(57)【要約】【課題】トランジスタの状態に関わらず半導体装置の不良解析が行える半導体装置の不良解析装置が、望まれる。【解決手段】配線抽出部は、半導体装置に関する設計データから、解析領域に含まれる配線を抽出する。配線接続先探索部は、抽出された配線の終点を探索すると共に、抽出された配線を予め定めた配線種別に分類する。配線明度決定部は、配線種別と、明度対応情報と、に基づき抽出された配線の明度を決定する。疑似良品画像生成部は、決定された明度に基づき、解析領域を模した画像の抽出された配線に相当する領域の明度を反映した疑似良品画像を生成する。配線接続先探索部は、抽出された配線について、トランジスタが導通時の配線種別とトランジスタが非導通時の配線種別とに分類する。疑似良品画像生成部は、トランジスタが導通時の疑似良品画像と、トランジスタが非導通時の疑似良品画像と、を生成する。【選択図】図１
2013250062.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
解析対象の半導体装置に関する設計データから、前記半導体装置の特定の配線層における領域であって、解析者から指示された解析領域に含まれる配線を抽出する配線抽出部と、
前記抽出された配線の終点を探索すると共に、前記抽出された配線を予め定めた配線種別に分類する配線接続先探索部と、
前記配線種別と、前記配線接続先探索部で探索された終点と接続される配線の明度との関係を規定する明度対応情報と、に基づき前記抽出された配線の明度を決定する配線明度決定部と、
前記配線明度決定部で決定された明度に基づき、前記解析領域を模した画像の前記抽出された配線に相当する領域の明度を反映した疑似良品画像を生成する疑似良品画像生成部と、
を備え、
前記配線接続先探索部は、解析時の条件によっては前記半導体装置に含まれるトランジスタの状態が変化する場合に、前記抽出された配線について、前記トランジスタが導通時の前記配線種別と前記トランジスタが非導通時の前記配線種別とに分類し、
前記疑似良品画像生成部は、前記抽出された配線について、前記トランジスタが導通時の前記疑似良品画像と、前記トランジスタが非導通時の前記疑似良品画像と、を生成することを特徴とする半導体装置の不良解析装置。
【請求項２】
前記配線種別は、
（ａ）前記抽出された配線が、Ｐ拡散領域、Ｎ拡散領域、ゲート電極、Ｎウェルタップ、Ｐウェルタップ、のいずれかに接続されているか、又は、いずれとも接続されていないか、
（ｂ）ゲート電極、Ｎ拡散領域、Ｐ拡散領域、の組み合わせ、
（ｃ）１本の前記抽出された配線に接続されたゲート電極の個数、Ｎ拡散領域の個数、Ｐ拡散領域の個数、のいずれか又はこれらの組み合わせ、
（ｄ）１本の前記抽出された配線に接続されたゲート電極の面積の総和、Ｎ各領域の面積の総和、Ｐ拡散領域の面積の総和、のいずれか又はこれらの組み合わせ、
の（ａ）乃至（ｄ）のうち少なくとも１以上に基づき定められる請求項１の半導体装置の不良解析装置。
【請求項３】
前記疑似良品画像生成部は、前記半導体装置の露出した導電層に帯電させた状態で、荷電粒子を照射することで得られる電位を明度として表現する前記疑似良品画像を生成、又は、前記半導体装置の露出した導電層から前記半導体装置の基板に流れる電流を明度として表現する前記疑似良品画像を生成する請求項１の半導体装置の不良解析装置。
【請求項４】
前記配線抽出部は、
前記半導体装置に含まれるセル間の配線に関する情報を含むセル間配線データから、前記解析領域に含まれる配線を抽出し、
前記配線接続先探索部は、
前記抽出された配線の端点を起点として、前記半導体装置に含まれるセルの構成に関する情報を含むセルライブラリから、前記抽出された配線の終点を探索する請求項１の半導体装置の不良解析装置。
【請求項５】
前記配線抽出部は、前記解析領域に含まれる配線であって、前記セル間配線データに含まれていない配線については、前記セルライブラリから抽出する請求項４の半導体装置の不良解析装置。
【請求項６】
前記疑似良品画像生成部は、
前記抽出された配線の形状を補整し、前記疑似良品画像を出力する請求項１の半導体装置の不良解析装置。
【請求項７】
前記疑似良品画像生成部は、
前記抽出された配線の前記配線種別に基づき、抽出された配線を色分けし、前記疑似良品画像を生成する請求項１の半導体装置の不良解析装置。
【請求項８】
前記トランジスタには、バッティング拡散層構造を備えるトランジスタが含まれる請求項１の半導体装置の不良解析装置。
【請求項９】
解析対象の半導体装置に関する設計データから、前記半導体装置の特定の配線層における領域であって、解析者から指示された解析領域に含まれる配線を抽出する配線抽出工程と、
前記抽出された配線の終点を探索すると共に、前記抽出された配線を予め定めた配線種別に分類する際に、解析時の条件によっては前記半導体装置に含まれるトランジスタの状態が変化する場合に、前記抽出された配線について、前記トランジスタが導通時の前記配線種別と前記トランジスタが非導通時の前記配線種別とに分類する配線接続先探索工程と、
前記配線種別と、前記配線接続先探索工程で探索された終点と接続される配線の明度との関係を規定する明度対応情報と、に基づき前記抽出された配線の明度を決定する配線明度決定工程と、
前記配線明度決定工程で決定された明度に基づき、前記解析領域を模した画像の前記抽出された配線に相当する領域の明度を反映した疑似良品画像を生成する際に、前記抽出された配線について、前記トランジスタが導通時の前記疑似良品画像と、前記トランジスタが非導通時の前記疑似良品画像と、を生成する疑似良品画像生成工程と、
を含むことを特徴とする半導体装置の不良解析方法。
【請求項１０】
前記疑似良品画像生成工程は、前記半導体装置の露出した導電層に帯電させた状態で、荷電粒子を照射することで得られる電位を明度として表現する前記疑似良品画像を生成、又は、前記半導体装置の露出した導電層から前記半導体装置の基板に流れる電流を明度として表現する前記疑似良品画像を生成する請求項９の半導体装置の不良解析方法。
【請求項１１】
前記配線抽出工程は、
前記半導体装置に含まれるセル間の配線に関する情報を含むセル間配線データから、前記解析領域に含まれる配線を抽出し、
前記配線接続先探索工程は、
前記抽出された配線の端点を起点として、前記半導体装置に含まれるセルの構成に関する情報を含むセルライブラリから、前記抽出された配線に接続される終点を探索する請求項９の半導体装置の不良解析方法。
【請求項１２】
前記配線抽出工程は、前記解析領域に含まれる配線であって、前記セル間配線データに含まれていない配線については、前記セルライブラリから抽出する請求項１１の半導体装置の不良解析方法。
【請求項１３】
前記疑似良品画像生成工程は、
前記抽出された配線の形状を補整し、前記疑似良品画像を出力する請求項９の半導体装置の不良解析方法。
【請求項１４】
前記疑似良品画像生成工程は、
前記抽出された配線の前記配線種別に基づき、抽出された配線を色分けし、前記疑似良品画像を生成する請求項９の半導体装置の不良解析方法。
【請求項１５】
解析対象の半導体装置に関する設計データから、前記半導体装置の特定の配線層における領域であって、解析者から指示された解析領域に含まれる配線を抽出する配線抽出処理と、
前記抽出された配線の終点を探索すると共に、前記抽出された配線を予め定めた配線種別に分類する際に、解析時の条件によっては前記半導体装置に含まれるトランジスタの状態が変化する場合に、前記抽出された配線について、前記トランジスタが導通時の前記配線種別と前記トランジスタが非導通時の前記配線種別とに分類する配線接続先探索処理と、
前記配線種別と、前記配線接続先探索処理で探索された終点と接続される配線の明度との関係を規定する明度対応情報と、に基づき前記抽出された配線の明度を決定する配線明度決定処理と、
前記配線明度決定処理で決定された明度に基づき、前記解析領域を模した画像の前記抽出された配線に相当する領域の明度を反映した疑似良品画像を生成する際に、前記抽出された配線について、前記トランジスタが導通時の前記疑似良品画像と、前記トランジスタが非導通時の前記疑似良品画像と、を生成する疑似良品画像生成処理と、
をコンピュータに実行させ、前記コンピュータを半導体装置の不良解析装置として機能させるプログラム。
【請求項１６】
前記疑似良品画像生成処理は、前記半導体装置の露出した導電層に帯電させた状態で、荷電粒子を照射することで得られる電位を明度として表現する前記疑似良品画像を生成、又は、前記半導体装置の露出した導電層から前記半導体装置の基板に流れる電流を明度として表現する前記疑似良品画像を生成する請求項１５のプログラム。
【請求項１７】
前記配線抽出処理は、
前記半導体装置に含まれるセル間の配線に関する情報を含むセル間配線データから、前記解析領域に含まれる配線を抽出し、
前記配線接続先探索処理は、
前記抽出された配線の端点を起点として、前記半導体装置に含まれるセルの構成に関する情報を含むセルライブラリから、前記抽出された配線に接続される終点を探索する請求項１５のプログラム。
【請求項１８】
