(57)【要約】【課題】  半導体集積回路装置の解析対象部を含む層を剥離や研磨で表面化することなく、上層から解析対象部を特定し、直接、断面解析可能とする。【解決手段】  解析対象部１１より上方の第１の配線層に形成された第1の解析用目印パターン１２と、第１の配線層より上方の第２の配線層に形成された第２の解析用目印パターン１３とを備える。第１および第２の解析用目印パターンは、共に、平面的に見て、解析対象部内にある解析対象箇所を通る直線に平行する直線を一辺とする。また、第１および第２の解析用目印パターンの各一辺側が少なくとも解析対象部と重複するように、第１および第２の解析用目印パターンが解析対象部と部分的に重複している。第１および第２の解析用目印パターンは、平面的に見て、解析対象部に対して互いに他の解析用目印パターンとは反対の方向に、解析対象部とは重複しない領域まで延伸して形成されている。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に存在する解析対象部内にある解析対象箇所を解析するための半導体装置であって、
前記解析対象部より上方の第１の配線層に形成された第1の解析用目印パターンと、前記第１の配線層より上方の第２の配線層に形成された第２の解析用目印パターンとを備え、
前記第１および第２の解析用目印パターンは、共に、平面的に見て、前記解析対象部内にある解析対象箇所を通る直線に平行する直線を一辺とするとともに、前記第１および第２の解析用目印パターンの前記各一辺側が少なくとも前記解析対象部と重複するように、前記第１および第２の解析用目印パターンが前記解析対象部と部分的に重複し、
前記第１および第２の解析用目印パターンは、平面的に見て、前記解析対象部に対して互いに他の解析用目印パターンとは反対の方向に、前記解析対象部とは重複しない領域まで延伸して形成されていることを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
前記第１および第２の解析用目印パターンは、共に、平面的に見て、前記解析対象部内にある解析対象箇所を通る直線の直上上方を含むように、互いに重複している請求項１記載の半導体装置。
【請求項３】
前記第１および第２の解析用目印パターンは、共に、平面的に見て、前記解析対象部内にある解析対象箇所を通る直線の直上上方を含まないように、互いに離間している請求項１記載の半導体装置。
【請求項４】
基板上に存在する解析対象部内にある解析対象箇所を解析するための半導体装置であって、
前記解析対象部より上方の第１の配線層に形成された第1の解析用目印パターンと、前記第１の配線層より上方の第２の配線層に形成された第２の解析用目印パターンとを備え、
前記第１および第２の解析用目印パターンのそれぞれは、平面的に見て、前記解析対象部内にある解析対象箇所の直上を含む第１の方向に延びる第１辺と、前記第１の方向と直交する第２の方向に延びる第２辺とを有し、
前記第１および第２の解析用目印パターンのそれぞれにおける前記第１辺と前記第２辺との交点は前記解析対象部の直上に位置し、
前記第１および第２の解析用目印パターンのそれぞれは、平面的に見て、前記解析対象部内にある解析対象箇所の直上を含む領域で直交する第１辺と第２辺とを有し、
前記第１および第２の解析用目印パターンのそれぞれにおける前記第１辺どうしおよび前記第２辺どうしは、共に、平面的に見て、前記解析対象部に対して互いに他の解析用目印パターンとは反対の方向に、前記解析対象部とは重複しない領域まで延伸して形成されていることを特徴とする半導体装置。
【請求項５】
平面的に見て、前記第１の解析用目印パターンの前記第１辺、前記第２辺および前記解析対象部内にある解析対象箇所で囲まれる領域と、前記第２の解析用目印パターンの前記第１辺、前記第２辺および前記解析対象部内にある解析対象箇所で囲まれる領域とは部分的に重なっている請求項４記載の半導体装置。
【請求項６】
平面的に見て、前記第１の解析用目印パターンの前記第１辺、前記第２辺および前記解析対象部内にある解析対象箇所で囲まれる領域と、前記第２の解析用目印パターンの前記第１辺、前記第２辺および前記解析対象部内にある解析対象箇所で囲まれる領域とは離間している請求項４記載の半導体装置。
【請求項７】
前記第１および第２の解析用目印パターンのうち少なくともいずれか一方は、前記基板と電気的に接続する電流経路を有する請求項１，２，３，４，５または６記載の半導体装置。
【請求項８】
前記第２の解析用目印パターンは、最上層配線で形成されている請求項１，２，３，４，５，６または７記載の半導体装置。
【請求項９】
前記第１および第２の解析用目印パターンは、前記基板上に形成された半導体集積回路の配線層を用いて形成されている請求項１，２，３，４，５，６，７または８記載の半導体装置。
【請求項１０】
請求項２または５記載の半導体装置を解析する半導体装置の評価方法であって、
前記第１の解析用目印パターンが前記解析対象部とは重複しない領域まで延伸している側か、あるいは前記第２の解析用目印パターンが前記解析対象部とは重複しない領域まで延伸している側のいずれか一方から、前記解析対象部内にある解析対象箇所を通る直線に平行してＦＩＢ解析法を用いて断面研磨し、
前記断面に、前記解析対象部、前記第１の解析用目印パターンおよび前記第２の解析用目印パターンのいずれもが現れた状態で前記断面研磨を停止して、前記断面上に前記解析対象箇所を露出し、解析することを特徴とする半導体装置の評価方法。
【請求項１１】
請求項３または６記載の半導体装置を解析する半導体装置の評価方法であって、
前記第１の解析用目印パターンが前記解析対象部とは重複しない領域まで延伸している側か、あるいは前記第２の解析用目印パターンが前記解析対象部とは重複しない領域まで延伸している側のいずれか一方から、前記解析対象部内にある解析対象箇所を通る直線に平行してＦＩＢ解析法を用いて断面研磨し、
前記断面に、前記解析対象部のみが現れている状態で前記断面研磨を停止して、前記断面上に前記解析対象箇所を露出し、解析することを特徴とする半導体装置の評価方法。
【請求項１２】
前記断面上に前記解析対象箇所が露出した状態において、前記第１および第２の解析用目印パターンのうち少なくともいずれか一方は、前記基板と電気的に接続する電流経路を有している請求項１０または１１記載の半導体装置の評価方法。
【請求項１３】
基板上に存在する解析対象部内にある解析対象箇所を解析するための半導体装置であって、
前記解析対象部よりも上方の３層以上の互いに異なる配線層の各々に形成された複数の解析用目印パターンを備え、
前記複数の解析用目印パターンは、いずれも、平面的に見て、前記解析対象部内にある解析対象箇所を通る直線に平行する直線を一辺とするとともに、前記複数の解析用目印パターンの前記各一辺側が少なくとも前記解析対象部内と重複するように、前記複数の解析用目印パターンが前記解析対象部と部分的に重複し、
前記複数の解析用目印パターンのうちの近接する一対の解析用目印パターンは、平面的に見て、前記解析対象部に対して互いに他の解析用目印パターンとは反対の方向に、前記解析対象部とは重複しない領域まで延伸して形成されていることを特徴とする半導体装置。
【請求項１４】
請求項１３記載の半導体装置を解析する半導体装置の評価方法であって、
前記解析対象部内にある解析対象箇所を通る直線に平行してＦＩＢ解析法を用いて断面研磨し、
