(57)【要約】      （修正有）【課題】シリコン基板表面のＰＮパターンにおける故障解析の精度を低下させないで、低コストで行なうことのできる故障解析方法の提供。【解決手段】基板表面にＰＮパターンを有するシリコン基板と、シリコン基板の表面を覆う絶縁膜と、絶縁膜上に設けられた銅配線とを備えた集積回路の故障解析方法であって、（１）第１のフッ化水素酸系エッチャントを用いて絶縁膜の表層をエッチングし、絶縁膜上に設けられた銅配線を除去する工程と、（２）当該箇所のＰＮパターンのみを故障解析対象箇所に先行させて露出させる工程と、（３）ＰＮパターンに銅イオン由来の異常エッチングが発生したか否かを光学的に判定する異常エッチング判定工程と、（４）異常エッチングの発生が確認されない場合には、前記第１のフッ化水素酸系エッチャントを、確認された場合には、含有銅イオン濃度が低い第２のフッ化水素酸系エッチャントを選択する工程とを備える構成とする。【選択図】図２
2005285902.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板表面にＰＮパターンを有するシリコン基板と、前記シリコン基板の表面を覆う絶縁膜と、前記絶縁膜上に設けられた銅配線とを備えた集積回路の故障解析方法であって、シリコン基板表面のＰＮパターンの故障解析対象箇所を特定する解析箇所特定工程と、前記解析箇所特定工程で特定した故障解析対象箇所を覆う絶縁膜を、フッ化水素酸系エッチャントでエッチング除去し、前記故障解析対象箇所のＰＮパターンを露出させる解析箇所露出工程と、前記解析箇所露出工程で露出させたＰＮパターンを故障解析する工程とを少なくとも有する故障解析方法において、
（１）前記解析箇所露出工程の前に設けられた、第１のフッ化水素酸系エッチャントを用いて絶縁膜の表層をエッチングし、前記絶縁膜上に設けられた銅配線を除去する銅配線除去工程と、
（２）前記銅配線除去工程後でかつ前記解析箇所特定工程後に設けられた、前記第１のフッ化水素酸系エッチャントを用いて、前記シリコン基板の表面の一部であってかつ前記故障解析対象箇所から離れた箇所のＰＮパターンを覆う絶縁膜を選択的にエッチング除去し、当該箇所のＰＮパターンのみを故障解析対象箇所に先行させて露出させる先行露出工程と、
（３）前記第１のフッ化水素酸系エッチャントを、前記先行露出させたＰＮパターンに接触させ、当該ＰＮパターンに銅イオン由来の異常エッチングが発生したか否かを光学的に判定する異常エッチング判定工程と、
（４）前記異常エッチング判定工程で異常エッチングの発生が確認されない場合には、前記第１のフッ化水素酸系エッチャントを、前記故障解析対象箇所を覆う絶縁膜のエッチング用エッチャントとして選択し、異常エッチングが確認された場合には、前記第１のフッ化水素酸系エッチャントよりも含有銅イオン濃度が低い第２のフッ化水素酸系エッチャントを、前記故障解析対象箇所を覆う絶縁膜のエッチング用エッチャントとして選択するエッチャント選択工程と
を備えることを特徴とする故障解析方法。
【請求項２】
前記銅配線除去工程の前に、絶縁膜の一部を選択的にエッチングし、絶縁膜に凹部を形成する凹部形成工程をさらに備え、
前記先行露出工程において、当該凹部を起点とする絶縁膜のエッチング除去により、前記故障解析対象箇所から離れた箇所のＰＮパターンのみを先行露出させる
ことを特徴とする請求項１記載の集積回路の故障解析方法。
【請求項３】
前記異常エッチング観察工程で異常エッチングの発生が確認された場合には、前記解析箇所露出工程の前に、エッチング処理にかかる治具および異常エッチングの発生が観察されたシリコン基板を硝酸溶液に浸漬し、当該治具および基板の表面に付着した銅イオンを除去する
ことを特徴とする請求項１記載の集積回路の故障解析方法。
【請求項４】
前記凹部を、レーザ照射により、または、前記凹部以外の絶縁膜上をマスクしてエッチングすることにより形成する
ことを特徴とする請求項２記載の集積回路の故障解析方法。
【請求項５】
前記先行露出させる箇所が、前記故障解析対象箇所から８０μｍ以上離れている