前記配線抽出処理は、前記解析領域に含まれる配線であって、前記セル間配線データに含まれていない配線については、前記セルライブラリから抽出する請求項１７のプログラム。
【請求項１９】
前記疑似良品画像生成処理は、
前記抽出された配線の形状を補整し、前記疑似良品画像を出力する請求項１５のプログラム。
【請求項２０】
前記疑似良品画像生成処理は、
前記抽出された配線の前記配線種別に基づき、抽出された配線を色分けし、前記疑似良品画像を生成する請求項１５のプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置の不良解析装置、半導体装置の不良解析方法及びプログラムに関する。例えば、半導体装置の不良解析時に使用する画像の算出に好適に利用できるものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置の高集積化、高性能化が進むにつれて半導体装置の不良解析は困難になってきている。これに対して、半導体装置の不良解析を少しでも容易にするため、様々な半導体装置の不良解析技術が開発されてきている。
【０００３】
半導体装置の不良解析の方法の１つに、電位コントラスト法により、欠陥部分を識別する方法がある。本方法は、研磨等により半導体装置の観測対象となる導電層（配線あるいはビア）の表面を露出させる。次に、半導体装置の表面を所望の電位に帯電させる。そして露出した導電層に電子ビームを照射し、半導体装置から放出される二次電子を走査電子顕微鏡（ＳＥＭ；Scanning Electron Microscope）で観測し、電位コントラスト像を得る。ここで得られる電位コントラスト像は、観測対象の導電層の下層にオープン欠陥あるいはショート欠陥があった場合に、良品の半導体装置と比較して、異なる電位コントラストが得られる。そこで、不良の半導体装置の電位コントラスト像と、良品の半導体装置の電位コントラスト像とを取得し、それぞれを比較し、不一致箇所を検出する。なお、本書では、解析対象の半導体装置の導電層を露出させ、電位コントラスト像として得られた画像を観測画像とする。また、解析対象の半導体装置と同種、かつ、良品の半導体装置から得られる画像であって、観測画像に対応する画像を良品画像とする。
【０００４】
ここで、特許文献１では、電子ビームを導電性基板に照射し、発生する二次電子・反射電子・透過電子のいずれかを検出し、その信号から形成された画像を比較して欠陥を自動検出するＸ線マスク等の自動検査システムが記載されている。
【０００５】
また、特許文献２には、走査プローブ顕微鏡（ＳＰＭ；Scanning Probe Microscope）を用いた半導体装置の検査・評価システムが記載されている。特許文献２によれば、試料の表面に沿ってスキャンして、凹凸データ、物理量データ、化学量データを取得することで、試料表面の物理・化学特性マッピング画像を表示することが開示されている。走査プローブ顕微鏡を用いた半導体装置の不良解析においても、観測画像と良品画像との比較を行うことで、解析対象となっている半導体装置の不良の有無を判定する。
【０００６】
以上の説明から明らかな通り、走査電子顕微鏡や走査プローブ顕微鏡を用いた半導体装置の不良解析では、良品画像の存在が前提である。しかし、全ての半導体装置が設計どおりに製造されなかったために良品画像が取得できない場合や、何らかの要因による動作不良が存在するために比較基準となる半導体装置が得られない場合は、不良解析が行えないという問題が起きる。
【０００７】
このような問題に対応すべく、本発明者により、電位コントラスト法を用いた新たな不良解析の方法が提案されている（特許文献３）。特許文献３は、設計データに基づき配線の接続先（終点）を探索して、配線の終点と明度とを対応させ、配線の終点によって配線を色分けして表示されたレイアウトと、観測画像とを重ね合わせて表示する技術を開示する。即ち、特許文献３が開示する技術によれば、良品画像が存在しない場合であっても、半導体装置の不良解析が行える。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平５−２５８７０３号公報
【特許文献２】特開２００２−３５７５２７号公報
【特許文献３】特開２０１１−７１２６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
なお、上記先行技術文献の各開示を、本書に引用をもって繰り込むものとする。以下の分析は、本発明者らによってなされたものである。
【００１０】
上述したように、特許文献３が開示する技術によれば、良品画像が存在しない場合であっても、半導体装置の不良解析が行える。
【００１１】
ここで、半導体装置には多数のトランジスタが含まれるが、そのようなトランジスタには、バッティング拡散層（バッティングディフュージョン）構造を持つトランジスタが存在する。バッティング拡散層構造を持つトランジスタは、Ｎ拡散領域とＰ拡散領域とが接する構造を備える。バッティング拡散層構造を持つトランジスタを用いることで、半導体装置の小面積化が図れるため、多くの半導体装置において使用されている。そのため、バッティング拡散層構造を持つトランジスタを含む半導体装置が、不良解析の対象となることも多い。
【００１２】
しかし、本発明者の検討の結果、バッティング拡散層構造を持つトランジスタの不良解析には、配線の終点と明度の対応付けだけでは不十分であることが判明した。より具体的には、バッティング拡散層構造を持つトランジスタの状態によっては、配線の終点が異なり、半導体装置の不良解析が適切に行えないことが判明した。そのため、トランジスタの状態に関わらず半導体装置の不良解析が行える半導体装置の不良解析装置、半導体装置の不良解析方法及びプログラムが、望まれる。
【００１３】
なお、その他の課題と新規な特徴は、本明細書の記述及び添付図面から明らかになるであろう。また、バッティング拡散層構造を持つトランジスタの状態によっては、半導体装置の不良解析が適切に行えない理由については後述する。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
一実施の形態によれば、配線抽出部と、配線接続先探索部と、配線明度決定部と、疑似良品画像生成部と、を備える半導体装置の不良解析装置が提供される。前記配線抽出部は、解析対象の半導体装置に関する設計データから、前記半導体装置の特定の配線層における領域であって、解析者から指示された解析領域に含まれる配線を抽出する。前記配線接続先探索部は、前記抽出された配線の終点を探索すると共に、前記抽出された配線を予め定めた配線種別に分類する。前記配線明度決定部は、前記配線種別と、前記配線接続先探索部で探索された終点と接続される配線の明度との関係を規定する明度対応情報と、に基づき前記抽出された配線の明度を決定する。前記疑似良品画像生成部は、前記配線明度決定部で決定された明度に基づき、前記解析領域を模した画像の前記抽出された配線に相当する領域の明度を反映した疑似良品画像を生成する。さらに、前記配線接続先探索部は、解析時の条件によっては前記半導体装置に含まれるトランジスタの状態が変化する場合に、前記抽出された配線について、前記トランジスタが導通時の前記配線種別と前記トランジスタが非導通時の前記配線種別とに分類する。前記疑似良品画像生成部は、前記抽出された配線について、前記トランジスタが導通時の前記疑似良品画像と、前記トランジスタが非導通時の前記疑似良品画像と、を生成する。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の各視点によれば、トランジスタの状態に関わらず半導体装置の不良解析が行える不良解析装置、不良解析方法及びプログラムが、提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】一実施形態の概要を説明するための図である。
【図２】第１の実施形態に係る不良解析装置１を含む半導体装置の不良解析システムの一例を示す図である。
【図３】半導体装置の不良解析方法の一例を示すフローチャートである。
【図４】解析対象である半導体装置２の構造の一例を示す断面図である。
【図５】電位コントラスト像の一例を示す図である。
【図６】Ｎチャンネル型ＭＯＳトランジスタ３００の断面の一例を示す図である。
【図７】バッティング拡散層構造を持つＮチャンネル型ＭＯＳトランジスタ４００の断面の一例を示す図である。
【図８】不良解析装置１の内部構成の一例を示す図である。
【図９】解析領域の一例を示す図である。
【図１０】明度対応情報の一例を示す図である。
【図１１】不良解析装置１の動作の一例を示すフローチャートである。
【図１２】配線抽出部５０２及び配線接続先探索部５０３の動作の一例を示すフローチャートである。
【図１３】図７に示すＮチャンネル型ＭＯＳトランジスタ４００のレイアウト図である。
【図１４】図１３のコンタクト層に対応した解析領域の一例を示す図である。
【図１５】Ｎチャンネル型ＭＯＳトランジスタ４００が非導通の場合における疑似良品画像の一例を示す図である。
【図１６】Ｎチャンネル型ＭＯＳトランジスタ４００が導通の場合における疑似良品画像の一例を示す図である。