前記断面に、前記解析対象部および前記複数の解析用目印パターンのいずれもが現れた状態で前記断面研磨を停止して、前記断面上に前記解析対象箇所を露出し、解析することを特徴とする半導体装置の評価方法。
【請求項１５】
基板上に存在する解析対象部内にある解析対象箇所を解析するための半導体装置であって、
前記解析対象部と同じ層または下方の層に形成された解析用目印パターンを備え、
前記解析用目印パターンは、平面的に見て、前記解析対象部内にある解析対象箇所を含む直線の延長線上に、その一辺が沿うように形成されていることを特徴とする半導体装置。
【請求項１６】
請求項１５記載の半導体装置を解析する半導体装置の評価方法であって、
前記半導体装置を表面剥離して前記解析対象部内にある解析対象箇所を露出すると共に、前記解析用目印パターンにおける前記一辺を検出可能な状態とする半導体装置の評価方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体プロセスなどを評価するための半導体装置とそれを用いた半導体装置の評価方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体集積回路装置の製造プロセスにおいて、下層にある解析対象部を解析する際には、上層を薬液により剥離して下層にある解析対象部の上面を表面化したのちに、ＦＩＢ（Ｆｏｃｕｓｅｄ  Ｉｏｎ  Ｂｅａｍ）解析によりその断面形状を露出させて行う。
【０００３】
以下、従来の断面形状評価方法を、図３７、図３８を参照しながら説明する。
【０００４】
図３７は、半導体基板０上に形成された半導体装置の断面図である。例えば解析対象部がゲート１であった場合、上層の配線層３，５，７、コンタクト２、ヴィア４，６、層間膜８、保護膜９を周知の化学的に薬液で順次剥離、または物理的に順次研磨することによりゲート上面を表面化した後、ＦＩＢ解析により断面形状を評価していた。
【０００５】
図３８は、半導体基板０上に形成された半導体装置の断面図である。例えば解析対象部がゲート２６１のＰＮ境界部２６２での断線であった場合、表面剥離によりゲート上面を露出した後、ＳＥＭ解析により形状を評価していた。
【特許文献１】特開平６−２３２２８１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記の従来技術では剥離や研磨することにより評価部にダメージを与えることがあり、評価断面の形状が製造プロセス中に発生したのか、あるいは剥離や研磨することにより発生したものかの区別が難しいことが多い。また、半導体集積回路装置は微細化するとともに配線層が増加し下層の評価部を表面化するのに剥離および研磨する工程が増加し、評価部へのダメージも増大する。
【０００７】
したがって、本発明の目的は、上記課題に鑑みてなされたものであり、半導体集積回路装置の解析対象部を含む層を剥離や研磨で表面化することなく、上層から解析対象部を特定でき、直接断面解析できる半導体装置およびその評価方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明の請求項１記載の半導体装置は、基板上に存在する解析対象部内にある解析対象箇所を解析するための半導体装置であって、前記解析対象部より上方の第１の配線層に形成された第1の解析用目印パターンと、前記第１の配線層より上方の第２の配線層に形成された第２の解析用目印パターンとを備え、前記第１および第２の解析用目印パターンは、共に、平面的に見て、前記解析対象部内にある解析対象箇所を通る直線に平行する直線を一辺とするとともに、前記第１および第２の解析用目印パターンの前記各一辺側が少なくとも前記解析対象部と重複するように、前記第１および第２の解析用目印パターンが前記解析対象部と部分的に重複し、前記第１および第２の解析用目印パターンは、平面的に見て、前記解析対象部に対して互いに他の解析用目印パターンとは反対の方向に、前記解析対象部とは重複しない領域まで延伸して形成されている。
【０００９】
請求項２記載の半導体装置は、請求項１記載の半導体装置において、前記第１および第２の解析用目印パターンは、共に、平面的に見て、前記解析対象部内にある解析対象箇所を通る直線の直上上方を含むように、互いに重複している。
【００１０】
請求項３記載の半導体装置は、請求項１記載の半導体装置において、前記第１および第２の解析用目印パターンは、共に、平面的に見て、前記解析対象部内にある解析対象箇所を通る直線の直上上方を含まないように、互いに離間している。
【００１１】
請求項４記載の半導体装置は、基板上に存在する解析対象部内にある解析対象箇所を解析するための半導体装置であって、前記解析対象部より上方の第１の配線層に形成された第１の解析用目印パターンと、前記第１の配線層より上方の第２の配線層に形成された第２の解析用目印パターンとを備え、前記第１および第２の解析用目印パターンのそれぞれは、平面的に見て、前記解析対象部内にある解析対象箇所の直上を含む第１の方向に延びる第１辺と、前記第１の方向と直交する第２の方向に延びる第２辺とを有し、前記第１および第２の解析用目印パターンのそれぞれにおける前記第１辺と前記第２辺との交点は前記解析対象部の直上に位置し、前記第１および第２の解析用目印パターンのそれぞれにおける前記第１辺どうしおよび前記第２辺どうしは、共に、平面的に見て、前記解析対象部に対して互いに他の解析用目印パターンとは反対の方向に、前記解析対象部とは重複しない領域まで延伸して形成されている。
【００１２】
請求項５記載の半導体装置は、請求項４記載の半導体装置において、平面的に見て、前記第１の解析用目印パターンの前記第１辺、前記第２辺および前記解析対象部内にある解析対象箇所で囲まれる領域と、前記第２の解析用目印パターンの前記第１辺、前記第２辺および前記解析対象部内にある解析対象箇所で囲まれる領域とは部分的に重なっている。
【００１３】
請求項６記載の半導体装置は、請求項４記載の半導体装置において、平面的に見て、前記第１の解析用目印パターンの前記第１辺、前記第２辺および前記解析対象部内にある解析対象箇所で囲まれる領域と、前記第２の解析用目印パターンの前記第１辺、前記第２辺および前記解析対象部内にある解析対象箇所で囲まれる領域とは離間している。
【００１４】
請求項７記載の半導体装置は、請求項１，２，３，４，５または６記載の半導体装置において、前記第１および第２の解析用目印パターンのうち少なくともいずれか一方は、前記基板と電気的に接続する電流経路を有する。
【００１５】
請求項８記載の半導体装置は、請求項１，２，３，４，５，６または７記載の半導体装置において、前記第２の解析用目印パターンは、最上層配線で形成されている。
【００１６】
請求項９記載の半導体装置は、請求項１，２，３，４，５，６，７または８記載の半導体装置において、前記第１および第２の解析用目印パターンは、前記基板上に形成された半導体集積回路の配線層を用いて形成されている。
【００１７】
請求項１０記載の半導体装置の評価方法は、請求項２または５記載の半導体装置を解析する半導体装置の評価方法であって、前記第１の解析用目印パターンが前記解析対象部とは重複しない領域まで延伸している側か、あるいは前記第２の解析用目印パターンが前記解析対象部とは重複しない領域まで延伸している側のいずれか一方から、前記解析対象部内にある解析対象箇所を通る直線に平行してＦＩＢ解析法を用いて断面研磨し、前記断面に、前記解析対象部、前記第１の解析用目印パターンおよび前記第２の解析用目印パターンのいずれもが現れた状態で前記断面研磨を停止して、前記断面上に前記解析対象箇所を露出し、解析する。
