(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体素子に電圧を印加し、不良箇所からの発熱を検知することで不良箇所を特定する半導体素子の評価方法であって、
被評価素子上に低融点有機材料を塗布する工程と、
前記被評価素子に電圧を印加し、不良箇所からの発熱により前記低融点有機材料が溶けた領域を検知することで、不良箇所を特定する工程と、
前記不良箇所を特定する工程の後に、前記被評価素子上に熱的に安定な樹脂を塗布する工程と
を有することを特徴とする半導体素子の評価方法。
【請求項２】
前記樹脂として、光硬化性樹脂又は室温硬化性樹脂を用いることを特徴とする請求項１に記載の半導体素子の評価方法。
【請求項３】
前記室温硬化性樹脂として、エポキシ樹脂系接着剤を用いることを特徴とする請求項２に記載の半導体素子の評価方法。
【請求項４】
前記低融点有機材料として、ワセリンを用いることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の半導体素子の評価方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体素子の評価方法に関し、特に半導体基板上に作製された各種デバイスの不良箇所を特定するための評価方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体基板上に形成される各種デバイスが動作不良を起こす場合、この原因解明の方法のひとつとして、不良箇所を特定し、その不良箇所がどのような状態であるかを解析することがよく行われる。
このような解析において、何らかの方法で不良箇所を特定することができれば、収束イオンビーム（ＦＩＢ：Ｆｏｃｕｓｅｄ  Ｉｏｎ  Ｂｅａｍ）による微細加工技術と、高解像度の走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）、透過電子顕微鏡（ＴＥＭ）技術、及び、エネルギ分散型Ｘ線分光（ＥＤＸ）のような不純物解析技術を用いることで不良箇所を直接観察することができ、不良原因の究明を行うことが可能になる。
一連の技術について各種検討がなされているが、その中でも、不良箇所特定が一番の問題である。
【０００３】
不良箇所を特定する方法としては、デバイスを動作させるか、電圧を印加して回路に電流を流した状態で、回路領域上に塗布した液晶の配向性を利用する方法（特許文献１）や、発熱をＩＲカメラで特定する方法（特許文献２）や、不良箇所からの発光をカメラで検出する方法（特許文献３）などが知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−３６１１６９号公報
【特許文献２】特開２００９−２８８０９０号公報
【特許文献３】特開平０９−０５５４０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述したいずれの方法も特殊な薬液や非常に高価な装置を使用することから、簡便に不良箇所を特定することができない。
一方、非常に簡単な方法として、デバイス表面にワセリンのような低融点有機材料を薄く塗布して、デバイスを動作させるか、電圧を印加して回路に電流を流すと、不良箇所からの局所的発熱により局所的にワセリンが溶解し、ワセリンが溶解した領域を検知することで不良箇所を特定する方法が考えられる。
【０００６】
しかしながら、発明者が検討した結果、この方法では、不良箇所を特定した後に、ＦＩＢ加工やレーザーマーキングを行うと、これらの処理に伴う熱によってワセリンが再び溶解し、特定した位置情報が保持できなくなるという問題があることを見出した。
【０００７】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであって、特殊な薬液や非常に高価な装置を用いることなく簡便に不良箇所の位置の特定ができるとともに、不良箇所の特定後にＦＩＢ加工やレーザーマーキングを行っても特定した位置情報を保持できる半導体素子の評価方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明は、半導体素子に電圧を印加し、不良箇所からの発熱を検知することで不良箇所を特定する半導体素子の評価方法であって、被評価素子上に低融点有機材料を塗布する工程と、前記被評価素子に電圧を印加し、不良箇所からの発熱により前記低融点有機材料が溶けた領域を検知することで、不良箇所を特定する工程と、前記被評価素子上に熱的に安定な樹脂を塗布する工程とを有することを特徴とする半導体素子の評価方法を提供する。
