DE60108043T2 - Zerstörungsfreies Inspektionsverfahren - Google Patents

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Description

  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • Gebiet der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Ausführung einer zerstörungsfreien Inspektion auf einem Halbleiter-Chip in einem Wafer-Zustand, in einem Installationszustand, etc. in einem Herstellungsprozeß, und insbesondere auf ein Verfahren zur Erkennung oder Inspektion eines Bereichs, der ein Leck umfassend einen Kurzschluß, eine Widerstandserhöhung, oder eine Unterbrechung umfaßt.
  • Beschreibung des Stands der Technik
  • Üblicherweise wurde eine derartige zerstörungsfreie Inspektionstechnik benutzt, um als Teil einer Fehler- und Defektanalyse eines Halbleiter-Chips auf zerstörungsfreie Weise defekte Bereiche eines p-n-Übergangs zu detektieren.
  • 15 illustriert das Prinzip des zerstörungsfreien Inspektionsverfahrens. Wenn ein Laserstrahl 2 auf einen p-n-Übergang 1 gestrahlt wird, so wird ein Paar bestehend aus einem Elektron 3 und einem positiven Loch 4 erzeugt. Die beiden fließen aufgrund des elektrischen Felds der freien Schicht des p-n-Übergangs 1 und des elektrischen Feldes einer externen Energiequelle 5 in entgegengesetzte Richtungen. So wird der fließende Strom als Strom durch ein OBIC-Phänomen (Englisch: Optical Beam Induced Current bzw. durch optische Strahlung induzierter Strom) bezeichnet. Dieser OBIC-Strom 6 wird als Strom oder als Schwankung eines Stroms mittels eines Strommessers 7 detektiert, der mit dem p-n-Übergang 1 in Reihe geschaltet ist. 16 illustriert ein Beispiel der konventionellen Technologie zur Detektion eines Defekts mittels eines OBIG-Stroms. Die Figur zeigt einen Defekt 18, der die Rekombination auf dem p-n-Übergang 1 fördert, der denselben Aufbau hat wie in 15. Wenn ein Laserstrahl auf einen nicht defekten Bereich gestrahlt wird, wie hier Laserstrahl 2, so fließt ein OBIC-Strom, wie es im Fall von 15 gezeigt ist. Andererseits, wenn ein Laserstrahl auf einen Defekt 18 gestrahlt wird, wie hier Laserstrahl 22, was die Rekombination fördert, so vernichtet die Rekombination ein Paar eines Elektrons und eines positiven Lochs, falls dieses erzeugt wird, was dazu führt, daß kein OBIG-Strom fließt. Auf diese Weise kann die Position des Defekts bestimmt werden, der die Rekombination fördert.
  • Das OBIG-Phänomen am p-n-Übergang wird, wie in der japanischen Patentveröffentlichung Nr. 10-135413 offenbart, nicht nur zur Detektion eines Defekts des p-n-Übergangs verwendet, sondern ebenso zur Detektion einer unterbrochenen Leitung in der Leitungsführung. Das Verfahren ist unten beschrieben, mit Bezugnahme auf die in 17 gezeigte Seitenansicht und die in 18 gezeigte Draufsicht. P-n-Übergänge 1001, 1002 und 1003 sind in Reihe geschaltet. Die Leitungsführung ist parallel zu jedem der p-n-Übergänge ausgebildet. Wenn die Leitungen durch einen Unterbrechungsdefekt 1028 unterbrochen sind, unterscheidet sich, wenn ein Laserstrahl eingestrahlt wird, der OPIC-Strom, der durch den p-n-Übergäng 1002 fließt, der parallel zur unterbrochenen Leitung geschaltet ist, von den Strömen der anderen p-n-Übergänge, wodurch die unterbrochene Leitung erfolgreich bestimmt wird.