ことを特徴とする請求項１記載のシリコン基板の露出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、集積回路の故障解析方法に関し、さらに詳しくは、シリコン基板表面のＰＮパターンにおける故障解析の精度を向上しつつ、その解析方法を単純化させた、集積回路の故障解析方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
集積回路の故障解析において、その故障解析の対象箇所がシリコン基板表面のＰＮパターンである場合には、当該箇所を覆う絶縁膜をエッチング除去して、解析対象のＰＮパターンを露出させる必要がある。
【０００３】
フッ化水素酸（ＨＦ）系エッチャントを用いたウエットエッチング法は、特殊なエッチング装置を必要とせずに、シリコン基板上の絶縁膜を簡単にエッチング除去することができるため、シリコン基板表面のＰＮパターンを対象とした故障解析方法を単純化する手段として注目されている。しかし、ＨＦ系エッチャントが銅汚染されている場合、すなわち当該ＨＦ系エッチャント中の銅イオンの濃度が高い場合には、その故障解析の精度が著しく低下してしまうことが知られている。
【０００４】
故障解析の精度を低下させる要因として先ず第１に、銅イオンが、その脱電子作用によってシリコン基板のＰＮパターンを酸化させやすい性質を有していることがあげられる。第２に、酸化したシリコンは、ＨＦ系エッチャントに溶け出しやすい性質を有していることがあげられる。
【０００５】
酸化シリコンがＨＦ系エッチャント中に溶出すると、ＰＮパターンに異常エッチングが発生する。この異常エッチングは、ＨＦ系エッチャント中の銅イオンの濃度が高くなるとその発生量が指数関数的に増大し、故障解析によって発見すべきピンホール等の異常をマスクしてしまう。このため、ＨＦ系エッチャントが銅汚染されていると、故障解析の精度が著しく低下するが、シリコン基板表面のＰＮパターンが故障解析の対象である場合には、ＨＦ系エッチャントの含有銅イオン濃度の上昇を避けることは基本的に困難である。これは、一般に、集積回路を低抵抗化させる目的から、絶縁膜上の金属配線に銅配線が用いられており、ＨＦ系エッチャントを用いた銅配線の除去過程において必ず、銅配線からＨＦ系エッチャントへの銅イオンの溶出があるためである。
【０００６】
したがって、解析対象箇所のＰＮパターンを覆う絶縁膜をエッチングする際に、常に未使用の新鮮なＨＦ系エッチャントを用いるのが望ましく、また、ＨＦ系エッチャント中の銅イオン濃度を化学分析装置等で常に監視しておき、銅イオン濃度が一定以上となった場合にはそのエッチャント液の使用を止める等が望ましい。しかし、これらの手段は故障解析に伴うコストを上昇させる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は上記課題を解決するものであり、シリコン基板表面のＰＮパターンにおける故障解析の精度を低下させないで、低コストでもって故障解析を行なうことのできる故障解析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】
ここで、本明細書中でいう、絶縁膜の『エッチング除去』とは、シリコン基板上の特定の箇所を覆う絶縁膜を、エッチングによってその特定箇所の上から完全に除去することを意味する。他方、絶縁膜の『エッチング』とは、シリコン基板上の特定の箇所を覆う絶縁膜の厚みを、エッチングによって掘り下げ、その膜厚をエッチング前よりも薄く調整することを意味しており、完全に除去することを意味していない。
【０００９】
上記課題を解決するために、本発明にかかる集積回路の故障解析方法は、基板表面にＰＮパターンを有するシリコン基板と、前記シリコン基板の表面を覆う絶縁膜と、前記絶縁膜上に設けられた銅配線とを備えた集積回路の故障解析方法であって、シリコン基板表面のＰＮパターンの故障解析対象箇所を特定する解析箇所特定工程と、前記解析箇所特定工程で特定した故障解析対象箇所を覆う絶縁膜を、フッ化水素酸系エッチャントでエッチング除去し、前記故障解析対象箇所のＰＮパターンを露出させる解析箇所露出工程と、前記解析箇所露出工程で露出させたＰＮパターンを故障解析する工程とを少なくとも有する故障解析方法において、
（１）前記解析箇所露出工程の前に設けられた、第１のフッ化水素酸系エッチャントを用いて絶縁膜の表層をエッチングし、前記絶縁膜上に設けられた銅配線を除去する銅配線除去工程と、
