(57)【要約】【課題】近年の主流である0.25μｍや0.18μｍルールで設計製造されたデバイスに対して 電気的特性を測定するためにプローブにより接触し易く、絶縁性も高く、製造コストも安価な微細パッドの製造方法を提供する。【解決手段】電気的特性を測定したい箇所を含む半導体チップの表面を、測定希望箇所の上には配線層が存在しない程度まで表面層を研磨するステップと、測定希望箇所の真上に、パッドを作成する範囲を定めて、その範囲をミリングするステップと、測定希望箇所とパッドを連結させるコンタクトプラグを作成するためのコンタクトホールをミリングするステップと、ミリングした部分に 金属をデポジションするステップと、デポジションした部分の表面を研磨してパッドの表面を平坦化するステップと,を含むパッドの製造方法により、乱反射が少なく、その位置と形状を精確に把握でき、プローブで接触する際に破壊することが少ない埋め込み型パッドを提供する。【選択図】図１
2006228827.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体素子の電気的故障解析を行うためにマイクロプローブで接触するために半導体チップの表面に設けるパッド（以下「前記接触用パッド」ともいう）であって、前記半導体チップは前記半導体チップ内に埋設されている電気的な特性を測定したい箇所（以下「測定希望箇所」ともいう）とシリコン基板の反対側の層の表面との間には配線層が存在しない程度にまで前記半導体チップの表面が研磨され、前記接触用パッドは、前記半導体チップの絶縁層内に存在し、前記接触用パッドの一部が前記半導体チップ内の前記測定希望箇所に接触するまで前記半導体チップ内に伸びて前記測定希望箇所に電気的に接触し、前記接触用パッド全体は、前記接触用パッドの表面は露出している状態で、前記半導体チップの絶縁層に埋め込まれ、前記接触用パッドの表面は平坦化していることを特徴とする埋め込み型接触用パッド。
【請求項２】
前記半導体チップの表面を、前記測定希望箇所とシリコン基板の反対側の層の表面との間には配線層が存在しない程度にまで研磨（以下「前処理研磨」ともいう）するステップと、
前記測定希望箇所の真上に、作成する前記接触用パッドの大きさと形状を定めて、その部分の範囲の絶縁層をＦＩＢ加工装置でミリング（以下「接触用パッド範囲ミリング」ともいう）するステップと、
測定希望箇所に接触をするためのコンタクトプラグを作成するために必要なコンタクトホールを作成するために、前記接触用パッドを設ける範囲の一部の絶縁層をＦＩＢ加工装置でさらにミリング（以下「コンタクトホール範囲ミリング」ともいう）するステップと、
前記ミリングをした前記コンタクトホール部分と前記 接触用パッドを作成する予定の部分へ金属をデポジションするステップと、
前記半導体チップ上の前記デポジションをした部分の表面を平面研磨（以下「仕上げ研磨」ともいう）するステップと、を含むことを特徴とする埋め込み型接触用パッドの製造方法。
【請求項３】
前記仕上げ研磨はダイヤモンドラッピングフィルムを用いて研磨することを特徴とする請求項２に記載の埋め込み型接触用パッドの製造方法。
【請求項４】
前記仕上げ研磨は酸化アルミニウムラッピングフィルムを用いて研磨することを特徴とする請求項２に記載の埋め込み型接触用パッドの製造方法。
【請求項５】
前記接触用パッド範囲ミリングおよびコンタクトホール範囲ミリングに用いるＦＩＢ加工装置はガス装置としては、タングステンまたは白金のみを付帯する装置であることを特徴とする請求項２に記載の埋め込み型接触用パッドの製造方法。
【請求項６】
前記接触用パッドであって、前記半導体チップは前記半導体チップ内に埋設されている電気的な特性を測定したい箇所の上に前記測定希望箇所と接触した状態で形成されているタングステンプラグが前記パッドとも接触しており、前記パッドは絶縁層内に存在し、前記パッドの表面は露出している状態で、前記半導体チップの絶縁層に埋め込まれ、前記パッドの表面は平坦化していることを特徴とする埋め込み型接触用パッド。
【請求項７】
前記半導体チップの表面を、前記測定希望箇所の上に 前記測定希望箇所と接触した状態で形成されているタングステンプラグの表面が露出するまで研磨（以下「タングステンプラグ前処理研磨」ともいう）するステップと、
前記測定希望箇所の真上に、作成する前記接触用パッドの大きさと形状を定めて、その部分の範囲の絶縁層をＦＩＢ加工装置でミリング（以下「タングステンプラグ接触用パッド範囲ミリング」ともいう）するステップと、
前記ミリングをした前記接触用パッドを作成する予定の部分へ金属をデポジションするステップと、
前記半導体チップ上の前記デポジションをした部分の表面を平面研磨（以下「タングステンプラグ仕上げ研磨」ともいう）するステップと、を含むことを特徴とする埋め込み型接触用パッドの製造方法。
【請求項８】
前記仕上げ研磨はダイヤモンドラッピングフィルムを用いて研磨することを特徴とする請求項７に記載の埋め込み型接触用パッドの製造方法。
【請求項９】
前記仕上げ研磨は酸化アルミニウムラッピングフィルムを用いて研磨することを特徴とする請求項７に記載の埋め込み型接触用パッドの製造方法。
【請求項１０】
前記タングステンプラグ接触用パッド範囲ミリング、及び 金属のデポジションに用いるＦＩＢ加工装置は、ガス装置としては、タングステンまたは白金のみを付帯する装置であることを特徴とする請求項７に記載の埋め込み型接触用パッドの製造方法。
【請求項１１】
前記埋め込み型接触用パッドの表面積が０．３５ 平方マイクロメートル乃至１００平方マイクロメートルであることを特徴とする請求項１に記載の埋め込み型接触用パッド。
【請求項１２】
前記埋め込み型接触用パッドの表面積が０．３５ 平方マイクロメートル乃至１００平方マイクロメートルであることを特徴とする請求項２に記載の埋め込み型接触用パッドの製造方法。
【請求項１３】
前記埋め込み型接触用パッドの表面積が０．３５ 平方マイクロメートル乃至１００平方マイクロメートルであることを特徴とする請求項３に記載の埋め込み型接触用パッドの製造方法。
【請求項１４】
前記埋め込み型接触用パッドの表面積が０．３５ 平方マイクロメートル乃至１００平方マイクロメートルであることを特徴とする請求項４に記載の埋め込み型接触用パッドの製造方法。
【請求項１５】