【０００９】
このように、低融点有機材料を用いて不良箇所の特定を行った後に、熱的に安定な樹脂（すなわち、高融点材料）で被評価素子の表面を被覆して、被評価素子の表面状態を保持することで、微小な発熱であっても不良箇所の特定を行うことを可能にするとともに、この特定した箇所を解析する際、レーザーマーキング等の発熱を伴う処理を行っても、特定した位置情報を保持することができるので、安定した不良解析が可能となる。
【００１０】
ここで、前記樹脂として、光硬化性樹脂又は室温硬化性樹脂を用いることができる。
このように、熱的に安定な樹脂として光硬化性樹脂又は室温硬化性樹脂を用いれば、特定した位置情報を効果的に保持することができる。
【００１１】
ここで、前記室温硬化性樹脂として、エポキシ樹脂系接着剤を用いることができる。
このように、熱的に安定な樹脂としてエポキシ樹脂系接着剤を用いれば、特定した位置情報を効果的に保持することができる。
【００１２】
また、前記低融点有機材料として、ワセリンを用いることができる。
このように、低融点有機材料として、安価で人体に無害なワセリンを好適に用いることができる。
【発明の効果】
【００１３】
以上のように、本発明によれば、微小な発熱であっても不良箇所の特定を行うことを可能にするとともに、この特定した箇所を解析する際、レーザーマーキング等の発熱を伴う処理を行っても、特定した位置情報を保持することができるので、安定した不良解析が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の半導体素子の評価方法を示すフローである。
【図２】本発明の半導体素子の評価を行うときに用いる評価装置を示す図である。
【図３】熱的に安定な樹脂を塗布した後の被評価素子を示す図である。
【図４】実施例のレーザーマーキング後のウェーハ表面を示す図である。
【図５】比較例の電圧印加後のウェーハ表面、及び、レーザーマーキング後のウェーハ表面を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明について、実施態様の一例として、図を参照しながら詳細に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
前述のように、特殊な薬液や非常に高価な装置を使用することなく、簡便に不良箇所を特定する方法として、不良箇所からの局所的発熱により局所的にワセリンが溶解した領域を検知することで不良箇所を特定する方法が考えられるが、この方法では、不良箇所を特定した後に、ＦＩＢ加工やレーザーマーキングを行うと、これらの処理に伴う熱によってワセリンが再び溶解し、特定した位置情報が保持できなくなるという問題があった。
【００１６】
そこで、発明者は、特殊薬液や非常に高価な装置を用いることなく、簡便に不良箇所を特定できるとともに、不良箇所の特定後にＦＩＢ加工やレーザーマーキングを行っても特定した位置情報を保持できる半導体素子の評価方法について鋭意検討を重ねた。
その結果、低融点有機材料を用いて不良箇所の特定を行った後に、熱的に安定な樹脂で被評価素子の表面を被覆して、被評価素子の表面状態を保持することで、レーザーマーキング等の発熱を伴う処理を行っても特定した位置情報を保持できることを見出し、本発明をなすに至った。
【００１７】
図１乃至図３を参照しながら、本発明の半導体素子の評価方法を説明する。
まず、被評価素子に低融点有機材料を薄く塗布する（図１のステップＳ１１参照）。
具体的には、図２のように被評価素子１の表面上に、低融点有機材料４を塗布する。低融点有機材料４として、例えば、安価で人体に無害なワセリンを用いることができる。
【００１８】
次に、被評価素子に電圧を印加し、不良箇所からの発熱により低融点有機材料が溶けた領域を検知することで、不良箇所を特定する（図１のステップＳ１２参照）。
具体的には、図２に示すようにステップＳ１１で低融点有機材料４を塗布された被評価素子１を評価装置１０の載置台２に載せ、被評価素子１の表面に形成された電極パッド８にプローブ針７を当てて、電圧印加装置（例えば、テスタ）５からプローブ針７を介して被評価素子１に電圧を印加する。そして、不良箇所からの発熱により低融点有機材料４が溶けた領域を撮像装置（例えば、カメラ）３により検知することで、半導体素子の不良箇所を特定する。
【００１９】
次に、被評価素子上に熱的に安定な樹脂を塗布する（図１のステップＳ１３参照）。