（２）前記銅配線除去工程後でかつ前記解析箇所特定工程後に設けられた、前記第１のフッ化水素酸系エッチャントを用いて、前記シリコン基板の表面の一部であってかつ前記故障解析対象箇所から離れた箇所のＰＮパターンを覆う絶縁膜を選択的にエッチング除去し、当該箇所のＰＮパターンのみを故障解析対象箇所に先行させて露出させる先行露出工程と、
（３）前記第１のフッ化水素酸系エッチャントを、前記先行露出させたＰＮパターンに接触させ、当該ＰＮパターンに銅イオン由来の異常エッチングが発生したか否かを光学的に判定する異常エッチング判定工程と、
（４）前記異常エッチング判定工程で異常エッチングの発生が確認されない場合には、前記第１のフッ化水素酸系エッチャントを、前記故障解析対象箇所を覆う絶縁膜のエッチング用エッチャントとして選択し、異常エッチングが確認された場合には、前記第１のフッ化水素酸系エッチャントよりも含有銅イオン濃度が低い第２のフッ化水素酸系エッチャントを、前記故障解析対象箇所を覆う絶縁膜のエッチング用エッチャントとして選択するエッチャント選択工程とを備えることを特徴とする。
【００１０】
この構成であると、故障解析対象箇所から離れた箇所のＰＮパターンに対する異常エッチングを判定することにより、銅配線除去工程で使用した第１のフッ化水素酸（ＨＦ）系エッチャントにおける銅汚染の程度が、故障解析対象箇所のＰＮパターンを露出させるための一連の過程であって、かつ故障解析対象箇所を露出させる前過程で判定される。
【００１１】
そして、故障解析対象箇所を露出させる前過程において、第１のＨＦ系エッチャントにおける銅汚染の程度を判定し、この判定結果に基づいて、故障解析対象箇所を覆う絶縁膜のエッチング用エッチャントが適切に選択される。
【００１２】
これにより、ＨＦ系エッチャントを用いた故障解析対象箇所のＰＮパターン露出時に、当該ＰＮパターンが異常エッチングされてしまうことを確実に防止することができる。
【００１３】
さらに、上記構成であると、故障解析対象箇所のＰＮパターンを露出させるための一連の過程において、ＨＦ系エッチャントの銅汚染の程度が判定されるため、銅濃度を検出する化学分析装置等の特殊な設備や検出工程を必要とせず、少ない工程数および簡易な設備によって、上記エッチング用エッチャントを選択することができる。
【００１４】
また、上記異常エッチング判定工程は銅配線除去工程よりも後に設けられているため、異常エッチング判定工程以降は、第１のＨＦ系エッチャントにおける銅汚染の程度は、基本的に変動しない。したがって、故障解析対象箇所のＰＮパターンを異常エッチングしない限り、故障解析対象箇所のＰＮパターンを露出させるための一連の過程において、同一のＨＦ系エッチャントを繰り返し使用することができるため、集積回路の故障解析におけるＨＦ系エッチャントの交換回数を低く抑えることができる。
【００１５】
つまり、上記構成であると、シリコン基板表面のＰＮパターンにおける故障解析の精度を低下させないで、集積回路の故障解析方法を低コスト化することができる。
【００１６】
上記本発明にかかる集積回路の故障解析方法は、さらに、前記銅配線除去工程の前に、絶縁膜の一部を選択的に除去し、絶縁膜に凹部を形成する凹部形成工程を備え、前記先行露出工程において、当該凹部を起点とする絶縁膜のエッチング除去により、前記故障解析対象箇所から離れた箇所のＰＮパターンのみを先行露出させる構成とすることができる。
【００１７】
この構成であると、銅配線除去工程前に、絶縁膜の所定の位置に凹部を形成することにより、第１のＨＦ系エッチャントを絶縁膜の表面に連続して接触させておくだけで、銅配線の除去に続けて、当該凹部を起点として、故障解析対象箇所から離れた箇所のＰＮパターンを覆う絶縁膜を選択的にエッチング除去することができるため、集積回路の故障解析方法をさらに単純化することができる。
【００１８】
なお、上記絶縁膜の凹部は、レーザ照射により、または、前記凹部以外の絶縁膜上をマスクしつつエッチングすることにより形成することができる。
【００１９】