前記埋め込み型接触用パッドの表面積が０．３５ 平方マイクロメートル乃至１００平方マイクロメートルであることを特徴とする請求項５に記載の埋め込み型接触用パッドの製造方法。
【請求項１６】
前記埋め込み型接触用パッドの表面積が０．３５ 平方マイクロメートル乃至１００平方マイクロメートルであることを特徴とする請求項６に記載の埋め込み型接触用パッド。
【請求項１７】
前記埋め込み型接触用パッドの表面積が０．３５ 平方マイクロメートル乃至１００平方マイクロメートルであることを特徴とする請求項７に記載の埋め込み型接触用パッドの製造方法。
【請求項１８】
前記埋め込み型接触用パッドの表面積が０．３５ 平方マイクロメートル乃至１００平方マイクロメートルであることを特徴とする請求項８に記載の埋め込み型接触用パッドの製造方法。
【請求項１９】
前記埋め込み型接触用パッドの表面積が０．３５ 平方マイクロメートル乃至１００平方マイクロメートルであることを特徴とする請求項９に記載の埋め込み型接触用パッドの製造方法。
【請求項２０】
前記埋め込み型接触用パッドの表面積が０．３５ 平方マイクロメートル乃至１００平方マイクロメートルであることを特徴とする請求項１０に記載の埋め込み型接触用パッドの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、故障解析において、半導体素子等の電気特性を測定する際に必要なマイクロプローブで接触するために必要な前記接触用パッドおよびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体素子に関する故障解析の電気的解析の１つにマイクロプローブで内部素子単体の特性を取得する方法がある。この方法で得られた測定値は理論値との比較や物理解析結果との照合により、故障メカニズムの解明に大きな役割を果たす。内部素子単体の特性を取得するためには、マイクロプローブで半導体素子に接触する必要がある。その場合、マイクロプローブで接触するための前記接触用パッドが必要である。この前記接触用パッドを作成するためにはＦＩＢ（Focused  Ion  Beam）加工装置による前記接触用パッド加工が必要であり、加工仕様は被 検査素子のテクノロジーや測定項目に応じて決定される。従来は前記接触用パッドの大きさについては、前記接触用パッドの表面には通常、多少の凹凸があり、係る凹凸があると、プローブの接触不良や、位置ずれの要因となることから、前記接触用パッドサイズの微細化には限界があり、通常は前記接触用パッドの面積としては９平方マイクロメートル乃至２５平方マイクロメートルを必要としていた。一方、基板内の測定希望箇所の真上に９平方マイクロメートル乃至２５平方マイクロメートルの 前記接触用パッドを設ける余裕が無い場合が多く、従来は、９平方マイクロメートル乃至２５平方マイクロメートルの前記接触用パッドを設ける余裕がある場所を探し、前記接触用パッドを作成するとともに、基板内の測定希望箇所の真上から、マイクロプローブ用の前記接触用パッドまで、新たに配線を設けていた。また、周囲にこのような前記接触用パッドを確保するスペースが無い場合には、前記測定希望箇所の上に新たに絶縁層を設けて、その上に測定用の前記接触用パッドを作成していた。
【非特許文献１】アグネ承風社  電子顕微鏡研究者のための  ＦＩＢ・イオンミリング技法Ｑ＆Ａ  -ナノテクノロジーの推進役-  平坂雅男・朝倉健太郎  供編
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、近年の主流である０．２５μｍや０．１８μｍルールデバイスにおいては、素子やビア、配線間のピッチが狭いために、前記接触用パッドの平均的なサイズである９平方マイクロメートル乃至２５平方マイクロメートルの面積の前記接触用パッドを設けるためのスペースの確保が困難となった。そのため、９平方マイクロメートル乃至２５平方マイクロメートルの面積の前記接触用パッドを設けるためには、従来の方法では、前記測定希望箇所の上に分離用絶縁層を設けて、前記接触用パッドを製造しなければならない。しかし、この方法の場合には、分離用絶縁層を 作成するための工程が必要であり、前記接触用パッドの製造費用が高価なものになるという課題があった。そのために、０．２５μｍや０．１８μｍルールデバイスにおいては、前記接触用パッドのサイズを、素子やタングステンプラグ、配線間のピッチが狭い状態のもとでも設置できる程度に微細なものにする必要性が増した。一方、前記接触用パッドを微細なものにすると、その微細さのために、マイクロプローブでその前記接触用パッドへ接触することが困難となるという問題がある。また、他の課題として、従来の接触用のパッドはパッドの部分が盛り上がり、顕微鏡で観察すると、盛り上がった前記接触用パッドからの反射光のために、前記接触用パッドの精確な位置、形状及び大きさの把握が困難となってしまい、このことも、マイクロプローブでの接触を困難なものとする。さらに、プローブで接触する際に盛り上がった微細な前記接触用パッドに対して側面より力をかけてしまうと、微細な前記接触用パッドは、側面からの力には弱く、破壊してしまうといった問題もあった。この点、前記接触用パッドを平坦なものにすると、顕微鏡で観測する際に、余分な反射光は少なく、前記接触用パッドが微細であってもその位置と形状を精確に把握できるとともに、前記接触用パッドが平坦であることにより、前記接触用パッドに対して側面からプローブが接触するということがなく、前記接触用パッドを破壊するといった問題も発生しない。
【０００４】
そこで、本発明は、０．１８μｍルールデバイスに対する故障解析に対応して、コンタクトし易く、前記接触用パッド間や周囲の素子との絶縁性も高い微細な前記接触用パッドであって、その製造コストも安価であるという前記接触用パッドとその製造方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
請求項１に記載の発明は、半導体素子の電気的故障 解析を行うためにマイクロプローブで接触するために半導体チップの表面に設ける前記接触用パッドであって、前記半導体チップは前記半導体チップ内に埋設されている電気的な特性を測定したい箇所とシリコン基板の反対側の層の表面との間には配線層が存在しない程度にまで前記半導体チップの表面層が研磨され、前記接触用パッドは、前記半導体チップの絶縁層内に存在し、前記接触用パッドの一部が前記半導体チップ内の前記測定希望箇所に接触するまで前記半導体チップ内に伸びて前記測定 希望箇所に電気的に接触し、前記接触用パッド全体は、前記接触用パッドの表面は露出している状態で、前記半導体チップの絶縁層に埋め込まれ、前記接触用パッドの表面は平坦化していることを特徴とする。