具体的には、図３に示すように、被評価素子１の表面上に、樹脂（熱的に安定な樹脂）６を塗布して固化させる。
樹脂６としては、例えば、光硬化性樹脂（紫外線硬化性樹脂）や、室温硬化性樹脂を用いることができ、例えば、セメダイン（商標）やボンド（商標）などのエポキシ樹脂系接着剤を好適に用いることができる。
上記のような材料であれば、ワセリン４が溶ける温度（およそ４０℃）以下で固化させることができるとともに、固化させた後にＦＩＢ加工やレーザーマーキング等の熱の発生を伴う処理を行っても溶けることがないので、特定された位置情報を効果的に保持することができる。
また、レーザーマーキング時に被評価素子１が樹脂６で被覆されていれば、不良箇所付近でレーザーマーキングしても、不良箇所に隣接した領域のワセリン４が溶けることを抑制できる。
この場合、固化させるために加熱するもの（例えば、熱硬化性樹脂等の熱的に安定でない樹脂）を用いると、ワセリンが溶けてしまうので、このようなものは適用することができない。
【００２０】
上記のようにして、図２の評価装置１０を用いて、図１に示すフローに従って半導体素子の不良箇所を特定するとともに、特定された不良箇所の位置情報を保持することができる。
【実施例】
【００２１】
以下、実施例及び比較例を示して本発明をより具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【００２２】
（実施例）
試料として、ボロンをドープした抵抗率が１０Ω・ｃｍで直径２００ｍｍのｐ型シリコン単結晶ウェーハを用いた。このウェーハに１０００℃のパイロ雰囲気（高純度水蒸気雰囲気）中で３００ｎｍの厚さのゲート酸化膜形成を行い、これにリンドープされたポリシリコンを堆積させ、その後フォトリソグラフィー工程、エッチング工程により、ポリシリコンを電極パターンに加工し、ＭＯＳキャパシタを作製した。
【００２３】
ＭＯＳキャパシタが形成されたウェーハについて、図２に示す評価装置１０を用いて図１に示すフローに従って不良箇所の特定を行った。なお、低融点有機材料４としてワセリンを用いた。
さらに、電圧の印加については、ＭＯＳキャパシタのポリシリコン電極に電圧を０Ｖから３００Ｖまでステップ状に昇圧した。昇圧速度は１Ｖ／ｓｅｃとし、１Ｖステップで３００Ｖまで昇圧した。
電圧印加後に、酸化膜が破壊された箇所の特定を試み、ワセリン４が局所的に溶解していることを確認した後に、熱的に安定な樹脂としてのセメダイン（商標）をウェーハ上に塗布して固化させた。
その後、レーザーマーキング装置（出力１ｍＷのＨｅレーザーを使用）で、ウェーハに対してレーザーマーキングを行った。
レーザーマーキング後に、再び酸化膜が破壊された箇所の特定を試みた。その結果を図４に示す。
図４からわかるように、レーザーマーキング後であっても、ワセリン４で特定された不良箇所の位置情報が保持されていた。
【００２４】
（比較例）
実施例と同様にしてＭＯＳキャパシタを作製した。
ＭＯＳキャパシタが形成されたウェーハについて、実施例と同様にして不良箇所の特定を行った。
電圧印加後に、実施例と同様にして酸化膜が破壊された箇所の特定を試みた。その結果を図５（ａ）に示す。
図５（ａ）からわかるように、不良箇所においてピンポイントでワセリン４が溶解しているため、不良箇所を特定することができた。
このままの状態で、すわなち、熱的に安定な樹脂を塗布せずに、実施例と同様の条件でウェーハに対してレーザーマーキングを行った。
レーザーマーキング後に、再び酸化膜が破壊された箇所の特定を試みた。その結果を図５（ｂ）に示す。
図５（ｂ）からわかるように、ワセリン４が熱で溶けて飛散し、図５（ａ）で特定された位置情報が保持されなかった。
【００２５】
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は、例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。
【符号の説明】
【００２６】
１…被評価素子、  ２…載置台、  ３…撮像装置（カメラ）、
４…低融点有機材料（ワセリン）、  ５…電圧印加装置（テスタ）、
６…樹脂（熱的に安定な樹脂）、  ７…プローブ針、  ８…電極パッド、
１０…評価装置。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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