上記本発明にかかる集積回路の故障解析方法は、さらに、前記異常エッチング観察工程で異常エッチングの発生が確認された場合には、前記解析箇所露出工程の前に、エッチング処理にかかる治具および異常エッチングの発生が観察されたシリコン基板を硝酸溶液に浸漬し、当該治具および基板の表面に付着した銅イオンを除去する構成とすることができる。
【００２０】
この構成であると、硝酸溶液に浸漬し、治具および基板の表面に付着した銅イオンを除去することにより、第２のＨＦ系エッチャントにおける含有銅イオン濃度の上昇が防止されるため、故障解析対象箇所のＰＮパターンを露出させる際に、当該ＰＮパターンに対する異常エッチングの発生を防止することができる。また、複数個の集積回路を連続して故障解析する場合に、ＨＦ系エッチャントの交換回数を抑えることもできる。
【００２１】
上記本発明にかかる集積回路の故障解析方法は、さらに、前記先行露出させる箇所が、前記故障解析対象箇所から８０μｍ以上離れている構成とすることができる。
【００２２】
この構成であると、先行露出させる箇所が、故障解析対象箇所から８０μｍ以上離れているため、先行露出時に、故障解析対象箇所までもが露出してしまう危険性が低くなる。
【００２３】
また、シリコン基板のＰＮパターンから脱電子した銅イオンが、単体金属として当該ＰＮパターン上に析出すると、他の銅イオンを電気的に引き寄せる核を形成することが知られている。ここで、本発明者らは、上記エッチャント選択工程で選択したエッチング用エッチャントに突発的な銅汚染が発生した場合であっても、エッチャント中の銅イオンを当該核の周辺に凝集させて、異常エッチングの発生範囲を当該核から８０μｍ以内に限定できることを見出した。すなわち、上記構成であると、故障解析対象箇所のＰＮパターンにおける異常エッチングの発生を一層防止することができる。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によると、フッ化水素酸（ＨＦ）系エッチャントを用いて故障解析対象箇所のＰＮパターンを露出させるための一連の過程であって、かつ故障解析対象箇所を露出させる前過程において、少ない工程数および簡易な設備によって、ＨＦ系エッチャントの銅汚染の程度を判定し、故障解析対象箇所を覆う絶縁膜のエッチング用エッチャントを適切に選択できるため、シリコン基板表面のＰＮパターンにおける故障解析の精度を低下させないで、故障解析を低コスト化することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下に、本発明について実施の形態を説明するが、本発明の技術思想から逸脱しない限り、本発明はこれらに限定されるものではない。
【００２６】
〔実施の形態１〕
図２は、本実施の形態１にかかる集積回路の故障解析方法の処理手順を示すフローチャートである。
【００２７】
［解析箇所特定工程：Ｓ０１］
この図２で示すように、先行露出工程（その詳細は後述する）の前に、まず、走査型赤外線検出装置、液晶解析装置またはエミッション顕微鏡等を用いた公知の故障箇所特定方法により、シリコン基板表面のＰＮパターンの故障解析対象箇所（９）を特定した。
【００２８】
［銅配線除去工程：Ｓ０２］
故障解析する集積回路を調整し、図１で示すような、基板表面にＰＮパターン（６）を有するシリコン基板（２）と、その表面を覆う絶縁膜（１）と、この絶縁膜上に設けられた銅配線（８）とからなる故障解析用試料を作成した。
【００２９】
その後、先行露出工程（その詳細は後述する）に先んじて、この故障解析用試料を、１０質量％のフッ化水素酸を含有したＨＦ系エッチャントに浸漬し、この故障解析用試料の絶縁膜（１）の表層をエッチングした。
【００３０】
この絶縁膜（１）の表層エッチングにより、絶縁膜上に設けられた銅配線（８）が故障解析用試料から除去される。したがって、絶縁膜の表層エッチングは、少なくとも銅配線（８）が完全に除去される深度まで行なうことが好ましい。ただし、この表層エッチングでは、故障解析対象箇所のＰＮパターン（９）を露出させることは避けなければならない（その理由は後述する）。
【００３１】
なお、上述したように、この表層エッチングに伴って、ＨＦ系エッチャント中に銅配線（８）から銅イオンが溶け出してしまうが、この銅イオンの溶出を避けることは基本的に困難である。
【００３２】