【０００６】
請求項２に記載の発明は、接触用パッドの製造方法であって、前記半導体チップの表面を、前記測定希望箇所とシリコン基板の反対側の層の表面との間には配線層が存在しない程度にまで研磨するステップと、
前記測定希望箇所の真上に、作成する前記接触用パッドの大きさと形状を定めて、その部分の範囲の絶縁層をＦＩＢ加工装置でミリングするステップと、
測定希望箇所に接触をするためのコンタクトプラグを作成するために必要なコンタクトホールを作成するために、前記接触用パッドを設ける範囲の一部の絶縁層をＦＩＢ加工装置でさらにミリングするステップと、
前記ミリングをした前記コンタクトホール部分と前記 接触用パッドを作成する予定の部分へ金属をデポジションするステップと、
前記半導体チップ上の前記デポジションをした部分の表面を平面研磨するステップと、を含むことを特徴とする。
【０００７】
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の接触用パッドの製造方法に係り、前記仕上げ研磨はダイヤモンドラッピングフィルムを用いて研磨することを特徴とする。
【０００８】
請求項４に記載の発明は、請求項２に記載の接触用パッドの製造方法に係り、前記仕上げ研磨は酸化アルミニウムラッピングフィルムを用いて研磨することを特徴とする。
【０００９】
請求項５に記載の発明は、請求項２に記載の接触用パッドの製造方法に係り、前記パッド範囲ミリングおよび前記コンタクトホール範囲ミリングに用いるＦＩＢ加工装置はガス装置としては、タングステンまたは白金のみを付帯する装置であることを特徴とする。
【００１０】
請求項６に記載の発明は、接触用パッドであって、 前記半導体チップは前記半導体チップ内に埋設されている電気的な特性を測定したい箇所の上に前記測定希望箇所と接触した状態で形成されているタングステンプラグが前記パッドとも接触しており、前記パッドは絶縁層内に存在し、前記パッドの表面は露出している状態で、前記半導体チップの絶縁層に埋め込まれ、前記パッドの表面は平坦化していることを特徴とする。
【００１１】
請求項７に記載の発明は、接触用パッドの製造方法であって、前記半導体チップの表面を、前記測定希望箇所の上に前記測定希望箇所と接触した状態で作成されているタングステンプラグの表面が露出するまで研磨するステップと、
前記測定希望箇所の真上に、作成する前記接触用パッドの大きさと形状を定めて、その部分の範囲の絶縁層をＦＩＢ加工装置でミリングするステップと、
前記ミリングをした前記接触用パッドを作成する予定の部分へ金属をデポジションするステップと、
前記半導体チップ上の前記デポジションをした部分の表面を平面研磨するステップと、を含むことを特徴とする。
【００１２】
請求項８に記載の発明は、請求項７に記載の接触用パッドの製造方法に係り、前記タングステンプラグ仕上げ研磨はダイヤモンドラッピングフィルムを用いて研磨することを特徴とする。
【００１３】
請求項９に記載の発明は、請求項７に記載の接触用パッドの製造方法に係り、前記タングステンプラグ仕上げ研磨は酸化アルミニウムラッピングフィルムを用いて研磨することを特徴とする。
【００１４】
請求項１０に記載の発明は、請求項７に記載の 接触用パッドの製造方法に係り、前記タングステンプラグ接触用パッド範囲ミリング及び金属のデポジションに用いるＦＩＢ加工装置は、ガス装置としては、タングステンまたは白金のみを付帯する装置であることを特徴とする。
【００１５】
請求項１１に記載の発明は、請求項1に記載の接触用パッドであって、前記埋め込み型接触用パッドの表面積が０．３５平方マイクロメートル乃至１００平方マイクロメートルであることを特徴とする。
【００１６】
請求項１２に記載の発明は、請求項２に記載の 接触用パッドの製造方法に係り、前記埋め込み型接触用パッドの表面積が０．３５平方マイクロメートル乃至１００平方マイクロメートルであることを特徴とする。
【００１７】
請求項１３に記載の発明は、請求項３に記載の 接触用パッドの製造方法に係り、前記埋め込み型接触用パッドの表面積が０．３５平方マイクロメートル乃至１００平方マイクロメートルであることを特徴とする。
【００１８】
請求項１４に記載の発明は、請求項４に記載の 接触用パッドの製造方法に係り、前記埋め込み型接触用パッドの表面積が０．３５平方マイクロメートル乃至１００平方マイクロメートルであることを特徴とする。
【００１９】
請求項１５に記載の発明は、請求項５に記載の 接触用パッドの製造方法に係り、前記埋め込み型接触用パッドの表面積が０．３５平方マイクロメートル乃至１００平方マイクロメートルであることを特徴とする。
【００２０】
請求項１６に記載の発明は、請求項６に記載の 接触用パッドであって、前記埋め込み型接触用パッドの表面積が０．３５平方マイクロメートル乃至１００平方マイクロメートルであることを特徴とする。
【００２１】
請求項１７に記載の発明は、請求項７に記載の 接触用パッドの製造方法に係り、前記埋め込み型接触用パッドの表面積が０．３５平方マイクロメートル乃至１００平方マイクロメートルであることを特徴とする。
【００２２】
請求項１８に記載の発明は、請求項８に記載の 接触用パッドの製造方法に係り、前記埋め込み型接触用パッドの表面積が０．３５平方マイクロメートル乃至１００平方マイクロメートルであることを特徴とする。
【００２３】
請求項１９に記載の発明は、請求項９に記載の 接触用パッドの製造方法に係り、前記埋め込み型接触用パッドの表面積が０．３５平方マイクロメートル乃至１００平方マイクロメートルであることを特徴とする。
【００２４】
請求項２０に記載の発明は、請求項１０に記載の接触用パッドの製造方法に係り、前記埋め込み型接触用パッドの表面積が０．３５平方マイクロメートル乃至１００平方マイクロメートルであることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２５】