  • Es existiert eine weitere konventionelle Technologie. In Beyer, J. et al., Applied Physics Letter (Appl. Phys. Lett.) Vol. 74, No. 19. Seiten 2863–2865 (1999) ist die Verwendung eines Halbleitersubstrats (im folgenden als Roh-Wafer bezeichnet) bei der Durchführung einer zerstörungsfreien Inspektion vor der Konfiguration eines Elements als Halbleiterbauteil, um die Ungleichförmigkeit der Störstellendichte eines Halbleitersubstrats zu inspizieren. 19 zeigt einen Grundaufbau. Wenn der Laserstrahl 2 auf einen Roh-Wafer 200 gestrahlt wird, so tritt ein Paar bestehend aus einem Elektron 3 und einem positiven Loch 4 auf. Das Paar bestehend aus dem Elektron 3 und dem positiven Loch 4 wird unmittelbar rekombiniert und vernichtet, falls die Störstellendichte im Roh-Wafer 200 gleichförmig ist. Wenn allerdings die Störstellendichte nicht gleichförmig ist, so fließt der OBIG-Strom 6.
  • Magnetischer Fluß 11, der durch den Strom erzeugt wird, wird mittels eines SQUID-Flußmeßgeräts 12 (SQUID = superconducting quantum interference device) detektiert.
  • Die oben beschriebene konventionelle Technologie weist folgendes Problem auf.
  • Bei der ersten konventionellen Technologie, bei der erst eine Stromänderung detektiert wird, wird eine elektrische Verbindung zwischen dem Inspektionsgerät und einem Halbleiter-Chip benötigt. Eine Inspektion kann deshalb nur nach Vollendung der Vorverarbeitung des Herstellungsverfahrens eines zu inspizierenden Halbleiters durchgeführt werden, sowie nach der Fertigstellung des Bondings-Pads.
  • Eine Inspektion kann nach der Fertigstellung des Bonding-Pads durchgeführt werden, d.h., nachdem eine Vorverarbeitung abgeschlossen wurde. In diesem Fall gibt es allerdings eine Vielzahl von Kombinationsmöglichkeiten der elektrischen Verschaltung, und eine große Anzahl von Verfahrensschritten, und hohe Kosten sind mit der Vorbereitung dieser Verschaltung verbunden. Die konventionelle Technologie ist nicht wirksam, wenn ein momentan defekter Bereich nicht elektrisch mit einem Strommeßgerät in Reihe geschaltet ist. Deshalb ist es für eine fehlerfreie Durchführung der Inspektion erforderlich, ein Strommeßgerät elektrisch mit allen Bonding-Pads zu verbinden, die geeignet sind, um einen OBIG-Strom zu übertragen. Normalerweise wird das Fließen des OBIG-Stroms zwischen zwei Anschlüssen detektiert, wie es in 16 gezeigt ist. Allerdings steigt die Anzahl der Kombinationsmöglichkeiten von zwei Anschlüssen im wesentlichen proportional zum Quadrat der Anzahl der Bonding-Pads. Wenn die Anzahl der Bonding-Pads ansteigt, so steigt deshalb auch die Anzahl der Kombinationsmöglichkeiten stark an. Um die Anschlüsse vorzubereiten, ist es bei jedem Wechsel des Objekt-Chips erforderlich, einen speziellen JIG vorzubereiten und die Anschlüsse zu ändern, was eine Vielzahl von Verfahrensschritten und hohe Kosten erfordert.
  • Zusätzlich zu der ansteigenden Zahl von Anschlußkombinationen beeinflussen außerdem auch, wie oben beschrieben, die elektrischen Verbindungen der Anschlüsse zu anderen Geräten und Bauteilen die Inspektion, was das Problem erzeugt, daß die Interpretation der Beobachtungsergebnisse kompliziert wird. Außerdem macht es die Möglichkeit, daß eine Inspektion andere Geräte oder Bauteile verschlechtern kann, deutlich schwieriger, die Inspektion durchzuführen nachdem die Installation vollendet wurde.