ここで、以下、この銅配線除去工程（Ｓ０２）で用いたＨＦ系エッチャントを、より詳しくは銅配線の除去に伴って銅イオンが溶出したＨＦ系エッチャントを、第１のＨＦ系エッチャントと呼ぶ。
【００３３】
［先行露出工程：Ｓ０３］
この先行露出工程は、銅配線除去工程（Ｓ０２）および解析箇所特定工程（Ｓ０１）の後工程であり、次の異常エッチング判定工程（Ｓ０４）の準備工程である。
【００３４】
上記第１のＨＦ系エッチャントを引き続き用い、銅配線除去工程（Ｓ０２）によって絶縁膜の表層および銅配線が除去された故障解析用試料から、故障解析対象箇所のＰＮパターン（９）から離れた箇所のＰＮパターン（５）を覆う絶縁膜（１）を選択的にエッチング除去し、図３で示すように、当該箇所のＰＮパターン（５）のみを先行露出させた。
【００３５】
具体的な選択的エッチング方法としては、例えば上記銅配線が除去された故障解析用試料に対して、選択的エッチング対象領域の絶縁膜にレーザを照射する方法や、この絶縁膜の選択的エッチング対象領域以外を耐酸性テープによってマスクし、この対象領域にＨＦ系エッチャントを接触させる方法等があげられる。また、レーザ照射によって選択的エッチング対象の絶縁膜に凹部を形成した後、ＨＦ系エッチャントを絶縁膜の全面に接触させることにより、エッチング進度の差を利用して、故障解析対象箇所から離れた箇所のＰＮパターン（５）を先行露出させることもできる。
【００３６】
ここで、故障解析箇所と先行露出箇所との距離は、先行露出に伴って故障解析箇所までもが露出されてしまわないように、両者の距離が十分に離れている、例えば８０μｍ以上離れていることが好ましい。なお、両者の好ましい距離が８０μｍ以上であることは、本発明者らの実験により見出された結果に基づくものであり、その詳細については後述する。
【００３７】
［異常エッチング判定工程：Ｓ０４］
この異常エッチング判定工程は、第１のＨＦ系エッチャントにおける銅汚染の程度を判定する工程である。
【００３８】
まず、先行露出工程（Ｓ０３）で先行露出させたＰＮパターン（５）に、第１のＨＦ系エッチャントを接触させた。
【００３９】
その後、この先行露出させたＰＮパターン（５）の表面形状を光学顕微鏡で観察した。そして、このＰＮパターンの輪郭（エッジ）がぼやけているか否かを基準として、このエッジがぼやけて見える場合には異常エッチングが発生したと判定した。なお、この観察手段としては光学顕微鏡によるものに限られず、例えば走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）等のより詳細な観察が可能な光学的手段を排除するものではないが、観察にかかる簡便さの側面からは光学顕微鏡を用いることが好ましい。
【００４０】
ここで、ＰＮパターンの異常エッチングは、上述したように、銅イオンの脱電子作用によってＰＮパターンが酸化され、この酸化されシリコンがＨＦ系エッチャント中に溶出することにより発生するものである。すなわち、異常エッチングされたＰＮパターン（７）は、図５で示すように、異常エッチングされていないＰＮパターン（６）と比較してその凹凸差が減少するため、そのエッジがぼやけて見えるようになる。
【００４１】
この銅イオンに由来した異常エッチングは、以下の化学反応式に従う。
Ｃｕ２＋  ＋  ２ｅ−  →  Ｃｕ
Ｓｉ  ＋  ２Ｈ２Ｏ  →  ＳｉＯ２  ＋４Ｈ＋  ＋  ４ｅ−
ＳｉＯ２  ＋  ６ＨＦ  →  ２Ｈ＋  ＋  ＳｉＦ６２−  ＋  ２Ｈ２Ｏ
【００４２】
他方、この先行露出させたＰＮパターンが異常エッチングされていないと、図４で示すように、ＰＮパターンの輪郭（エッジ）を明確に見ることができるため、このエッジが明瞭である場合には異常エッチングが発生していないと判定した。
【００４３】
なお、銅配線を完全に除去した後の試料基板を、銅イオンを含有していないＨＦ系エッチャントに浸漬し、この浸漬によって露出させたＰＮパターンにおけるエッジ像をリファレンス像として、異常エッチングの判定に用いてもよいが、このエッジのぼやけは、熟練者でなくても、光学顕微鏡を用いた観察によって容易に認識することができるため、リファレンス像との比較作業は省略することができる。
【００４４】