【図１７】図６に示すＮチャンネル型ＭＯＳトランジスタ３００のレイアウト図である。
【図１８】疑似良品画像の一例を示す図である。
【図１９】図１６のコンタクトを円形に補整した一例を示す図である。
【図２０】配線を補整して表示する際の一例を示す図である。
【図２１】不良解析装置１のインターフェイス画面の一例を示す図である。
【図２２】明度対応情報の一例を示す図である。
【図２３】明度対応情報の一例を示す図である。
【図２４】明度対応情報の一例を示す図である。
【図２５】不良解析装置１ａのインターフェイス画面の一例を示す図である。
【図２６】走査プローブ顕微鏡を用いた半導体装置の不良解析システムの一例を示す図である。
【図２７】走査プローブ顕微鏡から取得した電流マッピング画像の一例を示す図である。
【図２８】明度対応情報の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
初めに、図１を用いて一実施形態の概要について説明する。なお、この概要に付記した図面参照符号は、理解を助けるための一例として各要素に便宜上付記したものであり、この概要の記載はなんらの限定を意図するものではない。
【００１８】
上述したように、バッティング拡散層構造を持つトランジスタの不良解析には、配線の終点と明度の対応付けだけでは不十分である。バッティング拡散層構造を持つトランジスタの状態によっては、配線の終点が異なり、半導体装置の不良解析が適切に行えないためである。そのため、トランジスタの状態に関わらず半導体装置の不良解析が行える半導体装置の不良解析装置が、望まれる。
【００１９】
そこで、一例として図１に示す不良解析装置１００を提供する。不良解析装置１００は、配線抽出部１０１と、配線接続先探索部１０２と、配線明度決定部１０３と、疑似良品画像生成部１０４と、を備える。配線抽出部１０１は、解析対象の半導体装置に関する設計データから、半導体装置の特定の配線層における領域であって、解析者から指示された解析領域に含まれる配線を抽出する。配線接続先探索部１０２は、抽出された配線の終点を探索すると共に、抽出された配線を予め定めた配線種別に分類する。配線明度決定部１０３は、配線種別と、配線接続先探索部１０２で探索された終点と接続される配線の明度との関係を規定する明度対応情報と、に基づき抽出された配線の明度を決定する。疑似良品画像生成部１０４は、配線明度決定部１０３で決定された明度に基づき、解析領域を模した画像の抽出された配線に相当する領域の明度を反映した疑似良品画像を生成する。さらに、配線接続先探索部１０２は、解析時の条件によっては半導体装置に含まれるトランジスタの状態が変化する場合に、抽出された配線について、トランジスタが導通時の配線種別とトランジスタが非導通時の配線種別とに分類する。疑似良品画像生成部１０４は、抽出された配線について、トランジスタが導通時の疑似良品画像と、トランジスタが非導通時の疑似良品画像と、を生成する。
【００２０】
不良解析装置１００は、解析対象の半導体装置に関する設計データに基づき、解析領域に含まれる配線の終点を探索する。そして、探索された終点に基づき分類された配線種別と、予め定めた明度対応情報と、に基づいて抽出された配線の明度を決定する。不良解析装置１００は、決定した明度に従って、疑似良品画像を生成する。その際、配線の終点にトランジスタが含まれ、かつ、そのトランジスタの状態が変化する可能性がある場合には、トランジスタの状態の変化を考慮して、疑似良品画像が作成する（２種類の疑似良品画像を生成する）。その結果、トランジスタの状態に関わらず半導体装置の不良解析が行える半導体装置の不良解析装置１００が、提供できる。
【００２１】
さらに、下記の形態が可能である。
【００２２】
［形態１］
解析対象の半導体装置に関する設計データから、前記半導体装置の特定の配線層における領域であって、解析者から指示された解析領域に含まれる配線を抽出する配線抽出部と、
前記抽出された配線の終点を探索すると共に、前記抽出された配線を予め定めた配線種別に分類する配線接続先探索部と、
前記配線種別と、前記配線接続先探索部で探索された終点と接続される配線の明度との関係を規定する明度対応情報と、に基づき前記抽出された配線の明度を決定する配線明度決定部と、
前記配線明度決定部で決定された明度に基づき、前記解析領域を模した画像の前記抽出された配線に相当する領域の明度を反映した疑似良品画像を生成する疑似良品画像生成部と、
を備え、
前記配線接続先探索部は、解析時の条件によっては前記半導体装置に含まれるトランジスタの状態が変化する場合に、前記抽出された配線について、前記トランジスタが導通時の前記配線種別と前記トランジスタが非導通時の前記配線種別とに分類し、
前記疑似良品画像生成部は、前記抽出された配線について、前記トランジスタが導通時の前記疑似良品画像と、前記トランジスタが非導通時の前記疑似良品画像と、を生成する半導体装置の不良解析装置。
［形態２］
前記配線種別は、
（ａ）前記抽出された配線が、Ｐ拡散領域、Ｎ拡散領域、ゲート電極、Ｎウェルタップ、Ｐウェルタップ、のいずれかに接続されているか、又は、いずれとも接続されていないか、
（ｂ）ゲート電極、Ｎ拡散領域、Ｐ拡散領域、の組み合わせ、
（ｃ）１本の前記抽出された配線に接続されたゲート電極の個数、Ｎ拡散領域の個数、Ｐ拡散領域の個数、のいずれか又はこれらの組み合わせ、
（ｄ）１本の前記抽出された配線に接続されたゲート電極の面積の総和、Ｎ各領域の面積の総和、Ｐ拡散領域の面積の総和、のいずれか又はこれらの組み合わせ、
の（ａ）乃至（ｄ）のうち少なくとも１以上に基づき定められることが好ましい。
［形態３］
前記疑似良品画像生成部は、前記半導体装置の露出した導電層に帯電させた状態で、荷電粒子を照射することで得られる電位を明度として表現する前記疑似良品画像を生成、又は、前記半導体装置の露出した導電層から前記半導体装置の基板に流れる電流を明度として表現する前記疑似良品画像を生成することが好ましい。
［形態４］
前記配線抽出部は、
前記半導体装置に含まれるセル間の配線に関する情報を含むセル間配線データから、前記解析領域に含まれる配線を抽出し、
前記配線接続先探索部は、
前記抽出された配線の端点を起点として、前記半導体装置に含まれるセルの構成に関する情報を含むセルライブラリから、前記抽出された配線の終点を探索することが好ましい。
［形態５］
前記配線抽出部は、前記解析領域に含まれる配線であって、前記セル間配線データに含まれていない配線については、前記セルライブラリから抽出することが好ましい。
［形態６］
前記疑似良品画像生成部は、
前記抽出された配線の形状を補整し、前記疑似良品画像を出力することが好ましい。
［形態７］
前記疑似良品画像生成部は、
前記抽出された配線の前記配線種別に基づき、抽出された配線を色分けし、前記疑似良品画像を生成することが好ましい。
［形態８］
前記トランジスタには、バッティング拡散層構造を備えるトランジスタが含まれることが好ましい。
［形態９］
解析対象の半導体装置に関する設計データから、前記半導体装置の特定の配線層における領域であって、解析者から指示された解析領域に含まれる配線を抽出する配線抽出工程と、
前記抽出された配線の終点を探索すると共に、前記抽出された配線を予め定めた配線種別に分類する際に、解析時の条件によっては前記半導体装置に含まれるトランジスタの状態が変化する場合に、前記抽出された配線について、前記トランジスタが導通時の前記配線種別と前記トランジスタが非導通時の前記配線種別とに分類する配線接続先探索工程と、
前記配線種別と、前記配線接続先探索工程で探索された終点と接続される配線の明度との関係を規定する明度対応情報と、に基づき前記抽出された配線の明度を決定する配線明度決定工程と、
前記配線明度決定工程で決定された明度に基づき、前記解析領域を模した画像の前記抽出された配線に相当する領域の明度を反映した疑似良品画像を生成する際に、前記抽出された配線について、前記トランジスタが導通時の前記疑似良品画像と、前記トランジスタが非導通時の前記疑似良品画像と、を生成する疑似良品画像生成工程と、
を含む半導体装置の不良解析方法。
［形態１０］
前記疑似良品画像生成工程は、前記半導体装置の露出した導電層に帯電させた状態で、荷電粒子を照射することで得られる電位を明度として表現する前記疑似良品画像を生成、又は、前記半導体装置の露出した導電層から前記半導体装置の基板に流れる電流を明度として表現する前記疑似良品画像を生成することが好ましい。
［形態１１］
前記配線抽出工程は、
前記半導体装置に含まれるセル間の配線に関する情報を含むセル間配線データから、前記解析領域に含まれる配線を抽出し、
前記配線接続先探索工程は、
前記抽出された配線の端点を起点として、前記半導体装置に含まれるセルの構成に関する情報を含むセルライブラリから、前記抽出された配線に接続される終点を探索することが好ましい。
［形態１２］
前記配線抽出工程は、前記解析領域に含まれる配線であって、前記セル間配線データに含まれていない配線については、前記セルライブラリから抽出することが好ましい。
［形態１３］