  • Das Problem der zweiten konventionellen Technologie besteht darin, daß es im Hinblick auf die Response-Geschwindigkeit sehr schwierig ist, die Technologie wie sie ist auf einen Halbleiter-Chip anzuwenden. In dem Beitrag in Applied Physics Letter (Appl. Phys. Lett.) von Beyer, J. et al., Vol. 74, No. 19, Seiten 2863–2865 (1999), der in Referenz 2 als zweite konventionelle Technologie bezeichnet wird, ist ein Ziel der Beobachtung der OBIG-Strom eines Roh-Wafers, und die Zeitkonstante ist nicht größer als 50 μs, was als Beobachtungsergebnis auf Seite 2865 in Zeile 4 beschrieben wird.
  • Andererseits läuft die Dämpfung des OBIC-Stroms, die in einem Halbleiter-Chip vorübergehend erzeugt wird, in den meisten Fällen im Vergleich zu 50 μs äußerst schnell ab, solange der Strom nicht nach außen geführt wird. Der Grund, warum die vorübergehend im Halbleiter-Chip erzeugte Dämpfung des OBIC-Stroms in vielen Fällen äußerst schnell verläuft, ist der, daß die Strukturen des Elements in einem Halbleiter-Chip und die Leitungsführung in vielen Fällen so ausgelegt sind, daß sie für den Betrieb bei hohen Geschwindigkeit geeignet sind. In der Praxis wird eine CR-Zeitkonstante, die von den Werten einer Kapazität C und eines Widerstands R abhängig ist, in vielen Fällen so ausgelegt, daß ein Maximum an Leistung des Halbleiter-Chips erreicht wird. Deshalb ist der im Halbleiter-Chip erzeugte OBIG-Strom oft durch die Zeitkonstante gedämpft. Wenn ein Halbleiter-Chip beispielsweise bei 1 GHz betrieben wird, so muß die Zeitkonstante größer als 1 ns sein. Um einen OBIG-Strom zu detektieren, der schneller als 1 ns abklingt, muß die Response-Frequenz des SQUID-Flußmeßgeräts größer als 1 GHz sein. Aus ökonomischer Sicht können die aktuell erhältlichen SQUID-Flußmeßgeräte den magnetischen Fluß nicht detektieren. Beispielsweise beträgt die Response- Frequenz der momentan meist verwendeten Hochtemperatur-Supraleitungs-DC-SQUID-Flußmeßgeräte höchstens ungefähr 1 MHz.
  • Im folgenden werden weitere Dokumente des Stands der Technik kurz zusammengefaßt, die Techniken zur OBIG-Strom-Messung beschreiben, welche die oben beschriebenen Probleme nicht lösen:
  • In der europäischen Patentanmeldung EP-A-O 945 733 wird ein Verfahren offenbart, das schnelle, genaue und zerstörungsfreie Messungen der Minoritätsträger-Diffusionslänge und der Minoritätsträger-Lebensdauer in Halbleiterbauteilen ermöglicht (vgl. S. 2, Z. 42–43 von D1). Das Verfahren erlaubt keine Messungen von Widerstandserhöhungsdefekten und/oder Leckdefekten im Strompfad, da es auf Bauteilen beruht, die in den Strompfad eingeführt werden.
  • Schurig, T. et al., IOP Publishing, GB, No. 160, 7. Sept. 1997, 149–152 beschreibt ein Photoscan-Verfahren zur Inspektion von Dotierungsinhomogenitäten in Halbleitern, was der Offenbarung des Stand-der-Technik-Dokuments von Beyer, J. et al. entspricht, das bereits oben genauer diskutiert wurde.
  • Die europäische Patentanmeldung EP-A-O 990 918 offenbart ein zerstörungsfreies Inspektionsgerät, bei dem Defektpositionen mittels eines Laserstrahls aufgeheizt werden, um einen thermoelektromotorischen Strom zu erzeugen, was ein magnetisches Feld induziert. Dieses magnetische Feld wird mittels eines Magnetfelddetektors, beispielsweise einem SQUID, gemessen.