ところで、この異常エッチング判定工程における、先行露出させたＰＮパターン（５）への第１のＨＦ系エッチャントの接触は、耐酸性マスク等を用いて部位選択的に接触させる必要はなく、例えば、先行露出にかかる故障解析用試料をＨＦ系エッチャントに浸漬しつづけることにより行なうこともできる。この場合には、絶縁膜の追加エッチング（４）によって、故障解析対象箇所のＰＮパターン（９）までもが露出してしまうことは避けなければならないが、先行露出と異常エッチングを判定するためのＨＦ系エッチャントの接触を連続して行なえるため、故障解析にかかる作業速度を向上することができる。
【００４５】
［エッチャント選択工程：Ｓ０５］
このエッチャント選択工程は、異常エッチング判定工程（Ｓ０４）の判定結果に基づき、後工程の解析箇所露出工程（その詳細は後述する）で用いる、故障解析対象箇所のＰＮパターン（９）を覆う絶縁膜（１）をエッチング除去するためのエッチング用エッチャントを選択する工程である。
【００４６】
異常エッチング判定工程で異常エッチングの発生が確認されなかった場合は、第１のＨＦ系エッチャントにおける銅汚染の程度が低いと判定し、この第１のＨＦ系エッチャントを、故障解析対象箇所を覆う絶縁膜のエッチング用エッチャントとして選択した。
【００４７】
他方、異常エッチングが確認された場合には、第１のＨＦ系エッチャントにおける銅汚染の程度が高いと判定し、含有銅イオン濃度が低い第２のＨＦ系エッチャントを、故障解析対象箇所を覆う絶縁膜のエッチング用エッチャントとして選択した。
【００４８】
なお、上記含有銅イオン濃度が低い第２のＨＦ系エッチャントとは、その接触によってＰＮパターンが異常エッチングされないＨＦ系エッチャントを意味するものであり、この限りにおいては、未使用のＨＦ系エッチャントに限らず、他の故障解析用試料に対して既に用いられたことがあるものであってもよい。
【００４９】
［解析箇所露出工程：Ｓ０６］
異常エッチング判定工程で用いた故障解析用試料を、エッチャント選択工程（Ｓ０５）で選択した第１または第２のＨＦ系エッチャントに浸漬し、故障解析対象箇所のＰＮパターン（９）を覆う絶縁膜（１）をエッチング除去して、当該ＰＮパターン（９）を露出させた。
【００５０】
露出させたＰＮパターン（９）の表面形状を光学顕微鏡により観察したところ、本発明者らの想定通り、異常エッチングの発生は確認されなかった。
【００５１】
ここで、第２のＨＦ系エッチャントに浸漬する場合には、その浸漬前に、エッチング処理にかかる治具（ピンセット、トレー等）および故障解析用試料を硝酸溶液に浸漬し、治具および試料の表面に付着した銅イオンを除去しておくことが好ましい。
【００５２】
この理由としては、治具および基板の表面に付着した銅イオンを除去することにより、第２のＨＦ系エッチャントにおける含有銅イオン濃度の上昇が防止されるため、故障解析対象箇所のＰＮパターンを露出させる際に、当該ＰＮパターンに対する異常エッチングの発生をさらに防止できることや、複数個の集積回路を連続して故障解析する場合に、ＨＦ系エッチャントの交換回数を抑えられることがあげられる。
【００５３】
また、故障解析対象箇所のＰＮパターン（９）を覆う絶縁膜（１）のエッチング除去は、耐酸性マスク等を用いて部位選択的に行なうこともできるが、故障解析にかかる作業速度を向上する側面から、マスク等を形成せずに、故障解析用試料をＨＦ系エッチャントに浸漬して、基板表面全体の絶縁膜（１）をエッチング除去してしまうことが好ましい。
【００５４】
［故障解析工程：Ｓ０７］
解析箇所露出工程（Ｓ０６）で露出させた故障解析箇所のＰＮパターン（９）を対象として、金属顕微鏡または実体顕微鏡等の光学顕微鏡や、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）または透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）等を用いた故障解析対象箇所を詳細観察や、Ｘ線マイクロアナライザー（ＥＰＭＡ）、オージェ電子分光装置（ＡＥＳ）、２次イオン質量分析計（ＳＩＭＳ）またはＸ線光電子分光装置（ＸＰＳまたはＥＳＣＡ）等を用いた固体表面分析にかかる、公知の故障解析方法を用いて故障解析した。
【００５５】