請求項１に記載の発明によれば、接触用パッドの表面が平坦であることにより、前記接触用パッドにあたった光が乱反射することが少なく、前記接触用パッドの大きさが微小なものであっても、その前記接触用パッドの位置と大きさ及び形状を精確に把握することが可能となる。その結果、マイクロプローブで、その微細な前記接触用パッドに精確に接触することができ、半導体素子の電気的特性を取得することができる。また、接触用パッドが埋め込み型であることにより、マイクロプローブで前記接触用パッドに接触する際に、前記接触用パッドの側面から接触するということがなく、前記接触用パッドに側面からの力を加えることによって前記接触用パッドを破壊するということがない。この点、従来の盛り上がった前記接触用パッドにおいては、前記接触用パッドの側面から、マイクロプローブで接触することにより、前記接触用パッドを破壊するという場合が多いという問題点があった。請求項１に記載の発明によれば、 近年の主流である０．２５μｍや０．１８μｍルールデバイスにおいても、前記接触用パッドを設ける場所の確保が可能となり、０．２５μｍや０．１８μｍルールデバイスに対して、マイクロプローブを用いて、電気的特性を測定することが可能となる。更に、前記埋め込み型接触用パッドの製造工程において、FIB加工装置のビームが照射された領域を含む前記半導体チップの表面全体を前記仕上げ研磨により機械的に除去してしまうことにより、前記接触用パッド間や周囲の素子との絶縁性を高くすることができるという効果も得られる。FIB加工においては、ビームの照射によりガリウムイオンが目標の範囲内だけでなく、その周囲に打ち込まれてしまうことが避けられず、打ち込まれた部分の絶縁性は変化してしまうが、従来の方法では困難であったこの部分の除去が前記埋め込み型接触用パッドの製造工程では、前記仕上げ研磨により機械的に除去することができるからである。
【００２６】
請求項２に記載の発明によれば、サブミクロンのサイズの埋め込み型の前記接触用パッドの製造が可能となる。また、この製造方法は、従来の製造方法では必要であった引き出し配線を作成するためのデポジション工程が不要であることにより、従来の製造方法よりも工程が少なく工程の簡素化により前記接触用パッドの製造コストの低減を図ることができる。また、測定の際に、引き出し配線が持つ 抵抗を考慮する必要がないため、測定結果の解釈が容易となる。
【００２７】
請求項３に記載の発明によれば、請求項２に記載の 発明の効果に加えて、仕上げ研磨工程にダイヤモンドラッピングフィルムを使用することにより、前記接触用パッドの表面を前記接触用パッドの中央部分が凸状になることなく精確に、かつ、表面に傷をつけることなく、確実に平坦化することができる。その結果として、前記接触用パッドの位置、大きさ、及び形状を精確に把握でき、マイクロ プローブによるコンタクトをより精確かつ容易に行うことが可能となり、故障解析の精度の向上と故障解析に要する労力の低減を図ることができる。
【００２８】
請求項４に記載の発明によれば、請求項２に記載の 発明の効果に加えて、仕上げ研磨工程に酸化アルミニウムラッピングフィルムを使用することにより、ダイヤモンドラッピングフィルムに比べて、確実性においては、多少劣るものの、比較的安価に、前記接触用パッドの表面を研磨して、平坦化できる。その結果故障解析費用の低減を図ることができる。
【００２９】
請求項５に記載の発明によれば、請求項２に記載の 発明の効果に加えて、前記接触用パッド範囲ミリングおよび前記コンタクトホール範囲ミリングに用いるＦＩＢ加工装置について、ガス装置としては、タングステンまたは白金のみを付帯する装置で足りることより、前記接触用パッドの製造コストが安くなるという効果を得られる。
【００３０】
請求項６に記載の発明によれば、前記測定希望箇所の上にタングステンプラグが形成されている場合においても、請求項１に記載の発明と同様の効果を得られる。
【００３１】
請求項７に記載の発明によれば、前記測定希望箇所の上にタングステンプラグが形成されている場合においても、請求項２に記載の発明と同様の効果を得られる。
【００３２】
請求項８に記載の発明によれば、前記測定希望箇所の上にタングステンプラグが形成されている場合においても、請求項３に記載の発明と同様の効果を得られる。
【００３３】
請求項９に記載の発明によれば、前記測定希望箇所の上にタングステンプラグが形成されている場合においても、請求項４に記載の発明と同様の効果を得られる。
【００３４】
請求項１０に記載の発明によれば、前記測定希望箇所の上にタングステンプラグが形成されている場合においても、請求項５に記載の発明と同様の効果を得られる。
【００３５】
請求項１１に記載の発明によれば、前記埋め込み型接触用パッドの表面積が０．３５平方マイクロメートル乃至１００平方マイクロメートルのようなものについて、前記接触用パッドの表面が平坦であることにより、前記接触用パッドにあたった光が乱反射することが少なく、前記接触用パッドの大きさが微小なものであっても、その前記接触用パッドの位置と大きさ及び形状を精確に把握することが可能となる。その結果、マイクロプローブで、その微細な前記接触用パッドに精確に接触することができ、半導体素子の電気的特性を取得することができる。また、前記接触用パッドが埋め込み型であることにより、マイクロプローブで前記接触用パッドに接触する際に、前記接触用パッドの側面から接触するということがなく、前記接触用パッドに側面からの力を加えることによって前記接触用パッドを破壊するということがない。この点、従来の盛り上がった前記接触用パッドにおいては、前記接触用パッドの側面から、マイクロプローブで接触することにより、前記接触用パッドを破壊するという場合が多かった。
【００３６】
その結果近年の主流である０．２５μｍや０．１８μｍルールデバイスにおいても、前記接触用パッドを設ける場所の確保が可能となり、０．２５μｍや０．１８μｍルールデバイスに対して、マイクロプローブを用いて、電気的特性を測定することが可能となる。更に、前記埋め込み型接触用パッドの製造工程において、FIB加工装置のビームが照射された領域を含む前記半導体チップの表面全体を前記仕上げ研磨により機械的に除去してしまうことにより、前記接触用パッド間や周囲の素子との絶縁性を高くすることができるという効果も得られる。FIB加工においては、ビームの照射によりガリウムイオンが目標の範囲内だけでなく、その周囲に打ち込まれてしまうことが避けられず、打ち込まれた部分の絶縁性は変化してしまうが、従来の方法では困難であったこの部分の除去が前記埋め込み型接触用パッドの製造工程では、前記仕上げ研磨により機械的に除去することができるからである。