  • In der US-Patentanmeldung US-A-5,453,994 ist ein Halbleiter-Testsystem offenbart, das ein OBIC-Meßgerät umfaßt, in dem ein Tester angeordnet ist, um ein Ausgabesignal von einem Ausgabe-Pad der integrierten Schaltung des Halbleiters und ein OBIG-Detektionssignal vom OBIG-Meßgerät mit Erwartungswerten zu vergleichen.
  • Die japanische Patentanmeldung JP-A-07083995 offenbart eine zerstörungsfreie Bewertung von ICs und gleichzeitig mehrer Schaltungen, insbesondere mehrerer Speicherzellen, sogar falls ein IC nach einem Ausfallgrund wie beispielsweise nach einem Ausfall eines Teils des ICs, einer gebrochenen Leitung, einem Kurzschluß und einem Leck gekapselt in einem Fehlerdiagnosegerät für Halbleiter-Inspektionen bereitgestellt wird.
  • Oben beschrieben wurden die Probleme der konventionellen Technologie basierend auf welcher die vorliegende Erfindung entwickelt wurde. Im folgenden werden die Probleme nun aus Sicht der Anforderungen beschrieben.
  • Im Verlauf der Herstellung eines Halbleiterbauteils in einem Wafer-Prozeß und bei der Markteinführung stellt ein Wafer-Erprobungstest, der nach der Bildung eines Bonding-Pads durchgeführt wird in der Endstufe des Wafer-Prozesses, ein Verfahren zur Bestimmung dar, ob eine Chip-Einheit bei konventionellen Inspektionsverfahren akzeptabel ist oder nicht. Allerdings ist es schwierig, einen geeigneten Entwicklungsund Herstellungsplan aufzustellen, wenn die Ausbeute erst in einer so späten Phase ermittelt wird. Aus diesem Grund werden verschiedene Überwachungsprozesse im Wafer-Prozeß durchgeführt, um die Ausbeute vorauszusagen. Das momentan attraktivste und praxisnaheste Verfahren ist ein Verfahren, das als Strukturdefekt-(bzw. Pattern-Defekt)-Inspektionsverfahren bezeichnet wird, ein Verfahren zur Inspektion einer Fremdsubstanz und eines Defekts etc. (im folgenden bezeichnet als Strukturdefekt-Inspektionsverfahren). In diesem Verfahren können die Größe, Form, Frequenz, Verteilung, etc. eines Defekts und einer Fremdsubstanz durch Reflektion und Streuung von eingestrahltem Laserlicht ermittelt werden, sowie durch Emission eines Sekundärelektrons und eines reflektierten Elektrons durch einen eingestrahlten Laserstrahl. Die erhaltenen Informationen werden bei der Überwachung des Zustands des Wafer-Prozesses verwendet, wodurch der Prozeß verbessert wird und die Ausbeute vorhergesagt wird. Allerdings weist das Strukturdefekt-Inspektionsverfahren einen prinzipiellen Mangel auf. Es werden in diesem Verfahren Beobachtungen nicht mit den elektrischen Eigenschaften eines Transistors, der Leitungen, etc. in Verbindung gebracht, aus denen ein Bauteil aufgebaut ist. Es werden nämlich nur physikalisch fremde Substanzen und anormale Formen beobachtet. Deshalb ist die Bestimmung, ob ein vollendetes Chip-Gerät akzeptabel ist oder nicht, nur eine indirekte Bestimmung.
  • KURZE ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Ziel der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung zielt auf die Bereitstellung eines neuen Inspektionsverfahrens, indem die Beschränkung in Anwendungsbereich, Leistung, etc. des konventionellen zerstörungsfreien Inspektionsverfahrens und -Geräts für Halbleiterchips ausgeräumt werden, wodurch die Produktivität und die Zuverlässigkeit eines Halbleiter-Chips verbessert wird.