【００１８】
請求項１１記載の半導体装置の評価方法は、請求項３または６記載の半導体装置を解析する半導体装置の評価方法であって、前記第１の解析用目印パターンが前記解析対象部とは重複しない領域まで延伸している側か、あるいは前記第２の解析用目印パターンが前記解析対象部とは重複しない領域まで延伸している側のいずれか一方から、前記解析対象部内にある解析対象箇所を通る直線に平行してＦＩＢ解析法を用いて断面研磨し、前記断面に、前記解析対象部のみが現れている状態で前記断面研磨を停止して、前記断面上に前記解析対象箇所を露出し、解析する。
【００１９】
請求項１２記載の半導体装置の評価方法は、請求項１０または１１記載の半導体装置の評価方法において、前記断面上に前記解析対象箇所が露出した状態において、前記第１および第２の解析用目印パターンのうち少なくともいずれか一方は、前記基板と電気的に接続する電流経路を有している。
【００２０】
請求項１３記載の半導体装置は、基板上に存在する解析対象部内にある解析対象箇所を解析するための半導体装置であって、前記解析対象部よりも上方の３層以上の互いに異なる配線層の各々に形成された複数の解析用目印パターンを備え、前記複数の解析用目印パターンは、いずれも、平面的に見て、前記解析対象部内にある解析対象箇所を通る直線に平行する直線を一辺とするとともに、前記複数の解析用目印パターンの前記各一辺側が少なくとも前記解析対象部内と重複するように、前記複数の解析用目印パターンが前記解析対象部と部分的に重複し、前記複数の解析用目印パターンのうちの近接する一対の解析用目印パターンは、平面的に見て、前記解析対象部に対して互いに他の解析用目印パターンとは反対の方向に、前記解析対象部とは重複しない領域まで延伸して形成されている。
【００２１】
請求項１４記載の半導体装置の評価方法は、請求項１３記載の半導体装置を解析する半導体装置の評価方法であって、前記解析対象部内にある解析対象箇所を通る直線に平行してＦＩＢ解析法を用いて断面研磨し、前記断面に、前記解析対象部および前記複数の解析用目印パターンのいずれもが現れた状態で前記断面研磨を停止して、前記断面上に前記解析対象箇所を露出し、解析する。
【００２２】
請求項１５記載の半導体装置は、基板上に存在する解析対象部内にある解析対象箇所を解析するための半導体装置であって、前記解析対象部と同じ層または下方の層に形成された解析用目印パターンを備え、前記解析用目印パターンは、平面的に見て、前記解析対象部内にある解析対象箇所を含む直線の延長線上に、その一辺が沿うように形成されている。
【００２３】
請求項１６記載の半導体装置の評価方法は、請求項１５記載の半導体装置を解析する半導体装置の評価方法であって、前記半導体装置を表面剥離して前記解析対象部内にある解析対象箇所を露出すると共に、前記解析用目印パターンにおける前記一辺を検出可能な状態とする。
【発明の効果】
【００２４】
本発明の請求項１記載の半導体装置によれば、第１および第２の解析用目印パターンは、共に、平面的に見て、解析対象部内にある解析対象箇所を通る直線に平行する直線を一辺とするとともに、第１および第２の解析用目印パターンの各一辺側が少なくとも解析対象部と重複するように、第１および第２の解析用目印パターンが解析対象部と部分的に重複し、第１および第２の解析用目印パターンは、平面的に見て、解析対象部に対して互いに他の解析用目印パターンとは反対の方向に、解析対象部とは重複しない領域まで延伸して形成されているので、半導体集積回路装置の解析対象部を含む層を剥離や研磨で表面化する必要なく上層から解析対象部内にある解析対象箇所を特定でき、直接断面解析することが可能となる。この際、解析対象箇所を通る直線の断面形状は、第１および第２の解析用目印パターンの状態によって、その位置を正確に求めることができる。
【００２５】
請求項２では、請求項１記載の半導体装置において、第１および第２の解析用目印パターンは、共に、平面的に見て、解析対象部内にある解析対象箇所を通る直線の直上上方を含むように、互いに重複していることが好ましい。この場合、解析対象箇所を通る直線の断面形状は、第１および第２の解析用目印パターンが同時に表面化している状態によって、その位置を正確に求めることができる。
【００２６】
請求項３では、請求項１記載の半導体装置において、第１および第２の解析用目印パターンは、共に、平面的に見て、解析対象部内にある解析対象箇所を通る直線の直上上方を含まないように、互いに離間していることが好ましい。この場合、解析対象箇所を通る直線の断面形状は、第１および第２の解析用目印パターンのいずれもが表面化していない状態によって、その位置を正確に求めることができる。
【００２７】
本発明の請求項４記載の半導体装置によれば、第１および第２の解析用目印パターンのそれぞれは、平面的に見て、解析対象部内にある解析対象箇所の直上を含む第１の方向に延びる第１辺と、第１の方向と直交する第２の方向に延びる第２辺とを有し、第１および第２の解析用目印パターンのそれぞれにおける第１辺と第２辺との交点は解析対象部の直上に位置し、第１および第２の解析用目印パターンのそれぞれにおける第１辺どうしおよび第２辺どうしは、共に、平面的に見て、解析対象部に対して互いに他の解析用目印パターンとは反対の方向に、解析対象部とは重複しない領域まで延伸して形成されているので、半導体集積回路装置の解析対象部を含む層を剥離や研磨で表面化する必要なく上層から解析対象部内にある解析対象箇所を特定でき、直接断面解析することが可能となる。この際、解析対象箇所を通る直線の断面形状は、第１および第２の解析用目印パターンの状態によって、その位置を正確に求めることができる。また、第１および第２の解析用目印パターンのそれぞれの第１辺および第２辺の位置によって、解析対象部内にある解析対象箇所を２方向から特定でき、さらにその位置を正確に求めることができる。
【００２８】
請求項５では、請求項４記載の半導体装置において、平面的に見て、第１の解析用目印パターンの第１辺、第２辺および解析対象部内にある解析対象箇所で囲まれる領域と、第２の解析用目印パターンの第１辺、第２辺および解析対象部内にある解析対象箇所で囲まれる領域とは部分的に重なっていることが好ましい。この場合、解析対象箇所を通る直線の断面形状は、第１および第２の解析用目印パターンが同時に表面化している状態によって、その位置を正確に求めることができる。
【００２９】
請求項６では、請求項４記載の半導体装置において、平面的に見て、第１の解析用目印パターンの第１辺、第２辺および解析対象部内にある解析対象箇所で囲まれる領域と、第２の解析用目印パターンの第１辺、第２辺および解析対象部内にある解析対象箇所で囲まれる領域とは離間していることが好ましい。この場合、解析対象箇所を通る直線の断面形状は、第１および第２の解析用目印パターンのいずれもが表面化していない状態によって、その位置を正確に求めることができる。
【００３０】
請求項７では、請求項１，２，３，４，５または６記載の半導体装置において、第１および第２の解析用目印パターンのうち少なくともいずれか一方は、基板と電気的に接続する電流経路を有することが好ましい。ＦＩＢ解析中に第１および第２の解析用目印パターンがチャージアップして発する光が断面観察を妨げることを阻止することが可能になる。
