorrichtung auftritt, wobei der Anstieg des ersten Stroms mit einem Temperaturanstieg durch Einstrahlung des Laser strahls verbunden ist und aufgrund einer Temperaturabhän gigkeit der Strom-Spannungs-Charakteristik des parasitären MIM-Strukturspots auftritt, wodurch der parasitäre MIM-Strukturspot in dem Beobachtungsbereich erfaßt wird.

2. Parasitär-MIM-Strukturspotanalyseverfahren nach Anspruch 1, wobei das Verfahren weiterhin die Schritte aufweist:
Polieren oder Querschneiden mit einem Fokus-Ionenstrahlge rät des erfaßten parasitären MIM-Strukturspots als Vorbe reitungsbehandlung, wodurch eine Probe für Transmissi onselektronenmikroskopie vorbereitet wird, und
Untersuchen der Probe unter Verwendung von Transmissionen elektronenmikroskopie.

3. Parasitär-MIM-Strukturanalyseverfahren für eine Si-Halb leitervorrichtung mit den Schritten:
Einstrahlen eines Laserstrahls mit einer Wellenlänge von nicht weniger als 1,0 µm auf einen Beobachtungsbereich der Si-Halbleitervorrichtung von entweder der Vorderseite eines Chips oder seiner Rückseite und
Erfassen eines Anstiegs in einem ersten Strom, der in dem parasitären MIM-Strukturspot der Si-Halbleitervorrich tungschips erzeugt wird, als Anstieg in einem zweiten Strom, der an einem vorgegebenen Anschluß der Si-Halblei tervorrichtung auftritt, wobei der Anstieg des ersten Stroms mit einem Temperaturanstieg aufgrund der Einstrah lung des Laserstrahls verbunden ist und aufgrund einer Tem peraturabhängigkeit der Strom-Spannungscharakteristik des parasitären MIM-Strukturspots auftritt, wodurch der parasi täre MIM-Strukturspot in dem beobachteten Bereich erfaßt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, wobei das Verfahren weiterhin aufweist die Schritte: Polieren oder Querschneiden des erfaßten parasitären MIM-Strukturspots mit einem Fokus-Ionenstrahlgerät als eine Vorbereitungsbehandlung, wodurch eine Probe für Transmissi onselektronenmikroskopie hergestellt wird, und Untersuchen der Probe unter Verwendung von Transmissi onselektronenmikroskopie.