前記疑似良品画像生成工程は、
前記抽出された配線の形状を補整し、前記疑似良品画像を出力することが好ましい。
［形態１４］
前記疑似良品画像生成工程は、
前記抽出された配線の前記配線種別に基づき、抽出された配線を色分けし、前記疑似良品画像を生成することが好ましい。
［形態１５］
解析対象の半導体装置に関する設計データから、前記半導体装置の特定の配線層における領域であって、解析者から指示された解析領域に含まれる配線を抽出する配線抽出処理と、
前記抽出された配線の終点を探索すると共に、前記抽出された配線を予め定めた配線種別に分類する際に、解析時の条件によっては前記半導体装置に含まれるトランジスタの状態が変化する場合に、前記抽出された配線について、前記トランジスタが導通時の前記配線種別と前記トランジスタが非導通時の前記配線種別とに分類する配線接続先探索処理と、
前記配線種別と、前記配線接続先探索処理で探索された終点と接続される配線の明度との関係を規定する明度対応情報と、に基づき前記抽出された配線の明度を決定する配線明度決定処理と、
前記配線明度決定処理で決定された明度に基づき、前記解析領域を模した画像の前記抽出された配線に相当する領域の明度を反映した疑似良品画像を生成する際に、前記抽出された配線について、前記トランジスタが導通時の前記疑似良品画像と、前記トランジスタが非導通時の前記疑似良品画像と、を生成する疑似良品画像生成処理と、
をコンピュータに実行させ、前記コンピュータを半導体装置の不良解析装置として機能させるプログラム。
［形態１６］
前記疑似良品画像生成処理は、前記半導体装置の露出した導電層に帯電させた状態で、荷電粒子を照射することで得られる電位を明度として表現する前記疑似良品画像を生成、又は、前記半導体装置の露出した導電層から前記半導体装置の基板に流れる電流を明度として表現する前記疑似良品画像を生成することが好ましい。
［形態１７］
前記配線抽出処理は、
前記半導体装置に含まれるセル間の配線に関する情報を含むセル間配線データから、前記解析領域に含まれる配線を抽出し、
前記配線接続先探索処理は、
前記抽出された配線の端点を起点として、前記半導体装置に含まれるセルの構成に関する情報を含むセルライブラリから、前記抽出された配線に接続される終点を探索することが好ましい。
［形態１８］
前記配線抽出処理は、前記解析領域に含まれる配線であって、前記セル間配線データに含まれていない配線については、前記セルライブラリから抽出することが好ましい。
［形態１９］
前記疑似良品画像生成処理は、
前記抽出された配線の形状を補整し、前記疑似良品画像を出力することが好ましい。
［形態２０］
前記疑似良品画像生成処理は、
前記抽出された配線の前記配線種別に基づき、抽出された配線を色分けし、前記疑似良品画像を生成することが好ましい。
［形態２１］
コンピュータに形態９乃至１４のいずれか一に記載の半導体装置の不良解析方法を実行させるプログラム。
［形態２２］
解析対象の半導体装置に関する設計データから、前記半導体装置の特定の配線層における領域であって、解析者から指示された解析領域に含まれる配線を抽出する配線抽出部と、
前記抽出された配線の終点を探索すると共に、前記抽出された配線を予め定めた配線種別に分類する配線接続先探索部と、
前記配線種別と、前記配線接続先探索部で探索された終点と接続される配線の明度との関係を規定する明度対応情報と、に基づき前記抽出された配線の明度を決定する配線明度決定部と、
前記配線明度決定部で決定された明度に基づき、前記解析領域を模した画像の前記抽出された配線に相当する領域の明度を反映した疑似良品画像を生成する疑似良品画像生成部と、
を備え、
前記配線接続先探索部は、解析時の条件によっては前記半導体装置に含まれるトランジスタの状態が変化する場合に、前記抽出された配線について、前記トランジスタが導通時の前記配線種別と前記トランジスタが非導通時の前記配線種別とに分類し、
前記疑似良品画像生成部は、前記抽出された配線について、前記トランジスタが導通時の前記疑似良品画像と、前記トランジスタが非導通時の前記疑似良品画像と、を生成する良品画像生成装置。
【００２３】
以下に具体的な実施の形態について、図面を参照してさらに詳しく説明する。
【００２４】
［第１の実施形態］
第１の実施形態について、図面を用いてより詳細に説明する。
【００２５】
図２は、本実施形態に係る不良解析装置１を含む半導体装置の不良解析システムの一例を示す図である。
【００２６】
図２に示す不良解析システムにおいて、解析者（不良解析装置１のユーザ）は、解析対象の半導体装置から取得した観測画像と、この観測画像に対応する疑似良品画像と、比較することで半導体装置の不良解析を行う。なお、疑似良品画像とは、不良解析装置１が生成する画像であって、解析対象の半導体装置の設計データから半導体装置が良品であれば得られる観測画像に相当する画像である。良品画像は、良品の半導体装置の導電層を観測することで得られる画像であるが、疑似良品画像は不良解析装置１が設計データに基づいて生成する画像である。不良解析装置１は、設計どおりに製造されず良品の半導体装置が存在しない場合であっても、観測画像に基づいた半導体装置の不良解析を行うことができる。即ち、不良解析装置１は、良品画像に相当する疑似良品画像を、半導体装置の設計データから生成し、解析者に提供する良品画像生成装置としても動作する。
【００２７】
次に、図２に示す半導体装置の不良解析システムを用いた不良解析方法について説明する。
【００２８】
図３は、半導体装置の不良解析方法の一例を示すフローチャートである。
【００２９】
ステップＳ０１において、観測画像を取得する。本ステップでは、初めに、半導体装置（半導体デバイス）を研磨して導電層を露出させる。続いて、走査電子顕微鏡を用いて、露出した導電層の電位コントラスト像（観測画像）を取得する。
【００３０】
ステップＳ０２において、不良解析装置１は、疑似良品画像を生成し、モニタ等を使用して解析者に提供する。
【００３１】
ステップＳ０３において、解析者は、観測画像と疑似良品画像とを見比べ、半導体装置の不良解析を行う。
【００３２】
電位コントラスト法を用いた半導体装置の不良解析においては、電位コントラストを明度として表示することが多い。そのため、電位コントラストを明度で表現し、以降の説明を行う。なお、電位コントラストを明度以外の方法、例えば、色彩等により表現することも可能である。
【００３３】
次に、解析対象となる半導体装置の構造について説明する。
【００３４】
図４は、解析対象である半導体装置２の構造の一例を示す断面図である。
【００３５】
半導体装置２は、半導体基板２００の表面に配線層が形成されている。配線層の一部は、研磨により除去され、導電層（配線）が表面に露出している。研磨により除去されなかった配線は半導体基板２００の表面に形成されたセル（インスタンス）と呼ばれる機能回路に接続されている。
【００３６】
図４の観測面を半導体装置２の表面から観察すると図５（ａ）に示すように、図４の配線の一部（導電層）が露出している。なお、観測面より上層にあった配線（図４において破線で示す配線）は、研磨によって除去されている。この状態で半導体装置２を所望の電位に帯電させ、荷電粒子を照射する。例えば、走査電子顕微鏡を用いた場合、半導体装置２に一定の帯電電位を与えた状態で、電子線を半導体装置２に入射し、半導体装置２から放出される二次電子を検出することで、半導体装置２の表面（即ち、観測面）を観察する。すると、半導体装置２の表面の電位に応じて、電位コントラストが異なる像を得ることができる。
【００３７】
電位コントラスト像の一例を図５（ｂ）に示す。また、図５（ｃ）は、観測面がビア層、すなわち導電層がビア層の場合の電位コントラスト像の一例である。図４において、半導体装置２の表面に水平に設けられた配線が露出するように研磨すると図５（ｂ）のような電位コントラスト像が得られ、図４において、ビア層が表面に露出するように研磨すると図５（ｃ）のような電位コントラスト像が得られる。
【００３８】
導電層の配線に繋がる終点の種類によって、異なる電位コントラスト像が得られることが、特許文献３に開示されている。ここでは、Ｎチャンネル型ＭＯＳトランジスタを例に取り、特許文献３の開示を概説する。
【００３９】
図６は、Ｎチャンネル型ＭＯＳトランジスタ３００の断面の一例を示す図である。図６に示すＮ＋拡散層は、コンタクトを介し観測面の導電層に接続されているとする。同様に、ゲート電極もコンタクトを介し観測面の導電層に接続されている。また、Ｐウェルに接続されている配線も存在する。
【００４０】
なお、走査電子顕微鏡を用いた電位コントラスト法の帯電条件には、観測面を正に帯電させる方法（Positive Voltage Contrast；以下、ＰＶＣと略して記載）と負に帯電させる方法（Negative Voltage Contrast；以下、ＮＶＣと略して記載）が存在する。以降の説明は、特記しない限り、ＰＶＣの使用を前提とする。また、ＮＶＣを使用した場合には、明度（電位コントラスト）が逆転するのみであり、詳細な説明を省略する。
【００４１】