【００３１】
請求項８では、請求項１，２，３，４，５、６または７記載の半導体装置において、第２の解析用目印パターンは、最上層配線で形成されていることが好ましい。剥離や研磨をせずに、解析対象部を特定できる。
【００３２】
請求項９では、請求項１，２，３，４，５，６，７または８記載の半導体装置において、第１および第２の解析用目印パターンは、基板上に形成された半導体集積回路の配線層を用いて形成されていることが好ましい。
【００３３】
本発明の請求項１０記載の半導体装置の評価方法によれば、請求項２または５記載の半導体装置を解析する半導体装置の評価方法であって、第１の解析用目印パターンが解析対象部とは重複しない領域まで延伸している側か、あるいは第２の解析用目印パターンが解析対象部とは重複しない領域まで延伸している側のいずれか一方から、解析対象部内にある解析対象箇所を通る直線に平行してＦＩＢ解析法を用いて断面研磨し、断面に、解析対象部、第１の解析用目印パターンおよび第２の解析用目印パターンのいずれもが現れた状態で断面研磨を停止して、断面上に解析対象箇所を露出し、解析するので、請求項２または５記載の半導体装置において、解析対象箇所を正確に求めることができる。
【００３４】
本発明の請求項１１記載の半導体装置の評価方法によれば、請求項３または６記載の半導体装置を解析する半導体装置の評価方法であって、第１の解析用目印パターンが解析対象部とは重複しない領域まで延伸している側か、あるいは第２の解析用目印パターンが解析対象部とは重複しない領域まで延伸している側のいずれか一方から、解析対象部内にある解析対象箇所を通る直線に平行してＦＩＢ解析法を用いて断面研磨し、断面に、解析対象部のみが現れている状態で断面研磨を停止して、断面上に解析対象箇所を露出し、解析するので、請求項３または６記載の半導体装置において、解析対象箇所を正確に求めることができる。
【００３５】
請求項１２では、請求項１０または１１記載の半導体装置の評価方法において、断面上に解析対象箇所が露出した状態において、第１および第２の解析用目印パターンのうち少なくともいずれか一方は、基板と電気的に接続する電流経路を有していることが好ましい。ＦＩＢ解析中に第１および第２の解析用目印パターンがチャージアップして発する光が断面観察を妨げることを阻止することが可能になる。
【００３６】
本発明の請求項１３記載の半導体装置によれば、複数の解析用目印パターンは、いずれも、平面的に見て、解析対象部内にある解析対象箇所を通る直線に平行する直線を一辺とするとともに、複数の解析用目印パターンの各一辺側が少なくとも解析対象部内と重複するように、複数の解析用目印パターンが解析対象部と部分的に重複し、複数の解析用目印パターンのうちの近接する一対の解析用目印パターンは、平面的に見て、解析対象部に対して互いに他の解析用目印パターンとは反対の方向に、解析対象部とは重複しない領域まで延伸して形成されているので、請求項１及び４と同様に半導体集積回路装置の解析対象部を含む層を剥離や研磨で表面化する必要なく上層から解析対象部内にある解析対象箇所を特定でき、直接断面解析することが可能となる。この場合、解析用目印パターンを配置する配線層数が多いほど基板に対する垂直性の判断が容易で垂直性の精度が高くなる。
【００３７】
本発明の請求項１４記載の半導体装置の評価方法によれば、請求項１３記載の半導体装置を解析する半導体装置の評価方法であって、解析対象部内にある解析対象箇所を通る直線に平行してＦＩＢ解析法を用いて断面研磨し、断面に、解析対象部および複数の解析用目印パターンのいずれもが現れた状態で断面研磨を停止して、断面上に解析対象箇所を露出し、解析するので、請求項１３記載の半導体装置において、解析対象箇所を正確に求めることができる。
【００３８】
本発明の請求項１５記載の半導体装置によれば、解析対象部と同じ層または下方の層に形成された解析用目印パターンを備え、解析用目印パターンは、平面的に見て、解析対象部内にある解析対象箇所を含む直線の延長線上に、その一辺が沿うように形成されているので、平面的に見て、解析対象部と解析用目印パターンが同時に表面化している状態によって、解析対象部内にある解析対象箇所の位置を正確に求めることができる。
【００３９】
本発明の請求項１６記載の半導体装置の評価方法によれば、請求項１５記載の半導体装置を解析する半導体装置の評価方法であって、半導体装置を表面剥離して解析対象部内にある解析対象箇所を露出すると共に、解析用目印パターンにおける一辺を検出可能な状態とするので、解析対象部内にある解析対象箇所を露出するように表面剥離することにより、表面化した解析用目印パターンの一辺に基づいて解析対象箇所を正確に求めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４０】
以下、本発明の実施の形態について図を参照しながら詳細に説明する。
（第１の実施形態）
本発明の第１の実施形態を図１〜図７に基づいて説明する。図１は、本発明の第１の実施形態に係る半導体装置の構成を示す平面図である。ここでは解析対象部がゲートであり、解析用目印パターンが解析対象部上で重複している場合の例を示している。
【００４１】
半導体装置は、解析対象部１１より上方の第１の配線層に形成された第1の解析用目印パターン１２と、第１の配線層より上方の第２の配線層に形成された第２の解析用目印パターン１３とを備えている。第１および第２の解析用目印パターン１２，１３は、共に、平面的に見て、解析対象部１１内にある解析対象箇所を通る直線に平行する直線を一辺とする。第１および第２の解析用目印パターン１２，１３の各一辺側が少なくとも解析対象部１１と重複するように、第１および第２の解析用目印パターン１２，１３が解析対象部１１と部分的に重複し、第１および第２の解析用目印パターン１２，１３は、平面的に見て、解析対象部１１に対して互いに他の解析用目印パターンとは反対の方向に、解析対象部１１とは重複しない領域まで延伸して形成されている。また、第１および第２の解析用目印パターン１２，１３は、共に、平面的に見て、解析対象部１１内にある解析対象箇所を通る直線の直上上方を含むように、互いに重複している。
【００４２】
本実施形態ではゲートの中心線１６の断面形状の評価を行うことを目的としており、図２に示すように、解析対象部であるゲート１１の上層に解析用目印パターンとなる第１配線層１２および第２配線層１３を部分的に重複して配置している。
【００４３】
次に、図１の紙面右側からＦＩＢ断面解析を行う場合について、図３から図７を参照しながら説明する。
【００４４】
図３はＦＩＢによる断面研磨を進め、図１の線分１４の右側が削り取り去られた状態で、右側から断面形状を観察した断面構造図である。ここで、０は半導体基板、図３の第１配線層１２は図１の第１配線層１２の断面像である。
【００４５】
図４はさらにＦＩＢ断面研磨を進め、図１の線分１５まで到達した状態での断面構造図である。ここで、新たに表示されている図４のゲート１１は図１のゲート１１の断面像である。
【００４６】
図５はさらにＦＩＢ断面研磨を進め、図１の線分１６まで到達した状態での断面構造図である。ここで、新たに表示されている図５の第２配線層１３は図１の第２配線層１３の断面像である。
【００４７】