【００３７】
請求項１２に記載の発明によれば、その表面積が０．３５平方マイクロメートル乃至１００平方マイクロメートルの前記埋め込み型接触用パッドの製造が可能となる。また、この製造方法は、従来の製造方法では必要であった引き出し配線を作成するためのデポジション工程が不要であることにより、従来の製造方法よりも工程が少なく工程の簡素化により前記接触用パッドの製造コストの 低減を図ることができる。また、測定の際に、引き出し配線が持つ抵抗を考慮する必要がないため、測定結果の解釈が容易となる。
【００３８】
請求項１３に記載の発明によれば、前記埋め込み型接触用パッドの表面積が０．３５平方マイクロメートル乃至１００平方マイクロメートルのようなものについて、仕上げ研磨工程にダイヤモンドラッピングフィルムを使用することにより、前記接触用パッドの表面を前記接触用パッドの中央部分が凸状になることなく精確に、かつ、表面に傷をつけることなく、確実に平坦化することができる。その結果として、前記接触用パッドの位置、大きさ、及び形状を精確に把握でき、マイクロプローブによるコンタクトをより精確かつ容易に行うことが可能となり、故障解析の精度の向上と故障解析に要する労力の低減を図ることができる。
【００３９】
請求項１４に記載の発明によれば、前記埋め込み型接触用パッドの表面積が０．３５平方マイクロメートル乃至１００平方マイクロメートルのようなものについて、仕上げ研磨工程に酸化アルミニウムラッピングフィルムを使用することにより、ダイヤモンドラッピングフィルムに比べて、確実性においては、多少劣るものの、比較的安価に、前記接触用パッドの表面を研磨して、平坦化できる。その結果故障解析費用の低減を図ることができる。
【００４０】
請求項１５に記載の発明によれば、前記埋め込み型接触用パッドの表面積が０．３５平方マイクロメートル乃至１００平方マイクロメートルのようなものについて、前記接触用パッド範囲ミリングおよび前記コンタクトホール範囲ミリングに用いるＦＩＢ加工装置について、ガス装置としては、タングステンまたは白金のみを付帯する装置で足りることより、前記接触用パッドの製造コストが安くなるという効果を得られる。
【００４１】
請求項１６に記載の発明によれば、前記埋め込み型接触用パッドの表面積が０．３５平方マイクロメートル乃至１００平方マイクロメートルのようなものについて、前記測定希望箇所の上にタングステンプラグが形成されている場合においても、請求項６に記載の発明と同様の効果を得られる。
【００４２】
請求項１７に記載の発明によれば、前記埋め込み型接触用パッドの表面積が０．３５平方マイクロメートル乃至１００平方マイクロメートルのようなものについて、前記測定希望箇所の上にタングステンプラグが形成されている場合においても、請求項７に記載の発明と同様の効果を得られる。
【００４３】
請求項１８に記載の発明によれば、前記埋め込み型接触用パッドの表面積が０．３５平方マイクロメートル乃至１００平方マイクロメートルのようなものについて、前記測定希望箇所の上にタングステンプラグが形成されている場合においても、請求項８に記載の発明と同様の効果を得られる。
【００４４】
請求項１９に記載の発明によれば、前記埋め込み型接触用パッドの表面積が０．３５平方マイクロメートル乃至１００平方マイクロメートルのようなものについて、前記測定希望箇所の上にタングステンプラグが形成されている場合においても、請求項９に記載の発明と同様の効果を得られる。
【００４５】
請求項２０に記載の発明によれば、前記埋め込み型接触用パッドの表面積が０．３５平方マイクロメートル乃至１００平方マイクロメートルのようなものについて、前記測定希望箇所の上にタングステンプラグが形成されている場合においても、請求項１０に記載の発明と同様の効果を得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４６】
以下、図を参照しつつ、発明を実施するための最良の形態について説明する。
【００４７】
（実施の形態１）
図１の(a)乃至(f)は、本発明に係る前記接触用パッドの製造方法の第１の実施例を示す工程断面図である。また、図２の(a)は図１に係る製造方法により製造された前記埋め込み型接触用パッドを上から見た平面図であり、また図２の(b)は図２の(a)のＡ−Ａ´の断面図である。
【００４８】
図１の(a)は電気的特性を測定したいトランジスタが埋設されている基板を横から見た半導体チップの断面図である。図１の１０１は故障解析のために、電気的特性を測定したいトランジスタのゲートラインである。また、図１の１０２は絶縁層である。また、図１の１０３は、シリコン等基板である。ここで、「シリコン等」としている理由はこの層には場合によっては、シリコン以外の物質、例えば素子分離層（LOCOS）を含むからである。また、図１の１０７及び１０８は配線層である。また、図１の１０９は前記配線層１０７と１０８を電気的に接触させるためのタングステンプラグである。
【００４９】
本実施例の場合には、前記１０１のゲートラインが前記 測定希望箇所となる。図１の１０４は前記埋め込み型接触用パッドを設ける予定の範囲である。また、図１の１０５は、コンタクトホールである。図１の１０６は作成された前記埋め込み型接触用パッドである。以下、説明する。
【００５０】
図１の(a)は処理前の前記半導体チップの断面図である。図１の(a)の図に示されるように、前記測定希望箇所１０１の上には 配線層１０７及び配線層１０８が存在する。前記配線層が存在する状態で、前記半導体チップの表面に前記接触用パッドを作成して、前記測定希望箇所１０１とパッドを連結させると、その途中で前記配線層１０７及び前記配線層１０８とも接触してしまう。この様な状態では精確な電気的特性の測定は困難である。
そこで、まず、最初に、図１の(a)と(b)に示すように、前記半導体チップの表面層を前記 測定希望箇所１０１の真上には、配線層が存在しない程度にまで研磨する。図９は研磨する工程を示す概略図である。図９の９０１は流水であり、９０２は研磨の対象である前記半導体チップであり、そして９０３は研磨台である。通常は金属の円盤に布を糊付けしたものに、酸化アルミニウムの粉（0.05um粒度程度）と水よりなるペーストを塗布し、前記円盤を研磨台に取り付けて、研磨をおこなう。ただし、この場合に、研磨中は、流水９０１は使用しない。流水により前記ペーストが流れてしまうからである。ただし、試料である前記半導体チップによっては、ダイヤモンドや酸化アルミニウムをラッピングしたフィルムを使用し、流水９０１を噴きつけながら研磨する場合もある。