配線の終点がＰウェルの場合には、電子が供給されても帯電が進まず、高い明度（明コントラスト）の観測画像が得られる。一方、配線の終点がＮ＋拡散領域の場合（図６のソース又はドレイン）には、観測面の正の帯電に対してＰウェルとＮ＋拡散領域が逆バイアスとなるため、キャリアが移動しにくく、Ｐウェルより帯電が進むのでより低い明度（暗コントラスト）となる。また、配線の終点がゲート電極の場合、Ｎ拡散よりさらに帯電しやすいので、Ｎ拡散よりさらに明度は低くなる。このように、特許文献３には、配線の終点によって観測面の導電層における配線の明度が異なることが開示されている。
【００４２】
次に、バッティング拡散層構造を持つＮチャンネル型ＭＯＳトランジスタについて説明する。
【００４３】
図７は、バッティング拡散層構造を持つＮチャンネル型ＭＯＳトランジスタ４００の断面の一例を示す図である。図７に示すＮチャンネル型ＭＯＳトランジスタ４００に電位コントラスト法を適用し、露出した導電層を帯電させると、ゲート電極の帯電電位によっては、Ｎチャンネル型ＭＯＳトランジスタ４００が導通することがある。Ｎチャンネル型ＭＯＳトランジスタ４００が導通することで、ドレインとソース間に電流パスが生じる。そのような場合、Ｎチャンネル型ＭＯＳトランジスタ４００は、ウェルタップ（Ｐ＋拡散層）とソース（Ｎ＋拡散層）がシリサイドにより電気的に繋がっているため、ソースに供給された電子がドレインにも供給される。従って、バッティング拡散層構造を持つＮチャンネル型ＭＯＳトランジスタのドレイン（Ｎ＋拡散層）に接続された配線の帯電は進まず、対応する配線の明度は高くなる（明コントラストとなる）。
【００４４】
一方、ゲート電極の帯電電位によっては、Ｎチャンネル型ＭＯＳトランジスタ４００が非導通の場合もある。この場合には、バッティング拡散層構造を持たないＮチャンネル型ＭＯＳトランジスタ３００と同様に、ドレインに接続された配線の明度は低くなる（暗コントラスト）となる。このように、バッティング拡散層構造を持つトランジスタを含む半導体装置が良品であっても、トランジスタの状態によっては、ドレイン（Ｎ＋拡散層）に接続された配線の明度が大きく異なる。
【００４５】
特許文献３においては、この点に関する言及はなく、バッティング拡散層構造を持つトランジスタを含む半導体装置の不良解析には十分対応できない。バッティング拡散層構造を持つトランジスタのドレインに接続された配線の観測画像は、トランジスタの状態によっては、２つの良品画像が考えられるためである。より具体的には、トランジスタが導通していれば、配線の接続先がドレインである配線の明度は高い状態が正常であり、明度が低ければ何らかの欠陥が考えられる。一方、トランジスタが非導通であれば、配線の接続先がドレインである配線の明度は低い状態が正常であり、明度が高い場合に何らかの欠陥が考えられる。従って、トランジスタの状態を考慮して、配線の明度を決定しなければ不良解析を正しく行うことができない。
【００４６】
図８は、不良解析装置１の内部構成の一例を示す図である。
【００４７】
不良解析装置１は、操作入力部１０と、画像出力部２０と、記憶部３０と、制御部４０と、を含んで構成されている。
【００４８】
操作入力部１０は解析者の操作を受け付ける。画像出力部２０は、解析者が不良解析装置１の操作に必要なインターフェイス画面及び疑似良品画像をモニタ等に出力する。なお、画像出力部２０は、疑似良品画像をファイル形式で出力してもよいし、印刷して出力してもよい。最終的に解析者が、疑似良品画像を視覚可能であれば、その形式は問わない。
【００４９】
記憶部３０には、疑似良品画像を生成する際に用いる設計データを格納する。また、記憶部３０には、明度対応情報を格納する。明度対応情報の詳細については、後述する。なお、不良解析装置１は、記憶部３０に代えて、ネットワークに接続されたデータベースサーバ等にアクセスし、設計データや明度対応情報を取得してもよい。
【００５０】
制御部４０は、不良解析装置１の全体を制御する。さらに、制御部４０において、疑似良品画像を生成する。
【００５１】
制御部４０は、設計データ取得部５０１と、配線抽出部５０２と、配線接続先探索部５０３と、配線明度決定部５０４と、疑似良品画像生成部５０５と、を含んでいる。
【００５２】
設計データ取得部５０１は、操作入力部１０を介して解析者から指示される半導体装置に対応した設計データを取得する。
【００５３】
配線抽出部５０２は、操作入力部１０を介して解析者から指示される解析領域に含まれる配線を特定する。解析者は、不良解析の対象となる半導体装置の全ての配線層の全ての領域について、不良解析を行うのではなく、特定の配線層における特定の領域を不良解析の対象とするのが通常である。このような不良解析の対象領域を解析領域と定める。
【００５４】
図９は、解析領域の一例を示す図である。図９には、配線Ｗ０１〜Ｗ０６が示されている。配線抽出部５０２は、解析領域上の配線（例えば、図９の配線Ｗ０１〜Ｗ０６）のそれぞれを抽出する。
【００５５】
配線接続先探索部５０３は、配線抽出部５０２が抽出した解析領域上の配線のそれぞれに対して、終点を探索する。配線の終点には、Ｐ拡散領域、Ｎ拡散領域、ゲート電極、Ｎウェルタップ、Ｐウェルタップが含まれる。また、配線の接続先が存在しない場合は、フローティングとして管理する。配線接続先探索部５０３は、探索対象の配線を、探索した終点に応じて配線種別に分類する。なお、配線種別とは明度対応情報の各項目に相当する。さらに、配線接続先探索部５０３が探索した配線の終点が、バッティング拡散層構造を持つトランジスタのように、トランジスタの状態により切り替わる場合には、同一の配線について、２種類の終点を探索する。より具体的には、ある配線の終点がバッティング拡散層構造を持つトランジスタのドレインであった場合には、トランジスタが導通の場合と非導通の場合の２通りについて、配線の終点を探索する。
【００５６】
配線明度決定部５０４は、配線抽出部５０２が抽出した配線の明度を、配線接続先探索部５０３により分類された配線種別と、記憶部３０が記憶する明度対応情報と、に基づいて決定する。ここでも、トランジスタの状態によって配線の終点が変わる場合には、同じ配線について２通りの明度が決定される。
【００５７】
疑似良品画像生成部５０５は、配線明度決定部５０４が決定した明度を用いて、解析領域に含まれる各配線の明度を変更し、疑似良品画像の画像信号を生成する。疑似良品画像生成部５０５は、生成した画像信号を画像出力部２０に出力する。
【００５８】
ここで、明度対応情報について説明する。
【００５９】
明度対応情報とは、疑似良品画像の生成に先立ち、予め用意しておく情報である。明度対応情報は、解析領域に含まれる配線の終点と、その配線と終点までの間に欠陥が存在しないと仮定した場合に得られる明度と、の関係を規定する情報である。
【００６０】
図１０は、明度対応情報の一例を示す図である。例えば、配線の終点にＮウェルタップを含む配線は、図１０の項目Ｎｏ．１に分類する。また、配線の終点がゲート電極のみの配線は、項目Ｎｏ．３に分類する。同様に、配線の終点が、ゲート電極、Ｎ拡散領域及びＰ拡散領域の配線は、項目Ｎｏ．９に分類する。配線の接続先が存在しない場合（Ｎウェルタップ、Ｐウェルタップ、ゲート電極、Ｎ拡散領域及びＰ拡散領域のいずれにも接続されていない配線）には、フローティングの配線として項目Ｎｏ．１０に分類する。
【００６１】
なお、明度対応情報の各項目が、上述の配線種別に相当する。つまり、配線抽出部５０２が抽出した配線は、配線接続先探索部５０３が探索した配線の終点に応じて、図１０に示す各項目Ｎｏと対応付けられて管理される。
【００６２】
図１０では、明度を「明」、「中」、「暗」の３段階に分類し、各項目に明度を割り当てる。各項目がいずれの明度に該当するかは、論理的に決定、又は、積み重ねてきた不良解析の経験から決定する。
【００６３】
例えば、項目Ｎｏ．１やＮｏ．２のように、配線の終点にウェルタップが含まれる場合には、そのような配線に電子が供給されても、配線の帯電が進まず明度は「明」であることは明らかである。一方、項目Ｎｏ．３のように配線の終点がゲート電極である場合や、項目Ｎｏ．１０のようにフローティングである場合には、電子が供給されると帯電しやすいので明度は「暗」であることも明らかである。
【００６４】
また、項目Ｎｏ．４のように、配線の終点がＮ拡散領域の場合には、項目Ｎｏ．１やＮｏ．２の場合よりは帯電が進むが、項目Ｎｏ．１０の場合ほどには帯電しないことも分かっているので、そのような配線の明度は「中」に割り当てる。
【００６５】
あるいは、過去に行った半導体装置の解析情報に基づいて、各終点に接続された配線の明度を割り当ててもよい。即ち、どのような方法であっても、配線の終点と明度との関係が、正しく規定された明度対応情報が入手できればよい。
【００６６】
次に、不良解析装置１の動作について説明する。
【００６７】
図１１は、不良解析装置１の動作の一例を示すフローチャートである。
【００６８】