図６はさらにＦＩＢ断面研磨を進め、図１の線分１７まで到達した状態での断面構造図である。ここでは、ゲート１１および第２配線層１３は表示されているが、第１配線層１２はＦＩＢ研磨で完全に無くなり、表示されていない。
【００４８】
図７はさらにＦＩＢ断面研磨を進め、図１の線分１８まで到達した状態での断面構造図である。ここでは、第２配線層１３は表示されているが、新たにゲート１１がＦＩＢ断面研磨で完全に無くなり、表示されていない。
【００４９】
つまり、本実施形態で目的としている図１のゲートの中心線である線分１６の断面形状は、図５に示す、ゲート１１が表示されているとともに、解析用目印パターンの第１配線層１２および第２配線層１３が同時に表面化している状態によって、その位置を正確に求められることになる。
【００５０】
また、図１における線分１９の断面形状を図２に示す。図２からわかるように、第１配線層１２と第２配線層１３が重複する領域５４で図５の断面形状を観察することができる。
【００５１】
したがって、第１配線層１２と第２配線層１３のマスクパターンを変更することによって、重複領域５４の幅を目的に応じて調整することが可能である。
【００５２】
さらに、図１に示すように、第１配線層１２に電気的に接続する第１配線７１，７２および第２配線層１３に電気的に接続する第２配線７３，７４を設けて、解析用目印パターンと半導体基板とを電気的に接続すれば、ＦＩＢ解析中に第１配線層１２および第２配線層１３がチャージアップして発する光が断面観察を妨げることを阻止することが可能になる。これらの第１配線７１，７２および第２配線７３，７４はそれぞれ半導体装置の左右両側に設けているが、かならずしも半導体装置の左右両側に設ける必要はなく、ＦＩＢ解析を進行させる方向に合わせていずれか一方に設けてもなんら問題はない。以上のようなチャージアップ防止策を施せば、断面解析がさらに容易かつ正確に行えるようになる。
（第２の実施形態）
本発明の第２の実施形態を図８〜図１４に基づいて説明する。図８は、本発明の第２の実施形態に係る半導体装置の構成を示す平面図である。ここでは解析対象部がゲートであり、解析用目印パターンが解析対象部上で離間している場合の例を示している。
【００５３】
半導体装置は、第１の実施形態と同様に、解析対象部３１より上方の第１の配線層に形成された第1の解析用目印パターン３２と、第１の配線層より上方の第２の配線層に形成された第２の解析用目印パターン３３とを備えている。また、第１および第２の解析用目印パターン３２，３３は、共に、平面的に見て、解析対象部３１内にある解析対象箇所を通る直線の直上上方を含まないように、互いに離間している。
【００５４】
本実施形態ではゲートの中心線３６の断面形状の評価を行うことを目的としており、図８に示すように、解析対象部であるゲート３１の上層に解析用目印パターンとなる第１配線層３２および第２配線層３３を離間して配置している。
【００５５】
次に、図８の紙面右側からＦＩＢ断面解析を行う場合について、図１０から図１４を参照しながら説明する。
【００５６】
図１０はＦＩＢによる断面研磨を進め、図８の線分３４の右側が削り取り去られた状態で、右側から断面形状を観察した断面構造図である。ここで、０は半導体基板、図１０の第１配線層３２は図８の第１配線層３２の断面像である。
【００５７】
図１１はさらにＦＩＢ断面研磨を進め、図８の線分３５まで到達した状態での断面構造図である。ここで、新たに表示されている図１１のゲート３１は図８のゲート３１の断面像である。
【００５８】
図１２はさらにＦＩＢ断面研磨を進め、図８の線分３６まで到達した状態での断面構造図である。ここでは、ゲート３１は表示されているが、第１配線層３２はＦＩＢ研磨で完全に無くなり、表示されていない。
【００５９】
図１３はさらにＦＩＢ断面研磨を進め、図８の線分３７まで到達した状態での断面構造図である。ここで、新たに表示されている図１３の第２配線層３３は図８の第２配線層３３の断面像である。
【００６０】
図１４はさらにＦＩＢ断面研磨を進め、図８の線分３８まで到達した状態での断面構造図である。ここでは、第２配線層３３は表示されているが、ゲート３１はＦＩＢ研磨で完全に無くなり、表示されていない。
【００６１】
つまり、本実施形態で目的としている図８のゲートの中心線である線分３６の断面形状は、図１２に示す、ゲート３１のみが表示され、解析用目印パターンの第１配線層３２および第２配線層３３のいずれもが表面化していない状態によって、その位置を正確に求められることになる。
【００６２】
また、図８における線分３９の断面形状を図９に示す。図９からわかるように、第１配線層３２と第２配線層３３が離間する領域６４で図１２の断面形状を観察することができる。したがって、第１配線層３２と第２配線層３３のマスクパターンを変更することによって、離間領域６４の幅を目的に応じて調整することが可能である。
【００６３】
さらに、図８に示すように、第１配線層３２に電気的に接続する第１配線７５，７６および第２配線層３３に電気的に接続する第２配線７７，７８を設けて、解析用目印パターンと半導体基板とを電気的に接続すれば、ＦＩＢ解析中に第１配線層３２および第２配線層３３がチャージアップして発する光が断面観察を妨げることを阻止することが可能になる。これらの第１配線７５，７６および第２配線７７，７８はそれぞれ半導体装置の左右両側に設けているが、かならずしも半導体装置の左右両側に設ける必要はなく、ＦＩＢ解析を進行させる方向に合わせていずれか一方に設けてもなんら問題はない。以上のようなチャージアップ防止策を施せば、断面解析がさらに容易かつ正確に行えるようになる。
（第３の実施形態）
本発明の第３の実施形態を図１５および図１６に基づいて説明する。
【００６４】
微細化が進み、解析対象部の水平方向における幅が狭くなり、ＦＩＢ解析精度の向上が求められると、ＦＩＢ解析時の断面の垂直性が非常に重要になってくる。そこで、本実施形態においては、第１および第２の実施形態において説明した、解析対象部の解析したい位置を正確に求める手法において、さらに解析対象部の断面の基板に対する垂直性を向上する方法について説明する。
【００６５】
図１５は、本発明の第３の実施形態に係る半導体装置の構成を示す平面図である。ここでは解析対象部がゲートであり、解析用目印パターンが解析対象部上で重複している場合の例を示している。
【００６６】
本実施形態ではゲートの中心線９９の断面形状の評価を行うことを目的としており、図１５に示すように、解析対象部であるゲート８１の上層に第１配線層８２〜第６配線層８７を部分的に重複して配置している。ここで、第１、第３および第５の各配線層は平面的に見て同一位置に重なって配置され、第２、第４および第６の各配線層は平面的に見て同一位置に重なって配置されている。
【００６７】
図１５における線分８８の断面形状を図１６に示す。図１６からわかるように、第１、第３および第５の各配線層８２，８４，８６は、図１５の第１、第３および第５の各配線層８２，８４，８６に対応しており、第２、第４および第６の各配線層８３，８５，８７は、図１５の第２、第４および第６の各配線層８３，８５，８７に対応している。
【００６８】
例えば図１６において、第１の実施形態のように、解析用目印パターンが第１配線層８２および第２配線層８３のみであると、解析対象ゲート８１の断面を観察する場合、断面観察面が線分９９に沿っていても線分１００に沿っていても解析対象ゲート８１は所望の位置で観察できる。