以上説明したように、本実施の形態１にかかる集積回路の故障解析方法であると、ＨＦ系エッチャントを用いて故障解析対象箇所のＰＮパターンを露出させるための一連の過程であって、かつ故障解析対象箇所を露出させる前過程において、少ない工程数および簡易な設備によって、ＨＦ系エッチャントの銅汚染の程度を判定し、異常エッチングを発生させずに故障解析対象箇所のＰＮパターンを露出しうるエッチング用エッチャントが適切に選択されるため、シリコン基板表面のＰＮパターンにおける故障解析の精度を低下させないで、集積回路の故障解析方法を単純化することができる。
【００５６】
ところで、上述したように、本実施の形態１では、銅配線除去工程（Ｓ０２）における絶縁膜の表層エッチングは、少なくとも銅配線（８）が完全に除去される深度まで行なうことが好ましいが、この場合には、故障解析対象箇所のＰＮパターン（９）までをも露出させてしまうことは避けなければならない。
【００５７】
これは、銅配線除去工程中に、故障解析対象箇所のＰＮパターン（９）を覆う絶縁膜までもがエッチング除去されてしまうと、ＨＦ系エッチャントにおける銅汚染の程度が判定できていないため、露出した当該ＰＮパターン（９）が異常エッチングされてしまう危険性が高くなるためである。
【００５８】
また、上述したように、本実施の形態１では、故障解析箇所と先行露出箇所との距離を、８０μｍ以上とすることが好ましい。
【００５９】
これは、本発明者らによる強制銅汚染実験により見出された結果に基づくものである。以下にその実験結果について説明する。
【００６０】
〈強制銅汚染実験〉
まず、ＰＮパターンを有する基板表面が絶縁膜で覆われたシリコン基板（基板面積：約１０ｍｍ×１０ｍｍ）を準備した。このシリコン基板の中央付近における一部の絶縁膜を、レーザ照射によってエッチング除去し（絶縁膜開口部：約１５μｍφ）、強制銅汚染実験用の試料を２つ作製した。
【００６１】
この第１と第２の試料を、２０ｐｐｍの銅（Ｃｕ）および１０質量％のフッ化水素酸を含有させたＨＦ系エッチャントにそれぞれ浸漬した。この浸漬開始から５分後に第１の試料の浸漬を停止した。また、浸漬開始から１０分後に第２の試料の浸漬を停止した。
【００６２】
なお、浸漬停止時には、この第１および第２の試料における絶縁膜は、それらの全面からエッチング除去され、基板表面のＰＮパターンが露出されていた。
【００６３】
第１の試料における基板表面のＰＮパターンを光学顕微鏡で観察したところ、絶縁膜開口部の周辺８０μｍ範囲のＰＮパターンにのみ、異常エッチングの発生が確認された。
【００６４】
他方、第２の試料における基板表面のＰＮパターンを光学顕微鏡で観察したところ、試料全面におけるＰＮパターンが異常エッチングされていた。
【００６５】
シリコン基板のＰＮパターンから脱電子した銅イオンは、単体金属として当該ＰＮパターン上に析出して、他の銅イオンを電気的に引き寄せる核を形成することが知られている。ここで、上記第１の試料における強制銅汚染実験の結果から、エッチャント中の銅イオンを上記核の周辺に凝集させ、異常エッチングの発生範囲を核から８０μｍ以内に限定できることが判った。
【００６６】
したがって、故障解析箇所と先行露出箇所との距離を８０μｍ以上とすることにより、仮にエッチャント選択工程で選択したエッチング用エッチャントに突発的な銅汚染が発生した場合であっても、先行露出させたＰＮパターンに析出した銅の核を利用して、故障解析対象箇所のＰＮパターンにおける異常エッチングの発生を防止することができる。
【００６７】
他方、上記第２の試料における強制銅汚染実験の結果から、露出したＰＮパターンに銅汚染されたＨＦ系エッチャントを長時間接触させると、異常エッチング発生範囲の限定作用は低下してしまうことが判った。ゆえに、この作用を十分に得るためには、故障解析箇所のＰＮパターンを覆う絶縁膜がエッチング除去された後は、できる限り早くエッチャントへの試料の浸漬を停止させることが好ましい。
【００６８】
〔実施の形態２〕
次に、本発明の実施の形態２について説明する。図６は本実施の形態２にかかる、絶縁膜凹部が設けられた故障解析用試料を示す俯瞰図である。図７は図６のＢ−Ｂ線断面を示す端面図であって、先行露出にかかるエッチング過程を説明するための概念図である。