不良解析装置１は、初めに、設計データ取得部５０１が記憶部３０に格納された設計データを取得する（ステップＳ１０１）。次に、配線抽出部５０２が、設計データから解析領域に含まれる配線を抽出する（ステップＳ１０２）。その後、配線接続先探索部５０３が、設計データに基づき解析領域に含まれる配線の終点を探索し、抽出した配線を分類する（ステップＳ１０３）。その後、配線明度決定部５０４が、解析領域に含まれる配線の配線種別と、明度対応情報と、に基づいて各配線の明度を決定する（ステップＳ１０４）。その後、疑似良品画像生成部５０５は、解析領域を模した画像に、前ステップで決定した各配線の明度を反映して、画像信号として出力する（ステップＳ１０５）。
【００６９】
［実施例］
続いて、より具体的な実施例について、図面を参照しつつ説明する。
【００７０】
上述のしたように、不良解析装置１は、解析対象の半導体装置の設計データから解析領域に含まれる配線の終点を探索する（図１１のステップＳ１０３）。半導体装置の設計データには、半導体装置を構成する配線層ごとに図形情報が登録されているＧＤＳフォーマットが業界標準として広く使用される。しかし、配線接続先探索部５０３が必要とするのは、等電位に接続している配線であり、ＧＤＳデータに登録されている図形間の接続を１つ１つ確認したのでは、膨大な処理時間を要する。
【００７１】
一方、半導体装置の設計データには、ＬＥＦ／ＤＥＦフォーマットが存在する。ＬＥＦ／ＤＥＦデータは、半導体装置の設計段階で使用する配置配線ツールから出力される。また、ＤＥＦデータにはセル単位でセル間配線が記述されている。つまり、ＤＥＦデータには配線単位の図形情報が登録されている。さらに、ＬＥＦデータには、各セルの情報（セルライブラリ）が記述されている。
【００７２】
しかし、ＬＥＦデータに含まれるセル情報には、ピンと外形などの一部の図形情報が記載されているに留まる。つまり、ＬＥＦデータに含まれるセル情報には、各セルがＮ拡散領域を含むのか、又は、Ｐ拡散領域を含むとか、といった解析領域に含まれる配線の終点の種類の判定に必要な情報は含まれていない。従って、ＬＥＦ／ＤＥＦデータだけでは、不良解析装置１が必要とする配線を特定することができない。
【００７３】
そこで、設計データ取得部５０１では、設計データとしてＧＤＳデータとＬＥＦ／ＤＥＦデータという異なるレイアウトデータを取得する。そして、配線抽出部５０２及び配線接続先探索部５０３では、これらのデータを使用し、解析領域に含まれる配線の終点を探索する。より具体的には、解析領域に含まれる配線の特定と、その配線の終点となるセルの決定にはＤＥＦデータを使用する。そして、配線の終点となるセルが決定できれば、各セルの具体的構成を、ＧＤＳデータを使用して特定する。即ち、セル間配線データの特定にＤＥＦデータを使用し、セルライブラリとしてＧＤＳデータを使用する。
【００７４】
また、セル間配線データの特定に、ＧＤＳデータから変換したＤＥＦデータを使用することや、セルライブラリにＧＤＳデータから変換したＬＥＦデータを使用することもできる。あるいは、セル間配線データ及びセルライブラリ共に、ＧＤＳデータから変換したＬＥＦ／ＤＥＦデータを使用することもできる。なお、ＧＤＳフォーマットは、レイアウトデータ形式として広く使用されているため、ＧＤＳフォーマットを例に取り説明したが、他のフォーマット（例えば、ＯＡＳＩＳ等）であってもよいのは当然である。
【００７５】
続いて、配線抽出部５０２及び配線接続先探索部５０３の動作を説明する。
【００７６】
図１２は、配線抽出部５０２及び配線接続先探索部５０３の動作の一例を示すフローチャートである。なお、図１２において、セル間配線データはＮｅｔＤＢ、セルライブラリはＣｅｌｌＤＢ、と記述する。
【００７７】
ステップＳ２０１では、配線抽出部５０２が、露出した導電層に対応するセル間配線（例えば、図９の配線Ｗ０１〜Ｗ０６に相当）を取得するために、ＮｅｔＤＢを用いて導電層の図形を抽出する。
【００７８】
ステップＳ２０２では、配線接続先探索部５０３が、抽出した全ての図形（配線）について、ＮｅｔＤＢのピンに対応するＣｅｌｌＤＢのピンを抽出する。
【００７９】
ステップＳ２０３では、配線接続先探索部５０３が、ＣｅｌｌＤＢを用いて、ステップＳ２０２で抽出したピンの終点（配線の接続先、Ｎ拡散領域等）を決定する。本ステップが終了した段階で、露出した導電層に含まれる配線の終点が特定できる。
【００８０】
しかし、解析領域にはセル間配線データに記述されず、セルライブラリに限り記述される配線も含まれる。より詳細には、ステップＳ２０３で特定したピンを包含するセルから露出した導電層に配線される配線であって、セル間配線データに記述されない配線が存在する。このような配線の抽出及び終点の特定に、ステップＳ２０４〜Ｓ２０６の処理を実行する。
【００８１】
ステップＳ２０４では、配線接続先探索部５０３が、ＮｅｔＤＢからセルを抽出する。ステップＳ２０５では、配線接続先探索部５０３が、抽出した全てのセルをＣｅｌｌＤＢから選択し、ＣｅｌｌＤＢから導電層の図形（配線）を抽出する。ステップＳ２０６では、配線接続先探索部５０３が、前ステップで抽出した配線の終点を決定する。
【００８２】
以上のように、配線接続先探索部５０３では、等電位に接続している配線単位で図形情報が登録されているＮｅｔＤＢと、セル内の図形情報が記載されたＣｅｌｌＤＢを用いることで、効率的に配線の終点を探索することができる。その結果、解析領域に含まれる配線の終点を探索するために要する処理時間を、大幅に短縮できる。このことは、設計データであるＧＤＳフォーマットや、ＬＥＦ／ＤＥＦフォーマットを単にそのまま用いることとは、対照的である。
【００８３】
なお、半導体装置の設計データに基づき、解析領域に含まれる配線の終点を探索する際に、ポリゴン（設計データにおける配線の１つ１つの要素）間の接続を確認しながら処理する方法も考えられる。しかし、このような方法では、半導体装置の規模の増加に比例し、ポリゴン数が多くなり、計算量及び処理時間が増加する。しかし、セル間配線データ及びセルライブラリを用いて、解析領域に含まれる配線を探索する方法を用いれば、必要な配線のみ（解析領域に含まれる配線のみ）を探索することになるので、計算量及び処理時間の増加は限定的である。 
【００８４】
次に、配線明度決定部５０４の動作について説明する。
【００８５】
ここでは、図７に示すＮチャンネル型ＭＯＳトランジスタ４００のコンタクト層を露出させて得られる観測画像に対応した疑似良品画像の生成について説明する。
【００８６】
図１３は、図７に示すＮチャンネル型ＭＯＳトランジスタ４００のレイアウト図である。図１４は、図１３のコンタクト層に対応した解析領域の一例を示す図である。図１３及び図１４のコンタクトＣ０１の終点は、配線接続先探索部５０３によりゲート電極と探索される。そのため、図１０に示す明度対応情報の項目Ｎｏ．３に該当し、コンタクトＣ０１の明度は「暗」と定まる。
【００８７】
一方、上述したように、Ｎチャンネル型ＭＯＳトランジスタ４００は、バッティング拡散層構造を持つため、コンタクトＣ０２の終点は、トランジスタの状態に応じて、変化する。そこで、配線接続先探索部５０３は、トランジスタが導通している場合、及び、トランジスタが非導通の場合、の２通りについて、コンタクトＣ０２の終点を探索する。探索した結果に基づき、コンタクトＣ０２の配線種別が定まる。コンタクトＣ０２の配線種別が定まれば、その明度も決まる。
【００８８】
より具体的には、Ｎチャンネル型ＭＯＳトランジスタ４００が非導通の場合には、コンタクトＣ０２の終点はＮ拡散領域であるから、コンタクトＣ０２の第１の配線種別は図１０の項目Ｎｏ．４と決定できる。従って、明度対応情報を参照することで、明度は「中」と定まる。Ｎチャンネル型ＭＯＳトランジスタ４００が導通の場合には、コンタクトＣ０２の終点はＰウェルタップ及びＮ拡散領域であるから、第２の配線種別は図１０の項目Ｎｏ．２と決定できる。従って、明度は「明」と定まる。
【００８９】
配線明度決定部５０４は、解析領域に含まれる配線（コンタクトも含む）の配線種別に応じて、当該配線の明度を決定する。定まった明度に基づき、疑似良品画像生成部５０５が、疑似良品画像を生成する。その際、トランジスタの状態を考慮するため、２種類の疑似良品画像を生成する。図１５は、Ｎチャンネル型ＭＯＳトランジスタ４００が非導通の場合における疑似良品画像の一例を示す図である。図１６は、Ｎチャンネル型ＭＯＳトランジスタ４００が導通の場合における疑似良品画像の一例を示す図である。
【００９０】
以上のように、配線接続先探索部５０３は、トランジスタがバッティング拡散層構造を持つ場合に、そのトランジスタの状態を考慮して、解析領域に含まれる配線の終点を探索する。さらに、配線接続先探索部５０３は探索した終点に基づいて、解析領域に含まれる配線の配線種別を決定する。さらに、配線明度決定部５０４が、配線種別及び明度対応情報から、配線の明度を定める。疑似良品画像生成部５０５は、解析領域に含まれる配線を模した図形に明度を反映した疑似良品画像を生成する。即ち、トランジスタの状態を考慮して、配線の終点を探索することで、解析領域の観測画像を正確に再現することができる。特に、バッティング拡散層構造を持つトランジスタを含む半導体装置に対し、的確な疑似良品画像を生成できる。