【００６９】
しかしながら、断面観察面が線分９９に沿っているか線分１００に沿っているかの差を認識することは困難である。つまり、解析対象ゲート８１を基板に対してほぼ垂直な断面で観察できているかどうかを知ることは困難である。
【００７０】
しかし解析用目印パターンとして、さらに上層の第３配線層８４〜第６配線層８７を追加すると、もし、断面観察面が線分１００に沿っていた場合、観察面に第５配線層８６が表示されず、解析対象ゲート８１の観察そのものは可能であるが、この観察面が基板に対してほぼ垂直にはなっていないことが分かる。
【００７１】
したがって、より高精度の観察を望む場合には、ＦＩＢの断面研磨条件を修正して新たな半導体装置の断面を研磨することで、全配線層が表示される断面を求めることが望ましい。
【００７２】
なお、本実施形態の説明では第６配線層まで利用する場合について説明したが、これに限定されるものではなく、評価する半導体プロセスにおいて使用される配線層数を最大として、必要な配線層数を適宜決定して使用すれば良い。
【００７３】
勿論、解析用目印パターンを配置する配線層数が多いほど基板に対する垂直性の判断が容易で垂直性の精度が高くなることは言うまでもない。
【００７４】
また、解析パターンが重複する領域が狭くなるほど解析用目印パターンの基板に対する垂直性の判断が容易で垂直性の精度が高くなる。
【００７５】
また、第２の実施形態を基本とする解析用目印パターンが離間している場合には、上記の重複している場合と全く逆の構成、すなわち解析対象ゲート以外に配線層が全く表示されないときが最も垂直性の精度が高い状態を表しており、この相違点を考慮すれば上記の重複している場合と同様の判断手順で垂直性を評価できる。
（第４の実施形態）
本発明の第４の実施形態を図１７〜図１９に基づいて説明する。
【００７６】
ＳＲＡＭ（Ｓｔａｔｉｃ  Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）に本解析用目印パターンを適用した実施形態について説明する。
【００７７】
図１７はＳＲＡＭの基本パターンの平面図であり、活性領域１０１およびゲート１０２を基本として、ＳＲＡＭの最小繰り返し単位の領域１０３を示している。
【００７８】
ここで、線分１１０のゲートの断面形状を観察する場合、図１８の第１配線層１０４に解析用目印パターン１０５を配置し、図１９の第２配線層１０６に解析用目印パターン１０７を配置する。
【００７９】
第２配線層が最上層配線層である場合は剥離や研磨せず、解析用目印パターン１０７を目印として解析断面の上側または下側からＦＩＢ解析を行う。
【００８０】
第１の実施形態のように、解析用目印パターン１０５，１０７を重複して配置した場合には、ゲート１０２が図１のゲート１１に、解析用目印パターン１０５が図１の第１配線層１２に、解析用目印パターン１０６が図１の第２配線層１３にそれぞれ相当する。したがって、解析断面は図５の解析断面が観察された場合にゲートの所望の断面１１０が観察できることになる。
【００８１】
また、第２の実施形態のように、解析用目印パターン１０５，１０７を離間して配置した場合には、ゲート１０２が図８のゲート３１に、解析用目印パターン１０５が図８の第１配線層３２に、解析用目印パターン１０６が図８の第２配線層３３にそれぞれ相当する。したがって、解析断面は図１２の解析断面が観察された場合にゲートの所望の断面１１０が観察できることになる。
【００８２】
また、第３の実施形態において説明したように、解析用目印パターン１０５，１０７のさらに上層に、複数層の解析用目印パターンを積層すれば、ＦＩＢ解析断面の基板に対する垂直性が向上する。
（第５の実施形態）
本発明の第５の実施形態を図２０〜図２６に基づいて説明する。図２０は、本発明の第５の実施形態に係る半導体装置の構成を示す平面図である。ここでは解析対象部がコンタクトであり、解析用目印パターンが解析対象部上で重複している場合の例を示している。
【００８３】
半導体装置は、解析対象部２０１より上方の第１の配線層に形成された第1の解析用目印パターン２０２と、第１の配線層より上方の第２の配線層に形成された第２の解析用目印パターン２０３とを備えている。第１および第２の解析用目印パターン２０２，２０３は、共に、平面的に見て、解析対象部２０１の中心部を含む領域を囲む直交する２辺を持つ。すなわち、第１および第２の解析用目印パターン２０２，２０３のそれぞれは、第１の方向に延びる第１辺と、第１の方向と直交する第２の方向に延びる第２辺とを有し、第１辺と第２辺との交点は解析対象部２０１の直上に位置する。第１および第２の解析用目印パターン２０２，２０３の一部が解析対象部２０１と部分的に重複し、第１および第２の解析用目印パターン２０２，２０３は、平面的に見て、解析対象部２０１に対して４方向に、解析対象部２０１とは重複しない領域まで延伸して形成されている。すなわち、第１および第２の解析用目印パターン２０２，２０３のそれぞれにおける第１辺どうしおよび第２辺どうしが、解析対象部２０１に対して互いに他の解析用目印パターンとは反対の方向に延伸している。また、第１および第２の解析用目印パターン２０２，２０３は、共に、平面的に見て、解析対象部２０１内にある解析対象箇所を通る直線の直上上方を含むように、互いに重複している。
【００８４】
本実施形態ではコンタクトの中心線２１４の断面形状の評価を行うことを目的としており、図２６に示すように、解析対象部であるコンタクト２０１の上層に解析用目印パターンとなる第１配線層２０２および第２配線層２０３を部分的に重複して配置している。
【００８５】
次に、図２０の紙面右側からＦＩＢ断面解析を行う場合について、図２１から図２５を参照しながら説明する。
【００８６】
図２１はＦＩＢによる断面研磨を進め、図２０の線分２１２の右側が削り取り去られた状態で、右側から断面形状を観察した断面構造図である。ここで、０は半導体基板、図２１の第１配線層２０２は図２０の第１配線層２０２の断面像である。
【００８７】
図２２はさらにＦＩＢ断面研磨を進め、図２０の線分２１３まで到達した状態での断面構造図である。ここで、新たに表示されている図２２のコンタクト２０１は図２０のコンタクト２０１の断面像である。
【００８８】
図２３はさらにＦＩＢ断面研磨を進め、図２０の線分２１４まで到達した状態での断面構造図である。ここで、新たに表示されている図２３の第２配線層２０３は図２０の第２配線層２０３の断面像である。
【００８９】
図２４はさらにＦＩＢ断面研磨を進め、図２０の線分２１５まで到達した状態での断面構造図である。ここでは、コンタクト２０１および第２配線層２０３は表示されているが、第１配線層２０２はＦＩＢ研磨で完全に無くなり、表示されていない。
【００９０】
図２５はさらにＦＩＢ断面研磨を進め、図２０の線分２１６まで到達した状態での断面構造図である。ここでは、第２配線層２０３は表示されているが、新たにコンタクト２０１がＦＩＢ断面研磨で完全に無くなり、表示されていない。
【００９１】
つまり、本実施形態で目的としている図２０のコンタクトの中心線である線分２１４の断面形状は、図２３に示す、コンタクト２０１が表示されているとともに、解析用目印パターンの第１配線層２０２および第２配線層２０３が同時に表面化している状態によって、その位置を正確に求められることになる。