【００５１】
次に、図１(c)に示すように、前記測定希望箇所１０１の真上を含んで、前記接触用パッドを設けたい範囲をFIB加工装置でミリングする。前記ミリングはFIB加工装置のニュートライザー機能をも使用して行う。図１０はFIB加工装置の概略構成図である。図１０の９０６はイオン源であり、９０７はイオンビームであり、９０２は加工対象である前記半導体チップであり、９０４は前記半導体チップを置くステージであり、そして９０５はデポジション機器である。前記ミリングの対象である前記半導体チップ９０２をFIB加工装置のステージ９０４の上に置いてイオンビーム９０７を加工対象である前記半導体チップに照射してミリングを行う。
【００５２】
次に、図１の(d)に示すように、測定希望箇所１０１の真上にコンタクトプラグを設けるためのコンタクトホール１０５を設けるために前記FIB加工装置を使用して絶縁層１０２をミリングする。前記ミリングはFIB加工装置のニュートライザー機能をも使用する。
【００５３】
次に、図１(e)に示すように、ミリングした部分へFIB加工装置を使用するとともにニュートライザー機能をも使用して、タングステンをデポジションする。  次に、図１の(f)に示すように、タングステンをデポジションした表面全体を研磨して平坦化する。前記研磨は図９に示すように研磨台に前記半導体チップを指で押し付けて行う。研磨中は流水９０１を噴きつける。削りカスを除去するためである。また、この工程では、ダイヤモンドをラップしたフィルムを研磨台の上に置いて行う。ダイヤモンドをラップしたフィルムを使用することにより、研磨後の表面に傷をつけることなく、平坦に、かつ確実に仕上がる。この結果、光を当てた場合に前記接触用パッドからの乱反射が無く、前記接触用パッドの位置、大きさ及び形状を精確に把握でき、マイクロプローブで確実に接触できるという効果が得られる。ただし、平坦度の仕上がりが少々荒くても経済性を優先したい場合には、ダイヤモンドの代わりに酸化アルミニウムをラップしたフィルムを使用することもできる。
【００５４】
次に、この本発明に係る第１の実施例に対応する従来の方法について説明しつつ、本発明に係る第１の実施例の効果について説明する。従来の方法には、２種類の方法がある。１番目の方法は、前記測定希望箇所１０１の周囲（周囲約4μｍ以内）には他の素子が接近して存在していないために、前記接触用パッドを作成するために分離用絶縁層を設けることなく、前記接触用パッドを設置するスペースがある場合である。
【００５５】
２番目の方法は、前記測定箇所１０１の周囲に他の 素子が存在して、前記測定箇所の上に分離用絶縁層を設けて、周囲の他の素子との絶縁を図らなければ前記接触用パッドを設けることができない場合である。
【００５６】
最初に１番目の方法について説明する。
【００５７】
図５の(a)乃至(f)は、この方法を示す工程断面図である。また、図５の５０６及び５０７は配線層である。また、図５の５１４は前記配線層５０６と５０７とを電気的に接触させるためのタングステンプラグである。
図５の５０１は前記測定希望箇所１０１の周囲に 存在する素子のうち最も接近している素子（以下「最接近素子」ともいう。）である。図５の５０２は前記測定希望箇所１０１の真上にタングステンプラグを作成するために絶縁層１０２をミリングすることによって作成されたコンタクトホールである。図５の５０３は後で説明するリデポのクリーニング前の前記引き出し配線である。これに対して、５１５はリデポのクリーニング後の前記引き出し配線である。また、図５の５０４は後で説明するリデポのクリーニング前の前記接触用パッドである。これに対して、図５の５０５はリデポのクリーニング後の前記接触用パッドである。また、図６の(a)は図５に示される方法によって作成された前記接触用パッドの平面図である。また、図６の(b)は図６の(a)のＣ−Ｃ´の断面図である。
【００５８】
最初に、図５の(a)と(b)に示されるように、前記半導体チップの表面層を前記 測定希望箇所１０１の真上には、配線層が存在しない程度にまで研磨する。この点は、本発明に係る実施の形態１の場合と同様である。次に、図５の(c)に示されるように、前記測定希望箇所１０１の真上をFIB加工装置でミリングして前記タングステンプラグを作成するためのコンタクトホール５０２を作成する。そして、前記ミリングにより作成された前記ホール５０２にタングステンをデポジションするとともに、デポジションにより前記引き出し配線５０３を作成する。さらにデポジションにより前記接触用パッド５０４を作成する。最後にリデポ現象によるリデポをエッチングによりクリーニングする。このクリーニングにより前記接触用パッド５０４周辺のリデポが取り除かれて、前記接触用パッドと、その周辺のパッドとを絶縁することができる。また、前記クリーニングにより、前記タングステンのデポジションにより前記接触用パッド５０４の表面全体やその周囲に広がったタングステンがエッチングされ、その結果、「すそ」をひいたようなぼやけた形のデポジション膜は明瞭な形となる。 前記リデポや前記「すそ」が存在すると、前記接触用パッド５０４が周辺のパッドと導通してしまうが、前記クリーニングにより絶縁できる。
図５の５０８は前記リデポの前記クリーニング前の前記引き出し配線の周囲のすその部分であり、５０９は前記リデポの前記クリーニング前の前記接触用パッドの周囲のすその部分であり、５１０も前記リデポの前記クリーニング前の前記接触用パッドの周囲のすその部分であり、５１１は前記リデポの前記クリーニング後の前記引き出し配線の周囲のすその部分であり、５１２は前記リデポの前記クリーニング後の前記接触用パッドの周囲のすその部分であり、５１３も前記リデポの前記クリーニング後の接触用パッドの周囲のすその部分である。これらの５０８、５０９、５１０、５１１、５１２及び５１３は前記リデポのクリーニングにより 前記引き出し配線５０３及び前記接触用パッド５０４の周囲の「すそ」が取れる様子を示している。
【００５９】
この１番目の方法は次に説明する２番目の方法に比べて、分離用絶縁層を作成する必要性が無く、比較的に低コストで前記接触用パッドを作成することができる。しかしながら、近年の主流である０．２５μｍや０．１８μｍルールデバイスにおいては前記測定希望箇所１０１の周囲約4μｍ以内には他の素子が存在しないというケースはほとんど考えられず、この１番目の方法は０．２５μｍや０．１８μｍルールデバイスにおいては実用性がない。