【００９１】
なお、バッティング拡散層構造を持たないトランジスタの場合には、その状態を考慮して配線の終点及び明度を決定する必要はない。
【００９２】
図１７は、図６に示すＮチャンネル型ＭＯＳトランジスタ３００のレイアウト図である。コンタクトＣ０３の終点は、ゲート電極であり、配線種別は図１０の項目Ｎｏ．３となる。従って、明度対応情報からコンタクトＣ０３の明度は「暗」と定まる。一方、コンタクトＣ０４の終点は、Ｎ拡散領域であり、配線種別は図１０の項目Ｎｏ．４となる。従って、明度は「中」と定まる。これらの情報を反映した疑似良品画像が、図１８である。Ｎチャンネル型ＭＯＳトランジスタ３００はバッティング拡散層構造を持たないため、トランジスタの状態に関わらず、コンタクトＣ０４の終点はＮ拡散領域であり、明度に変化はない。
【００９３】
また、疑似良品画像生成部５０５は、解析領域に含まれる配線の形状を加工して、疑似良品画像を生成してもよい。
【００９４】
コンタクトやビア等は、設計データの上では点や矩形で記述されている。しかし、半導体装置の導電層を露出させ走査電子顕微鏡等を用いて得られる観測画像では、円形で表される。そこで、解析領域に含まれるコンタクトやビアを補整し、疑似良品画像として生成することが望ましい。図１９は、図１６のコンタクトを円形に補整した一例を示す図である。また、コンタクトやビアの補整は、その大きさを変更してもよい。図１９では、コンタクトＣ０１及びＣ０２を拡大している。
【００９５】
以上のように、疑似良品画像生成部５０５は、解析領域に含まれる配線の形状を補整し、疑似良品画像を生成してもよい。その結果、観測画像と疑似良品画像との比較（フィッティング）が容易になり、不良解析が効率的に行える。
【００９６】
また、解析領域に含まれる配線の幅やコーナも、観測画像で表現されている態様に補整することが望ましい。図２０は、配線を補整して表示する際の一例を示す図である。図２０（ａ）には、補整前の配線が示されている。図２０（ｂ）には、配線のコーナを円形に補整する一例を示す。図２０（ｃ）には、配線の幅を太くする補整の一例を示す。図２０（ｄ）には、配線の幅を太くしつつ、コーナを円形にする補整の一例を示す。
【００９７】
あるいは、疑似良品画像生成部５０５は、解析領域の各配線について、配線種類で色分けしてもよい。例えば、配線の終点がゲート電極の場合は青色、終点がＰウェルタップを含む場合は赤色、等に色分けし疑似良品画像を生成する。その結果、出力された疑似良品画像において、各配線がどの終点に接続しているかを解析者が容易に認識できる。
【００９８】
次に、不良解析装置１のユーザインターフェイスについて説明する。
【００９９】
図２１は、不良解析装置１のインターフェイス画面の一例を示す図である。
【０１００】
不良解析装置１は、帯電状態の選択（ＰＶＣ又はＮＶＣ）を選択する釦、トランジスタの状態を選択（トランジスタがＯＮ又はＯＦＦ）する釦、形状補整を行うか否かを決定する釦、等を表示する。さらに、図２１に示す実行釦が押下されると、指示された条件に従って、疑似良品画像を生成し、出力する。また、配線の明度を表現する際の濃淡や色の設定を可能にしてもよい。さらに、疑似良品画像にマウスカーソルがある場合に、カーソル位置のレイアウト座標を表示してもよい。
【０１０１】
なお、不良解析装置１を使用する解析者は、観測画像と疑似良品画像を見比べながら、半導体装置の不良解析を行うことは上述の通りである。その際、トランジスタの状態を考慮して疑似良品画像を生成すると、２種類の疑似良品画像が解析者に提供されることになる。従って、解析者は２種類の疑似良品画像のうち、いずれかの画像と観測画像とを比較するか決める必要がある。その際、観測画像から配線の接続先となるトランジスタの大半が導通であると判断した場合には、トランジスタが導通している場合の疑似良品画像を使用して不良解析を行えばよい。同様に、配線の接続先となるトランジスタの大半が非導通であると判断した場合には、トランジスタが非導通の場合の疑似良品画像を使用して不良解析を行えばよい。
【０１０２】
以上のように、本実施形態に係る不良解析装置１は、バッティング拡散層構造を持つトランジスタを含む半導体装置についての疑似良品画像の生成を、トランジスタの状態（導通・非導通）ごとに行う。その結果、解析者が半導体装置の不良箇所の特定を行う際に、観測画像と疑似良品画像とを比較することで、不良解析を正確かつ簡便に行うことができる。
【０１０３】
また、不良解析装置１を使用した半導体装置の不良解析では、観測画像に対応した良品画像を予め用意する必要はない。解析の対象となっている半導体装置の良品を用意し、その良品の半導体装置の各導電層を露出させ、露出した導電層から電位コントラスト法を用いて良品画像を得る必要はない。良品画像を予め用意する必要がないため、半導体装置を解析する際の時間的コストが大きく減少する（半導体装置の不良解析が迅速に行える）。
【０１０４】
［第２の実施形態］
続いて、第２の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。
【０１０５】
不良解析装置１と本実施形態に係る不良解析装置１ａとの相違点は、より配線の終点を詳細に分類した明度対応情報を用いて、解析領域の明度を決定する点である。そのため、不良解析装置１ａの内部構成については不良解析装置１と相違する点は存在しないので、図８に相当する説明は省略する。
【０１０６】
上述したように、本実施形態に係る不良解析装置１ａは、より詳細に分類分けされた明度対応情報を使用する。
【０１０７】
図２２は、明度対応情報の一例を示す図である。
【０１０８】
図１０に示す明度対応情報では、明度を「明」、「中」、「暗」の３段階に分類したが、図２２に示す明度対応情報は明度を１０段階に分類し、数値化する。その際、配線がフローティングの場合の明度を「１」、配線の終点がウェルタップの場合の明度を「１０」とし、これらの明度を基準とし、明度を数値化する。より具体的には、上記の基準に対して、良品の半導体装置から得られる観測画像から各項目の明度を決定する。
【０１０９】
例えば、項目Ｎｏ．４に示すように配線の終点がＮ拡散領域の場合の明度の決定は、良品の半導体装置であって、配線の終点がＮ拡散領域の配線を帯電させて取得した観測画像から行う。例えば、観測画像の明度が、フローティングの場合の明度（明度「１」）とウェルタップの場合の明度（明度「１０」）の中間であると判断すれば、明度を「５」と決定する。
【０１１０】
このように、明度対応情報の項目（配線種別）の明度は良品の半導体装置から取得した観測画像に基づき決定できる。しかし、配線の終点における帯電の進みやすさ（進みにくさ）を考慮し、論理的に明度を決定することも可能である。いずれの場合であっても、配線の終点と明度との関係が規定できれば、どのような決定方法であってもよい。
【０１１１】
さらに、図２２に示す明度対応情報は、配線の終点に含まれる要素の個数に基づいて、項目分けをより詳細に行っている。より詳細には、配線の接続先に含まれる要素（ゲート電極、Ｎ拡散領域等、Ｐ拡散領域）について、その個数を計数し、計数した個数に基づいて配線の明度を決定する。例えば、項目Ｎｏ６〜Ｎｏ．８は、いずれも配線の終点にＮ拡散領域とゲート電極を含む場合である。項目Ｎｏ．６〜Ｎｏ．８では、ゲート電極の数に対するＮ拡散領域の数の比に基づいて、明度を分類している。即ち、計数した個数に対して算術演算を施して、明度を決定する。
【０１１２】
計数した個数に対して、何らかの算術演算を施す別の例には、図２２の項目Ｎｏ．１５における式（１）も考えられる。式（１）の具体的に内容を下記に示す。
2013250062.tif 000003
式（１）は、ゲート電極、Ｎ拡散領域、Ｐ拡散領域のそれぞれの要素が配線に接続されている場合に、配線の明度に与える影響を相対的に１０：５：１と仮定して決定している。式（１）は、ゲート電極又はＮ拡散領域の数が増加するほど、明度は低下することを意味している。
【０１１３】
あるいは、配線の終点に含まれる要素の数に基づいて、明度を決定してもよい。このように、配線の終点に含まれるゲート電極、Ｎ拡散領域、Ｐ拡散領域の数を計数し、計数した個数に基づいて明度をより詳細に決定してもよい。上述したように、ゲート電極、Ｎ拡散領域、Ｐ拡散領域はそれぞれ帯電の進みやすさに特徴がある。これらの要素の個数によって、各配線の電流パスの数も変化し、各配線における帯電状態及び電流リークも微妙に異なる。そこで、配線の終点に含まれる要素の個数に起因した電流パスの相違（電流リーク量の相違）に着目し、各配線の明度を分類する（配線種別を決定する）。その結果、各配線の電流パスの数によって帯電状態、電流リーク量などが異なる場合であっても、疑似良品画像を適確に生成することができる。
【０１１４】
次に、図２２とは異なる明度対応情報について説明する。
【０１１５】
図２３は、明度対応情報の一例を示す図である。
【０１１６】