【００９２】
また、図２０における線分２１７の断面形状を図２６に示す。図２６からわかるように、第１配線層２０２と第２配線層２０３が重複する領域６０１で図２６の断面形状を観察することができる。
【００９３】
したがって、第１配線層２０２と第２配線層２０３のマスクパターンを変更することによって、重複領域６０１の幅を目的に応じて調整することが可能である。この場合、第１および第２の解析用目印パターン２０２，２０３のそれぞれの第１辺および第２辺の位置によって、解析対象部２０１内にある解析対象箇所を２方向から特定でき、さらにその位置を正確に求めることができる。
【００９４】
さらに、図２０に示すように、第１配線層２０２に電気的に接続する第１配線２０４，２０５，２０６，２０７および第２配線層２０３に電気的に接続する第２配線２０８，２０９，２１０，２１１を設けて、解析用目印パターンと半導体基板とを電気的に接続すれば、ＦＩＢ解析中に第１配線層２０２および第２配線層２０３がチャージアップして発する光が断面観察を妨げることを阻止することが可能になる。これらの第１配線２０４，２０５，２０６，２０７および第２配線２０８，２０９，２１０，２１１はそれぞれ半導体装置の４方向に設けているが、かならずしも半導体装置の４方向に設ける必要はなく、ＦＩＢ解析を進行させる方向に合わせていずれか一方に設けてもなんら問題はない。以上のようなチャージアップ防止策を施せば、断面解析がさらに容易かつ正確に行えるようになる。
（第６の実施形態）
本発明の第６の実施形態を図２７〜図３３に基づいて説明する。図２７は、本発明の第６の実施形態に係る半導体装置の構成を示す平面図である。ここでは解析対象部がコンタクトであり、解析用目印パターンが解析対象部上で離間している場合の例を示している。
【００９５】
半導体装置は、第５の実施形態と同様に、解析対象部４０１より上方の第１の配線層に形成された第1の解析用目印パターン２２１と、第１の配線層より上方の第２の配線層に形成された第２の解析用目印パターン２２２とを備えている。また、第１および第２の解析用目印パターン２２１，２２２は、共に、平面的に見て、解析対象部４０１内にある解析対象箇所を通る直線の直上上方を含まないように、互いに離間している。
【００９６】
本実施形態ではコンタクトの中心線２３３の断面形状の評価を行うことを目的としており、図２７に示すように、解析対象部であるコンタクト４０１の上層に解析用目印パターンとなる第１配線層２２１および第２配線層２２２を離間して配置している。
【００９７】
次に、図２７の紙面右側からＦＩＢ断面解析を行う場合について、図２８から図３３を参照しながら説明する。
【００９８】
図２８はＦＩＢによる断面研磨を進め、図２７の線分２３１の右側が削り取り去られた状態で、右側から断面形状を観察した断面構造図である。ここで、０は半導体基板、図２８の第１配線層２２１は図２７の第１配線層２２１の断面像である。
【００９９】
図２９はさらにＦＩＢ断面研磨を進め、図２７の線分２３２まで到達した状態での断面構造図である。ここで、新たに表示されている図２９のコンタクト４０１は図２７のコンタクト４０１の断面像である。
【０１００】
図３０はさらにＦＩＢ断面研磨を進め、図２７の線分２３３まで到達した状態での断面構造図である。ここでは、コンタクト４０１は表示されているが、第１配線層２２１はＦＩＢ研磨で完全に無くなり、表示されていない。
【０１０１】
図３１はさらにＦＩＢ断面研磨を進め、図２７の線分２３４まで到達した状態での断面構造図である。ここで、新たに表示されている図３１の第２配線層２２２は図２７の第２配線層２２２の断面像である。
【０１０２】
図３２はさらにＦＩＢ断面研磨を進め、図２７の線分２３５まで到達した状態での断面構造図である。ここでは、第２配線層２２２は表示されているが、コンタクト４０１はＦＩＢ研磨で完全に無くなり、表示されていない。
【０１０３】
つまり、本実施形態で目的としている図２７のコンタクトの中心線である線分２３３の断面形状は、図３０に示す、コンタクト４０１のみが表示され、解析用目印パターンの第１配線層２２１および第２配線層２２のいずれもが表面化していない状態によって、その位置を正確に求められることになる。
【０１０４】
また、図２７における線分２３６の断面形状を図３３に示す。この場合、第１および第２の解析用目印パターン２２１，２２２のそれぞれの第１辺および第２辺の位置によって、解析対象部４０１内にある解析対象箇所を２方向から特定でき、さらにその位置を正確に求めることができる。
【０１０５】
さらに、図２７に示すように、第１配線層２２１に電気的に接続する第１配線２２３，２２４，２２５，２２６および第２配線層２２２に電気的に接続する第２配線２２７，２２８，２２９，２３０を設けて、解析用目印パターンと半導体基板とを電気的に接続すれば、ＦＩＢ解析中に第１配線層２２１および第２配線層２２２がチャージアップして発する光が断面観察を妨げることを阻止することが可能になる。これらの第１配線２２３，２２４，２２５，２２６および第２配線２２７，２２８，２２９，２３０はそれぞれ半導体装置の４方向に設けているが、かならずしも半導体装置の４方向に設ける必要はなく、ＦＩＢ解析を進行させる方向に合わせていずれか一方に設けてもなんら問題はない。以上のようなチャージアップ防止策を施せば、断面解析がさらに容易かつ正確に行えるようになる。
（第７の実施形態）
本発明の第７の実施形態を図３４〜図３６に基づいて説明する。図３４は、本発明の第７の実施形態に係る半導体装置の構成を示す平面図である。ここでは解析対象部がＰＮ境界を含むゲートであり、解析用目印パターンが解析対象部のＰＮ境界部上で重複している場合の例を示している。
【０１０６】
本実施形態は第５の実施形態の解析対象部がコンタクトであるのに対してゲートのＰＮ接合部である場合である。半導体装置は、第５の実施形態と同様に、解析対象部２４１より上方の第１の配線層に形成された第1の解析用目印パターン２０２と、第１の配線層より上方の第２の配線層に形成された第２の解析用目印パターン２０３とを備えている。第１および第２の解析用目印パターン２０２，２０３は、共に、平面的に見て、解析対象部２４１のＰＮ境界部２４３を含む領域を囲む直交する２辺を持つ。第１および第２の解析用目印パターン２０２，２０３の一部が解析対象部２４１のＰＮ境界部２４３と部分的に重複し、第１および第２の解析用目印パターン２０２，２０３は、平面的に見て解析対象部２４１のＰＮ境界部２４３に対して４方向に、解析対象部２４１とは重複しない領域まで延伸して形成されている。また、第１および第２の解析用目印パターン２０２，２０３は、共に、平面的に見て、解析対象部２４１のＰＮ境界部２４３内にある解析対象箇所を通る直線の直上上方を含むように、互いに重複している。
【０１０７】
本実施形態ではゲートの中心線２４２の断面形状の評価を行うことを目的としており、図３４に示すように、解析対象部２４１であるのＰＮ境界部２４３の上層に解析用目印パターンとなる第１配線層２０２および第２配線層２０３を部分的に重複して配置している。
【０１０８】