  • Zusammenfassung der Erfindung
  • Das zerstörungsfreie Inspektionsverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung umfaßt: Einen ersten Schritt, bei dem Laserlicht erzeugt wird, dessen Wellenlänge von 300 nm bis 1,200 nm reicht, sowie ein Laserstrahl, der auf einen vorbestimmten Strahldurchmesser konvergiert; einen zweiten Schritt, bei dem ein vorbestimmter Strompfad zur Übertragung eines OBIC-Stroms von vorbestimmten elektrischen Verbindungsmitteln konfiguriert wird, der durch ein OBIG-Phänomen erzeugt wird, wenn der Laserstrahl auf einen p-n-Übergang und die Umgebung des p-n-Übergangs gestrahlt wird, die in einem zu inspizierenden Halbleiter-Chip gebildet ist, wenigstens in einem Substrat, das einen Wafer-Zustand und einen Installations-Zustand während des Herstellungsprozesses umfaßt; einen dritten Schritt, bei dem ein vorbestimmter Bereich des Halbleiter-Chips gescannt wird, während der Laserstrahl eingestrahlt wird; einen vierten Schritt, bei dem durch Magnetfluß-Detektionsmittel magnetischer Fluß detektiert wird, der durch einen OBIG-Strom induziert wurde, der an jedem im dritten Schritt gescannten Bestrahlungspunkt durch den Laserstrahl erzeugt wird; und einen fünften Schritt, bei dem bestimmt wird, ob in einem Strompfad ein Widerstandserhöhungsdefekt umfassen eine Unterbrechung oder Leckdefekt umfassend einen Kurzschluß vorliegt.
  • Hierbei kann im Strompfad auch eine CR-Verzögerungsschaltung vorgesehen werden, die eine Kapazität C und einen Widerstand R umfaßt.
  • Weiterhin können die elektrischen Verbindungsmittel als leitender Film ausgelegt sein, der auf die gesamte Oberfläche des Substrats des Halbleiter-Chips appliziert wird, der auf dem Substrat wenigstens ein Kontaktloch in einer Streuschicht und einen p-n-Übergang aufweist.
  • Es ist auch möglich, den fünften Schritt so einzurichten, daß, falls der im vierten Schritt detektierte Magnetfluß gleich oder größer ist als ein vorbestimmter Wert bei einem Bestrahlungspunkt, an dem in einem Normalzustand kein Strompfad für den OBIC-Strom konfiguriert ist, bestimmt wird, daß ein Leckdefekt umfassend einen Kurzschluß-Defekt im Strompfad aufgetreten ist, der den Bestrahlungspunkt umfaßt, und, falls der im vierten Schritt detektierte Magnetfluß kleiner ist als ein vorbestimmter Wert bei einem Bestrahlungspunkt, bei dem in einem Normalzustand ein Strompfad für den OBIG-Strom konfiguriert ist, bestimmt wird, daß ein Widerstandserhöhungsdefekt umfassend einen Unterbrechungsdefekt im Strompfad aufgetreten ist, der den Bestrahlungspunkt umfaßt.
  • Wie oben beschrieben, basiert das zerstörungsfreie Inspektionsverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung darauf, daß beim Einstrahlen eines Laserstrahls auf einen p-n-Übergang ein OBIG-Strom durch den Kurzschlußbereich fließt, der einen Leckdefekt als Teil des Strompfads beinhaltet, und daß der Strom einen magnetischen Fluß induziert. Des weiteren ist für die Verwendung eines SQUID-Flußmeßgerät, das ein momentan verfügbares hochsensitives Flußmeßgerät darstellt, erforderlich, einen Aufbau zu haben, bei dem die Dämpfungszeit eines OBIC-Stroms gleich oder länger als eine las ist, oder der Strom konstant ist. Deshalb wird der Strompfad als geschlossener Kreis ausgelegt, oder eine CR-Verzögerungsschaltung wird in den Strompfad eingefügt.
  • Der grundlegende Aufbau umfaßt einen Laserstrahl (2 in 1 und 2) , einen Strompfad (600 in 1) durch den ein erzeugter OBIG-Strom fließt, sowie ein SQUID-Flußmeßgerät (12 in 1 und 2) zur Detektion von induziertem magnetischen Fluß. Ein Widerstand und eine Kapazität (670 und 660 in 2) zur Verzögerung einer CR-Verzögerung können im Strompfad umfaßt sein.