【００６０】
次に、２番目の方法について説明する。
【００６１】
図７の(a)乃至(f)は、この２番目の方法を示す工程断面図である。また、図７の７０５及び７０６は配線層である。また、図７の７１１は前記配線層７０５と７０６とを電気的に接触させるためのタングステンプラグである。
図７の５０１は前記測定希望箇所１０１の周囲に 存在する最接近素子である。図７の７０１は分離用絶縁層である。図７の７０３は後で説明するリデポのクリーニング前の前記接触用パッドである。これに対して、図７の７０４はリデポのクリーニング後の前記接触用パッドである。図７の７０２は前記測定希望箇所１０１と前記接触用パッド７０４を接触させるためのタングステンプラグを作成するためのコンタクトホールである。
【００６２】
図８の(a)は図７の(a)乃至(f)に示される方法によって作成された前記接触用パッドの平面図である。また、図８の(b)は図８の(a)のＤ−Ｄ´線の断面図である。
【００６３】
最初に、図７の(a)と(b)に示されるように、前記半導体チップの表面層を前記 測定希望箇所１０１の真上には、配線層が存在しない程度にまで研磨する。この点は、本発明に係る実施の形態１の場合および従来の１番目の方法の場合と同様である。次に図７の(c)に示されるように分離用絶縁層７０１を作成する。この理由は絶縁層を設けることなく前記接触用パッドを作成すると前記最近接素子５０１と前記接触用パッドが接触してしまうからである。分離用絶縁層は一般的にはFIB装置によりTEOSガスを使用して作成される。次には、図７の(d)に示されるようにタングステンプラグを作成するために、前記測定希望箇所１０１の真上をFIB加工装置でミリングして前記タングステンプラグを作成するためのコンタクトホール７０２を作成する。次に図７の(e)に示されるように、前記ホールにFIB装置を使用して、タングステンをデポジションすることによりタングステンプラグ作成し、その上にさらにタングステンをデポジションして前記接触用パッド７０３を作成する。最後にリデポ現象によるリデポを エッチングによりクリーニングする。前記クリーニングにより前記接触用パッド７０３はその「すそ」がとれ、図７の(ｆ)に示されるように前記接触用パッド７０４となる。
図７の７０７は前記リデポの前記クリーニング前の前記接触用パッドの周囲のすその部分であり、７０８も前記リデポの前記クリーニング前の前記接触用パッドの周囲のすその部分であり、７０９は前記リデポの前記クリーニング後の前記接触用パッドの周囲のすその部分であり、７１０も前記リデポの前記クリーニング後の接触用パッドの周囲のすその部分である。これらの図７の７０７、７０８、７０９及び７１０は前記リデポのクリーニングにより 前記接触用パッド７０４の周囲の「すそ」が取れる様子を示している。前記クリーニングの目的と効果は１番目の方法の場合と同様である。
【００６４】
この２番目の方法によれば、近年の０．２５μｍや０．１８μｍルールデバイスにおいて製造された半導体チップにおいても前記測定希望箇所１０１の真上に前記最近接素子５０１と接触することなく前記接触用パッド７０４を作成することができる。しかし、この方法により前記接触用パッドを作成するためには、分離用絶縁層７０１を作成することが必要であることよりFIB加工装置に追加装置として、高価なガス装置が必須となり、製造コストが高くなってしまう。これに対して、本発明に係る前記埋め込み型接触用パッドの製造方法は、前記分離用絶縁層を作成する必要がなく、大幅に製造コストを低減できる。
【００６５】
また、従来の方法により作成された前記接触用パッドの形状は、１番目と２番目の方法により作成されたもの双方ともに共通して平坦な表面の上に盛り上がった形状となる。このように盛り上がった形状の場合には、前記接触用パッドの位置を観測しようとして、光をあてると、それからの反射光が乱反射するために、前記接触用パッドの形状と位置を精確に把握することが困難となる。また、盛り上がった 形状の前記接触用パッドの側面にマイクロプローブを接触させると、その側面からの圧力により前記接触用パッドが破壊され易いという問題もある。この点、本発明に係る前記接触用パッドの製造方法により製造された前記埋め込み型接触用パッドは、前記接触用パッドの表面が平坦であることにより乱反射がなく、前記接触用パッドのサイズが微細であっても、その位置と形状を精確に把握することができ、また平坦であることによりマイクロプローブで側面から接触することにより前記接触用パッドを破壊するという問題も生じないという効果を有する。
【００６６】
（実施の形態２）
図３の(a)乃至(e)は、前記測定希望箇所の上にタングステンプラグが形成されている場合における本発明に係る前記接触用パッドの製造方法の実施例を示す工程断面図である。
【００６７】
図４の(a)は図３に係る製造方法により製造された前記埋め込み型接触用パッドを上から見た平面図であり、また図４の(b)は図３の(a)のB−B´の断面図である。
【００６８】
図３の(a)は電気的特性を測定したいトランジスタが埋設されている基板を横から見た半導体チップの断面図である。また、図３の３０２及び３０３は配線層である。また、図３の３０６は前記配線層３０２と３０３とを電気的に接触させるためのタングステンプラグである。
図３の１０１は故障解析のために、電気的特性を 測定したいトランジスタのゲートラインの断面である。また、図３の３０１は前記測定希望箇所１０１の上に形成されたタングステンプラグである。図３の１０２は絶縁層である。また、図３の１０３は、シリコン等基板である。ここで、「シリコン等」としている理由は（実施の形態１）の場合と同様に、この層は場合によっては、シリコン以外の物質、例えば素子 分離層（LOCOS）を含むからである。図３の３０４は前記埋め込み型接触用パッドを設ける予定の範囲である。図３の３０５は作成された前記埋め込み型接触用パッドである。以下、説明する。
【００６９】