紙面右側からＦＩＢ断面解析を行う場合については、第５の実施形態と同様である。本実施形態で目的としている図３４のゲートの中心線である線分２４２の断面形状は、図３５に示す、ゲート２４１が表示されているとともに、解析用目印パターンの第１配線層２０２および第２配線層２０３が同時に表面化している状態によって、その位置を正確に求められることになる。また、第１配線層２０２と第２配線層２０３が重複する領域６０２で解析対象部のゲート２４１のＰＮ境界部を観察することができる。ゲートをシリサイドしている場合、断線する不良が発生する課題に対しその断線発生箇所がＰＮ境界部であるのかそうでないのかを第１配線層２０２と第２配線層２０３が重複する領域６０２での発生であるかそうでないのかにより、一断面で判断できる。
【０１０９】
また、図３４のゲート２４１内にあるＰＮ境界部２４３を延長した線を一辺とする解析用目印パターン２６３をゲートと同じ層またはゲートより下層となる活性領域で形成し、配置しておけば、ＰＮ境界部２４３の解析がさらに容易になる。これについて、以下に詳細に説明する。
【０１１０】
本実施形態において、上記の断面解析方法ではゲート断面を観察した場合に、ゲートに発生したシリサイド形成異常部がＰＮ境界部に位置するのか、あるいはＰ領域またはＮ領域に位置するのかについてはわかりやすいが、ゲートの端または中央のいずれかで発生しているのか、あるいはゲートの端でも中央でも発生しているのについてはわかりにくい。
【０１１１】
この課題については、ＦＩＢ解析、ＳＥＭによる断面観察を紙面右側から細かく進めていけば、断面観察を複数面で行なうことによりシリサイド形成異常部が端から中央にかけてのどの領域で発生しているのか分かるが、この作業には時間がかかり作業工数も増大する。
【０１１２】
すなわち、図３６に示すように、断面解析方法では例えば紙面の右手側から少しずつエッチングして観察することになる。この場合、ゲートの右端から左端に向けてゲートをエッチングしていくので、例えば、右端が表面化した時点から左端が表面化するまで異常部が続けば、(1)、(2)、(3)のような異常領域であることがわかり、右端が表面化した時点からゲートの中ほどまで異常部が続けば、(6)のような異常領域であることがわかる。ゲートの中ほどに異常部がある場合、およびゲートの中ほどから左端まで異常部が続く場合にはそれぞれ(4)、(5)のような異常領域であることがわかる。
【０１１３】
しかしながら、このようにして異常領域がゲート長方向（図面の左右方向）のどこにあるかを特定する作業はエッチングと観察を繰り返すことになり、作業に時間がかかる。
【０１１４】
これに対して、解析用目印パターン２６３をゲートまたは活性領域に配置すれば、表面剥離で解析対象部を含むゲート２４１を表面化することによりシリサイド異常箇所の発生領域を容易に解析することができる。表面剥離により解析対象のゲート表面が露出した状態では、解析用目印パターン２６３も表面に露出している。したがって、シリサイド異常発生箇所が解析用目印パターン２６３のＰＮ境界部を示す一辺の延長線にあれば、ＰＮ境界部での異常であると判断でき、それ以外の場合はＰ領域またはＮ領域の異常であると判断できる。このように上方から解析を行なう平面解析方法とすることで、上記したゲートのゲート幅方向（図面の上下方向）のどの領域に、またゲート長方向（図面の左右方向）のどの領域に異常領域があるのかを一目で観察することができる。
【産業上の利用可能性】
【０１１５】
本発明に係る半導体装置およびその評価方法は、半導体集積回路装置の解析対象部を含む層を剥離や研磨で表面化する必要なく上層から解析対象部を特定でき、直接断面解析することを可能とするものであり、また、表面剥離だけでは不明な注入の境界部を明確にするなど、特に、半導体プロセスの評価等に有用である。
【図面の簡単な説明】
【０１１６】
【図１】本発明の第１の実施形態における解析対象ゲートを含む平面図である。
【図２】図１の線分１９での断面図である。
【図３】図１の線分１４での断面図である。
【図４】図１の線分１５での断面図である。
【図５】図１の線分１６での断面図である。
【図６】図１の線分１７での断面図である。
【図７】図１の線分１８での断面図である。
【図８】本発明の第２の実施形態における解析対象ゲートを含む平面図である。
【図９】図８の線分３９での断面図である。
【図１０】図８の線分３４での断面図である。
【図１１】図８の線分３５での断面図である。
【図１２】図８の線分３６での断面図である。
【図１３】図８の線分３７での断面図である。
【図１４】図８の線分３８での断面図である。
【図１５】本発明の第３の実施形態における解析対象ゲートを含む平面図である。
【図１６】図１５の線分８８での断面図である。
【図１７】ＳＲＡＭの活性領域およびゲートを示す平面図である。
【図１８】ＳＲＡＭの活性領域、ゲートおよび第１配線層を示す平面図である。
【図１９】ＳＲＡＭの活性領域、ゲートおよび第２配線層を示す平面図である。
【図２０】本発明の第５の実施形態における解析対象コンタクトを含む平面図である。
【図２１】図２０の線分２１２での断面図である。
【図２２】図２０の線分２１３での断面図である。
【図２３】図２０の線分２１４での断面図である。
【図２４】図２０の線分２１５での断面図である。
【図２５】図２０の線分２１６での断面図である。
【図２６】図２０の線分２１７での断面図である。
【図２７】本発明の第６の実施形態における解析対象コンタクトを含む平面図である。
【図２８】図２７の線分２３１での断面図である。
【図２９】図２７の線分２３２での断面図である。
【図３０】図２７の線分２３３での断面図である。
【図３１】図２７の線分２３４での断面図である。
【図３２】図２７の線分２３５での断面図である。
【図３３】図２７の線分２３６での断面図である。
【図３４】本発明の第７の実施形態における解析対象ゲートを含む平面図である。
【図３５】図３４の線分２４２での断面図である。
【図３６】本発明の第７の実施形態における解析方法の説明図である。
【図３７】従来技術の半導体装置を示す構造断面図である。
【図３８】従来技術のゲートを示す構造断面図である。
【符号の説明】
【０１１７】
０  半導体基板
１  ゲート
２  コンタクト
３，５，７  配線層
４，６  ヴィア
８  層間膜
９  保護膜
１１，３１，８１，２４１，２６１解析対象のゲート
２０１，４０１  解析対象のコンタクト
１２，３２，８２，２０２，２２１  第１配線層
１３，３３，８３，２０３，２２２  第２配線層
８４  第３配線層
８５  第４配線層
８６  第５配線層
８６  第６配線層
１４〜１９，３４〜３９，９９，１００，１１０，２１２〜２１６，２３１〜２３６、２４２  断面を観察する面
７１，７２，７５，７６，２０４，２０５，２０６，２０７  第１配線
７３，７４，７７，７８，２０８、２０９，２１０，２１１  第２配線
５４，９８，６０１，６０２  解析用目印パターンが重複する領域
６４  解析用目印パターンが離間する領域
１０１  ＳＲＡＭの活性領域
１０２  ＳＲＡＭのゲート
１０３  ＳＲＡＭの繰り返し最小単位
１０４  ＳＲＡＭの第１配線層
１０５  ＳＲＡＭの第１配線層に配置する解析用目印パターン
１０６  ＳＲＡＭの第２配線層
１０７  ＳＲＡＭの第２配線層に配置する解析用目印パターン
２４３，２６２  ＰＮ境界線
２６３  活性領域  または  ゲート
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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