  • In einem Ausführungsbeispiel in einem Wafer-Zustand können Mittel zur Erzeugung einer großen Menge von magnetischem Fluß in einem Wafer konfiguriert werden durch Leitung eines erzeugten OBIC-Stroms durch den längstmöglichen Strompfad, basierend auf dem in 1 und 2 gezeigten Aufbau (201 und 202 in 3 und 4).
  • Weiterhin kann in einem Ausführungsbeispiel in einem Installations-Board (Schaltungssubstrat) ein anderes Mittel zur Leitung eines erzeugten OBIC-Stroms durch den längstmöglichen Strompfad in einem Schaltungssubstrat bereitgestellt werden (402 in 6).
  • Normalerweise kann in einem Ausführungsbeispiel mit einer für ausschließliche Auswertung zu inspizierenden Struktur, die als Test-Element-Gruppe bezeichnet wird (im folgenden einfach als TEG bezeichnet), die Detektionsempfindlichkeit verbessert werden, indem ein anderes Mittel zur Leitung eines erzeugten OBIG-Stroms konfiguriert wird durch den längstmöglichen Strompfad in einem zu inspizierenden Halbleiter-Chip (603 in 9).
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung wird nicht nur ein Defekt eines p-n-Übergangs direkt durch den OBIG-Strom detektiert, der durch einen p-n-Übergang als Ergebnis der Bestrahlung mit dem Laserstrahl erzeugt wird. Auch wird durch Verwendung des fließenden OBIG-Stroms ein Leck-Bereich umfassend einen Kurzschluß im Strompfad detektiert, der durch einen Kurzschluß eines Bereichs gebildet wird, der elektrisch mit dem p-n-Übergang in Reihe geschaltet ist, oder durch einen Leck-Pfad. Derzeitig kann eine berührungsfreie Beobachtung nicht dadurch erzielt werden, daß ein OBIG-Strom unmittelbar detektiert wird, sondern nur durch Detektion des durch den Strom induzierten magnetischen Flusses. Des weiteren kann der durch den OBIC-Strom erzeugte magnetische Fluß auch leicht durch Einführen einer CR-Verzögerungsschaltung detektiert werden, die ein parasitäres Element im Strompfad aufweist.
  • Zudem kann eine berührungsfreie Detektion auf einem Widerstandserhöhungsdefekt umfassend einen Unterbrechungsdefekt basierend auf der Tatsache durchgeführt werden, daß ein OBIC-Strom aufgrund des Widerstandserhöhungsdefekts umfassend einen Unterbrechungsdefekt im Strompfad abnimmt oder gar nicht fließt.
  • Beispielsweise zeigt 21 ein Beispiel eines Graphen, der die Abhängigkeit des Werts eines OBIC-Stroms vom Widerstandswert im Pfad darstellt, durch den der OBIG-Strom fließt. Dies wurde durch den Erfinder der vorliegenden Erfindung mittels Experiment bestätigt. Praxisbezogener: Der Wert eines OBIG-Stroms, der erzielt wird, wenn ein Laserstrahl mit einer Wellenlänge von 1064 nm auf einen Bereich des p-n-Übergangs im LSI erzeugt nach dem üblichen LSI-Herstellungsprozeß von der Oberfläche, auf der ein Element des LSI-Chips gebildet ist, gestrahlt wird, wird gemessen, indem der Wert des Widerstands geändert wird, der mit dem p-n-Übergang in Reihe geschaltet ist, und indem ein Graph des Meßergebnisses gezeigt wird, bei dem auf der horizontalen Achse ein Widerstandswert und auf der vertikalen Achse ein Stromwert aufgetragen ist. Die horizontalen und vertikalen Achsen weisen logarithmische Skalen auf. 21 zeigt: Wenn der Widerstandswert im Strompfad, durch den ein OBIG-Strom fließt, ansteigt, dann nimmt der Stromwert des OBIG-Stroms ab. Beispielsweise ist für einen Widerstandswert des Pfads von 1 MΩ der erhaltene Wert des OBIC-Stroms um drei oder mehr Zehnerpotenzen kleiner als der Wert, der erhalten wird, wenn der Widerstandswert im Pfad 100 beträgt. Der Wert des durch einen elektrischen Strom induzierten magnetischen Feldes ist gemäß des Biot-Savart-Gesetzes proportional zum Stromwert. Deshalb kann ein Widerstandserhöhungsdefekt umfassend einen Unterbrechungsdefekt im OBIC-Strompfad, der mit dem p-n-Übergang in Reihe geschaltet ist, leicht als Änderung des magnetischen Flusses detektiert werden. Wenn ein Strompfad durch einen Defekt erzeugt wird, der dort auftritt wo normalerweise kein OBIG-Strom existiert, und wenn der Strompfad nicht nur klar 100 als einen Kurzschluß anzeigt, sondern auch ungefähr 1 MΩ anzeigt, was als Leck bezeichnet wird, macht es der als magnetischer Fluß detektierbare Stromwert (0.1 μA), obwohl er sehr klein ist, möglich, nicht nur einen Kurzschlußdefekt zu detektieren, sondern auch einen Leckdefekt.