【００６９】
本実施の形態２は、先行露出箇所のＰＮパターン（５）を選択的エッチングする方法として、銅配線除去工程（Ｓ０２）の前に、図６または図７（Ａ）で示すように、基板表面にＰＮパターン（６）を有するシリコン基板（２）と、その表面を覆う絶縁膜（１）と、この絶縁膜上に設けられた銅配線（８）とからなる構造の故障解析用試料に対して、選択的エッチング対象の絶縁膜の一部に、レーザ照射またはマスクを用いたエッチングによって凹部（３）を形成する凹部形成工程をさらに備え、先行露出工程（Ｓ０３）において当該凹部を起点とするエッチングにより、故障解析対象箇所から離れた箇所のＰＮパターンのみを先行露出させる方法を用いること以外は、上記実施の形態１と同様の集積回路の故障解析方法である。
【００７０】
この実施の形態２では、銅配線除去工程前に、図６または図７（Ａ）で示すように、選択的エッチング対象の絶縁膜の一部に絶縁膜凹部（３）を形成することにより、第１のＨＦ系エッチャントを絶縁膜の表面に連続して接触させておくだけで、図７（Ｂ）で示すように、銅配線の除去に続けて、当該絶縁膜凹部（３）を起点として、故障解析対象箇所から離れた箇所のＰＮパターンを覆う絶縁膜を選択的にエッチング除去し、図７（Ｃ）で示すように、故障解析対象箇所から離れた箇所のＰＮパターン（５）のみを先行露出させることができる。
【００７１】
したがって、この実施の形態２では、銅配線除去と先行露出のためのＨＦ系エッチャントの接触を連続して行い、故障解析にかかる作業速度を向上することができるため、集積回路の故障解析方法をさらに単純化することができる。
【産業上の利用可能性】
【００７２】
以上説明したように、本発明にかかる集積回路の故障解析方法であると、フッ化水素酸（ＨＦ）系エッチャントを用いて故障解析対象箇所のＰＮパターンを露出させるための一連の過程であって、かつ故障解析対象箇所を露出させる前過程において、少ない工程数および簡易な設備によって、ＨＦ系エッチャントの銅汚染の程度を判定し、故障解析対象箇所を覆う絶縁膜のエッチング用エッチャントを適切に選択することができる。このような本発明の集積回路の故障解析方法は、シリコン基板表面のＰＮパターンにおける故障解析の精度を低下させないで、故障解析を低コストで行なうことができるので、その産業上の利用可能性は大きい。
【図面の簡単な説明】
【００７３】
【図１】図１は、シリコン基板上から絶縁膜の表層および銅配線を除去する前の故障解析用試料を示す俯瞰図である。
【図２】図２は、本発明にかかる集積回路の故障解析方法における処理手順の一例を示すフローチャートである。
【図３】図３は、絶縁膜のエッチング除去により、故障解析対象部位から離れたＰＮパターンを先行露出させた故障解析用試料を示す俯瞰図である。
【図４】図４は、図３のＡ−Ａ線断面を示す端面図であって、先行露出させたＰＮパターンに異常エッチングが発生していない場合の故障解析用試料を示す端面図である。
【図５】図５は、図３のＡ−Ａ線断面を示す端面図であって、先行露出させたＰＮパターンに異常エッチングが発生した場合の故障解析用試料を示す端面図である。
【図６】図６は、シリコン基板上の一部の絶縁膜がエッチングされ、絶縁膜凹部が設けられた故障解析用試料を示す俯瞰図である。
【図７】図７は、図６のＢ−Ｂ線断面を示す端面図であって、先行露出にかかるエッチング過程を説明するための概念図である。
【符号の説明】
【００７４】
１    絶縁膜
２    シリコン基板
３    絶縁膜凹部
４    銅配線除去後の絶縁膜
５    シリコン基板表面を先露出させた、絶縁膜開口部
６    ＰＮパターン
７    異常エッチングされたＰＮパターン
８    銅配線
【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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【図６】
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【図７】
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