図２３では、配線の終点にゲート電極が含まれる場合に、ゲート電極の面積の総和に基づいて、明度を決定する。近年の半導体装置には、微細化及び低電圧化の要求が強く、トランジスタのドレインとソース間に流れるサブスレショルドリーク電流やゲートリーク電流の影響が無視できない状況にある。そこで、ゲート電極のリーク電流の大小をゲート面積に対応させ、リーク電流の影響を明度に反映する。即ち、ゲート電極の面積が大きい程、リーク電流もまた大きく、配線の明度に与える影響が大きいと判断し、明度を決定する。その結果、ゲート電極の面積に応じて配線の帯電状態が変化する場合であっても、これらの変化を的確に捉え、適切な疑似良品画像を得ることができる。
【０１１７】
なお、ゲート電極の面積に基づいて明度を決定する方法には、図２３に示すように基準面積を閾値として用いることができる。例えば、図２３の項目Ｎｏ．４では、ゲート電極の面積の総和が基準面積以上であれば、リーク電流の影響は大きいと考え、明度を高く設定する。また、図２４の項目Ｎｏ．３やＮｏ．６のように、基準面積を設定し、ゲート電極の面積の総和をパラメータとして、明度を決定してもよい。その際に使用する決定式の一例を下記の式（２）及び（３）に示す。
2013250062.tif 000004
2013250062.tif 000005
【０１１８】
このように、基準面積を設定し、ゲート電極の面積の総和を用いて算術演算することで明度を決定してもよい。なお、解析対象の半導体装置のおけるゲート電極のリーク電流が大きいことが予め判明している場合には、ゲート電極の面積によらずゲート電極に接続されている配線の明度を高くしてもよい。例えば、図１０では、項目Ｎｏ．３及びＮｏ．６の明度を「明」にしもよい。
【０１１９】
あるいは、ゲート電極がＮチャンネル型ＭＯＳトランジスタのゲート電極であるか、Ｐチャンネル型ＭＯＳトランジスタのゲート電極であるか、に基づいて配線の明度を決定してもよい。半導体装置のプロセスの違いによっては、トランジスタの種別によりゲート電極におけるリーク電流に違いが現れることがある。このような違いを予め考慮し、明度対応情報を作成することで、より的確な疑似良品画像を得ることができる。
【０１２０】
図２５は、第１及び第２の実施形態において説明した不良解析装置の機能に対応させたインターフェイス画面の一例を示す図である。図２５に示すように、トランジスタの種別を考慮するか否か、又は、ゲートリークの有無を考慮するか否か、を決定するインターフェイスを解析者に提供してもよい。
【０１２１】
以上のように、解析領域に含まれる配線の配線種別を、より詳細に分類し、より細かく配線の明度を定める。即ち、トランジスタのゲート電極の面積の総和や、拡散領域の面積の総和の違いにより生じる微妙な電流リーク量の違いを検出し、疑似良品画像の生成に反映する。その結果、配線種別を、ゲート電極や拡散領域への接続の有無と明度と対応付ける場合と比較し、より正確な疑似良品画像の提供が行える。
【０１２２】
［第３の実施形態］
続いて、第３の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。
【０１２３】
第１及び第２の実施形態において、走査電子顕微鏡を用いた電位コントラスト法を前提に、疑似良品画像を用いた半導体装置の不良解析について説明した。しかし、疑似良品画像を用いた半導体装置の不良解析は、他の解析方法であってもよい。例えば、走査プローブ顕微鏡を用いた半導体装置の不良解析であっても、疑似良品画像を使用した不良解析を行うことができる。
【０１２４】
図２６は、走査プローブ顕微鏡を用いた半導体装置の不良解析システムの一例を示す図である。図２６に示す不良解析システムでは、半導体装置の露出した導電層にプロービングして、プローブと試料間との電磁気学的相互作用の情報を反映した信号の画像を取得する。この取得した画像が観測画像に相当する。
【０１２５】
図２６に示す不良解析システムでは、走査プローブ顕微鏡を用いて半導体装置に流れる電流量を計測し、電流値を反映した画像を取得する。図２７は、走査プローブ顕微鏡から取得した電流マッピング画像の一例を示す図である。このように、走査プローブ顕微鏡を使用した不良解析システムにより、プローブの各点（露出した配線）から基板に流れる電流量の違いを観測画像として得ることができる。
【０１２６】
本実施形態に係る不良解析装置１ｂは、解析対象の半導体装置についての設計データから、観測画像に相当する疑似良品画像を解析者に提供する。不良解析装置１ｂでは、図１０や図２２〜図２４に示す明度対応情報を用いることができる。さらに、図２８に示すように、明度の決定に各要素における面積の総和を変数として使用することができる。なお、面積の総和を変数とするのは、ゲート電極、Ｎ拡散領域、Ｐ拡散領域である。
【０１２７】
これらの要素の面積の総和に対して、算術演算（例えば、比の算出等）を施し、電流量に相当する明度を割り当てる。あるいは、算術演算で求まった値と基準値との大小比較によって明度を決定してもよい。若しくは、算術演算で求まった値を、そのまま明度とすることも可能である。
【０１２８】
以上のように、設計データから疑似良品画像を生成し、半導体装置の不良解析を行う場合に、解析方法は電位コントラスト法に限らず、他の解析方法を使用することができる。また、ゲート電極の面積の総和を算出することにより、解析装置から得られる半導体装置の電磁気学的相互作用の情報（例えば、半導体装置に流れる電流）を反映した画像について、疑似良品画像を正確かつ高速に生成することができる。さらに、走査電子顕微鏡や走査プローブ顕微鏡の性能が向上し、感度や解像度が高くなれば、これまでは識別できなかった微妙な明度の差が検出できることが期待できる。
【０１２９】
コンピュータの記憶部に疑似良品画像生成プログラムをインストールすることにより、コンピュータを半導体装置の不良解析装置として機能させることができる。また、疑似良品画像生成プログラムをコンピュータに実行させることにより、コンピュータにより半導体装置の不良解析方法を実行させることができる。なお、疑似良品画像生成プログラムは、コンピュータが読み取り可能な記憶媒体に記録することができる。記憶媒体は、半導体メモリ、ハードディスク、磁気記録媒体、光記録媒体等の非トランジェント（ｎｏｎ−ｔｒａｎｓｉｅｎｔ）なものとすることができる。即ち、コンピュータプログラム製品として具現することも可能である。
【０１３０】
なお、引用した上記の特許文献等の各開示は、本書に引用をもって繰り込むものとする。本発明の全開示（請求の範囲を含む）の枠内において、さらにその基本的技術思想に基づいて、実施形態ないし実施例の変更・調整が可能である。また、本発明の請求の範囲の枠内において種々の開示要素（各請求項の各要素、各実施形態ないし実施例の各要素、各図面の各要素等を含む）の多様な組み合わせ、ないし、選択が可能である。すなわち、本発明は、請求の範囲を含む全開示、技術的思想にしたがって当業者であればなし得るであろう各種変形、修正を含むことは勿論である。
【符号の説明】
【０１３１】
１、１ａ、１ｂ、１００  不良解析装置
２  半導体装置
１０  操作入力部
２０  画像出力部
３０  記憶部
４０  制御部
１０１、５０２  配線抽出部
１０２、５０３  配線接続先探索部
１０３、５０４  配線明度決定部
１０４、５０５  疑似良品画像生成部
２００  半導体基板
２０１  残存配線層
３００、４００  Ｎチャンネル型ＭＯＳトランジスタ
５０１  設計データ取得部
Ｃ０１〜Ｃ０４  コンタクト
Ｗ０１〜Ｗ０６  配線
【図１】
2013250062.tif 000006
【図２】
2013250062.tif 000007
【図３】
2013250062.tif 000008
【図４】
2013250062.tif 000009
【図６】
2013250062.tif 000010
【図７】
2013250062.tif 000011
【図８】
2013250062.tif 000012
【図９】
2013250062.tif 000013
【図１０】
2013250062.tif 000014
【図１１】
2013250062.tif 000015
【図１２】
2013250062.tif 000016
【図１３】
2013250062.tif 000017
【図１４】
2013250062.tif 000018
【図１５】
2013250062.tif 000019
【図１６】
2013250062.tif 000020
【図１７】
2013250062.tif 000021
【図１８】
2013250062.tif 000022
【図１９】
2013250062.tif 000023
【図２０】
2013250062.tif 000024
【図２１】
2013250062.tif 000025
【図２２】
2013250062.tif 000026
【図２３】
2013250062.tif 000027
【図２４】
2013250062.tif 000028
【図２５】
2013250062.tif 000029
【図２６】
2013250062.tif 000030
【図２７】
2013250062.tif 000031
【図２８】
2013250062.tif 000032
【図５】
2013250062.tif 000033