  • In dem Zustand vor der Bildung eines Bonding-Pads kann ein Widerstanderhöhungsdefekt umfassend einen Unterbrechungsdefekt und ein Leckdefekt umfassend einen Kurzschluß durch Detektion des magnetischen Flusses detektiert werden, der durch einen OBIC-Strom induziert wird. Des weiteren können nach Bildung eines Bonding-Pads die oben erwähnten Defekte ohne Auswahl eines Anschlusses detektiert werden. Des weiteren können in einem Installationszustand auf einer Schaltungssubstanz die oben erwähnten Defekte auf einem Halbleiter-Chip detektiert werden. Mittel zur Bildung eines Strompfads durch den ein OBIG-Strom fließt, oder eine CR-Verzögerungsschaltung könne wie folgt auf Grundlage einiger Fälle klassifiziert werden.
  • (1) In einem Prozeß, bei dem ein leitender Film auf die gesamte Oberfläche des Wafers appliziert wird, indem nur der leitende Film (210 in 20(a), und 212 in 20(b)) verwendet wird, oder durch Setzen des gleichen Potentials für zwei Bereiche, d.h. ein Ende des leitenden Films (201 in 3 und 4) auf der Oberfläche des Wafers und das diagonal gegenüberliegende Ende auf dem Substrat (202 in 3 und 4), kann ein Strompfad (ein Pfad, der in den 3 und 4 als 6 bezeichnet ist, oder 261 oder 263 in 20) durch das Substrat durch die Oberfläche des Wafers und den p-n-Übergang erzeugt werden, in dem ein Leck-Bereich umfassend einen Kurzschluß und ein OBIG-Strom erzeugt werden.
  • Wenn ein Pad-gebildeter Wafer verwendet wird, kann ein ähnliches Ausführungsbeispiel realisiert werden, bei dem das gesamte Pad mittels Silberpaste oder einem dünnen Goldfilm kurzgeschlossen wird, oder bei dem das Pad durch einen Prover kurzgeschlossen wird. Allerdings ist in diesem Fall der Strompfad kompliziert. Zudem kann in vielen Fällen ein Strompfad nicht erzeugt werden. Deshalb ist dies nicht so effizient wie das oben erwähnte Verfahren.