まず、最初に、図３の(a)と(b)に示すように、前記半導体チップの表面層を前記 測定希望箇所１０１の上に形成されているタングステンプラグ３０１の表面が露出するまで研磨する。このように研磨する理由は実施の形態１の場合と同様の理由である。具体的な研磨の方法は（実施の形態１）の場合と同様である。図９は、研磨台の例と研磨する工程を示す概略図である。図９の９０１は流水であり、９０２は研磨の対象である前記半導体チップであり、そして９０３は研磨台である。通常は金属の円盤に布を糊付けしたものに、酸化アルミニウムの粉（0.05um粒度程度）と水よりなるペーストを塗布し、前記円盤を研磨台に取り付けて、研磨をおこなう。ただし、この場合に、研磨中は、流水９０１は使用しない。流水により前記ペーストが流れてしまうからである。ただし、試料である前記半導体チップにより、ダイヤモンドや酸化アルミニウムをラッピングしたフィルムを使用し、流水９０１を噴きつけながら研磨する場合もある。
【００７０】
次に、図３(c)に示すように、測定希望箇所１０１の真上を含んで、前記接触用パッドを設けたい範囲の前記絶縁層１０２をFIB加工装置でミリングする。前記ミリングはFIB加工装置のニュートライザー機能をも使用して行う。
【００７１】
次に、図３(d)に示すように、ミリングした部分へFIB加工装置を使用するとともにニュートライザー機能をも使用して、タングステンをデポジションする。
【００７２】
次に、図3の(e)に示すように、タングステンをデポジションした表面全体を研磨して平坦化する。前記研磨は図９に示すように研磨台に前記半導体チップを指で押し付けて行う。研磨中は流水９０１を噴きつける。削りカスを除去するためである。また、通常は、この工程では、ダイヤモンドをラップしたフィルムを研磨台の上に置いて行う。
ダイヤモンドをラップしたフィルムを使用することにより、研磨後の表面に傷をつけることなく平坦に、かつ確実に仕上がる。この結果、前記接触用パッドに光を当てた場合に乱反射が無く、前記接触用パッドの位置、大きさ及び形状を精確に把握でき、マイクロプローブで確実に接触できるという効果が得られる。
【産業上の利用可能性】
【００７３】
本発明による前記埋め込み型接触用パッドを使用すれば半導体製品等の不良解析をより精確かつ安価に実施でき、半導体製品等の品質改善やコストの低減が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００７４】
【図１】請求項２に記載の発明に係る前記接触用パッドの製造方法の実施例を示す工程断面図である。
【図２】請求項２に記載の製造方法により製造された 前記埋め込み型接触用パッドの平面図と断面図である。
【図３】請求項７に記載の発明に係る前記接触用パッドの製造方法の実施例を示す工程断面図である。
【図４】請求項７に記載の製造方法により製造された 前記埋め込み型接触用パッドの平面図と断面図である。
【図５】従来の前記接触用パッドを製造する方法のうち１番目の方法を示す工程断面図である。
【図６】従来の前記接触用パッドを製造する方法のうち１番目の方法により製造された前記接触用パッドの平面図と断面図である。
【図７】従来の前記接触用パッドを製造する方法のうち２番目の方法を示す工程断面図である。
【図８】従来の前記接触用パッドを製造する方法のうち２番目の方法により製造された前記接触用パッドの平面図と断面図である。
【図９】研磨工程を示す概略図である。
【図１０】FIB加工装置の概略構成図である。
【符号の説明】
【００７５】
１０１      電気的特性を測定したいトランジスタのゲートライン
１０２      絶縁層
１０３      シリコン等基板
１０４      埋め込み型接触用パッドを設ける予定の範囲
１０５      コンタクトホール
１０６      埋め込み型接触用パッド
１０７      配線層
１０８      配線層
１０９      タングステンプラグ
３０１      タングステンプラグ
３０２      配線層
３０３      配線層
３０４      埋め込み型接触用パッドを設ける予定の範囲
３０５      埋め込み型接触用パッド
３０６      タングステンプラグ
５０１      最接近素子
５０２      コンタクトホール
５０３      引き出し配線（リデポのクリーニング前）
５０４      接触用パッド（リデポのクリーニング前）
５０５      接触用パッド（リデポのクリーニング後）
５０６      配線層
５０７      配線層
５０８      リデポのクリーニング前の引き出し配線の 周囲のすその部分
５０９      リデポのクリーニング前の接触用パッドの 周囲のすその部分
５１０      リデポのクリーニング前の接触用パッドの 周囲のすその部分
５１１      リデポのクリーニング後の引き出し配線の 周囲のすその部分
５１２      リデポのクリーニング後の接触用パッドの 周囲のすその部分
５１３      リデポのクリーニング後の接触用パッドの 周囲のすその部分
５１４      タングステンプラグ
５１５      引き出し配線（リデポのクリーニング後）
７０１      分離用絶縁層
７０２      コンタクトホール
７０３      リデポのクリーニング前の接触用パッド
７０４      リデポのクリーニング後の接触用パッド
７０５      配線層
７０６      配線層
７０７      リデポのクリーニング前の接触用パッドの 周囲のすその部分
７０８      リデポのクリーニング前の接触用パッドの 周囲のすその部分
７０９      リデポのクリーニング後の接触用パッドの 周囲のすその部分
７１０      リデポのクリーニング後の接触用パッドの 周囲のすその部分
７１１      タングステンプラグ
９０１      流水
９０２      半導体チップ
９０３      研磨台
９０４      ステージ
９０５      デポジション機器
９０６      イオン源
９０７      イオンビーム
【図１】
2006228827.tif 000003
【図２】
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【図３】
2006228827.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2006228827.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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