  • Wenn ein Dice-Chip oder ein Package-Chip analysiert wird, kann ein ähnliches Ausführungsbeispiel realisiert werden, in dem angenommen wird, daß der oben erwähnte Wafer ein Chip ist. Das heißt, die gesamte Oberfläche des Chips wird mit einem leitenden Film wie beispielsweise einer Silberpaste, einem dünnen Goldfilm, etc. bedeckt, indem die Oberfläche des Chips belichtet wird, oder indem ein Zwischenraum zwischen dem Chip und dem Kapselungsmaterial vorgesehen wird. Zusätzlich kann die Seite des Chip-Substrats nur wenigstens an dem Bereich belichtet werden, wo eine elektrische Verbindung benötigt wird, sowie an dem Bereich, wo Laserbestrahlung benötigt wird. Bei diesem Verfahren können verglichen zur konventionellen Technologie die Kosten und die Anzahl der Verfahrensschritte der elektrischen Verbindung deutlich reduziert werden. Andernfalls können alle Pins für eine kurzgeschlossene Fassung vorgesehen werden. Allerdings kann nachdem ein Pad gebildet ist, in vielen Fällen ein Strompfad nicht gebildet werden, was kein effizientes Verfahren ist, wie im Fall, bei dem ein Wafer verwendet wird, nachdem ein Pad gebildet wurde. Wenn ein Kapselungsprozeß abgeschlossen ist, ist es erforderlich, daß ein Chip auf der Laserbestrahlungsseite belichtet wird. Allerdings ist es nicht erforderlich, daß ein Chip auf der SQUID-Seite belichtet wird.
  • (2) In einem Zustand, bei dem ein blanker Chip auf dem Schaltungssubstrat installiert wird, können zwei Endbereiche auf verschiedene Methoden ausgewählt werden, abhängig von der Position eines Defekts auf der Schaltung. Beispielsweise kann ein Strompfad erzeugt werden, der auf einem Schaltungssubstrat eine lange Substratleitung (402 in 6) aufweist und durch einen p-n-Übergang und einen Leck-Bereich führt, der einen Kurzschluß im Chip umfaßt, indem die Energiequellenleitung eines Schaltungssubstrats und das Substratpotential auf einem Chip an einer geeigneten Stelle kurzgeschlossen werden, die auf dem Schaltungssubstrat ausgewählt wird.
  • (3) Wenn ein TEG auf einem Chip mit der Absicht gebildet wird, den Zustand des Herstellungsverfahrens eines Halbleiter-Chips zu überwachen, oder mit der Absicht, den optimalen Wert eines Design-Parameters oder eines Verfahrensparameters zu wählen, so können ein Strompfad und eine CR-Zeitkonstante frei festgelegt werden. Beispielsweise sind sowohl ein Pfad um eine eingeschriebene Linie entlang des Umfangs eines Chips als auch ein Pfad um das Innere der eingeschriebenen Linie und außerhalb des Bonding-Pads Pfade, die lang und bestimmt sind und in denen magnetischer Fluß leicht detektiert werden kann (603 in 9).
  • In den oben beschriebenen Fällen (1) und (2) wird nicht nur der Strompfad durch einen Kurzschluß gebildet und ein konstanter Strom detektiert, sondern es kann auch ein Ausgleichsstrom (bzw. Transientenstrom) detektiert werden, indem der Ausgleichsstrom basierend auf der Response-Geschwindigkeit eines Detektors verzögert wird, indem ein Widerstand und eine Kapazität in den Strompfad in Reihe eingefügt werden, wie es in dem grundlegenden Aufbau in 2 gezeigt ist. In diesem Fall benötigen die Kapazität und ein Widerstand keine zusätzliche Schaltung, falls eine parasitäre Kapazität, ein parasitärer Widerstand, sowie eine potentialfreie (bzw. floating) Kapazität verwendet werden können.
  • Obige Fälle (1) und (2) haben gemeinsam, daß ohne jede elektrische Verbindung zu einem Pad oder einem Substrat ein geschlossener Stromkreis im Inneren eines Chips oder eine CR-Verzögerungsschaltung zu einem gewissen Grad konfiguriert werden können und magnetischer Fluß mittels eines OBIG-Stroms detektiert werden kann. Falls in diesem Verfahren ein Defekt detektiert werden kann, ist dies das effizienteste Verfahren.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • Die oben erwähnten sowie andere Ziele, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung werden leichter ersichtlich durch Bezugnahme auf folgende detaillierte Beschreibung der Erfindung, die in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen zu lesen ist:
  • 1 ist eine typische Abbildung, die den grundlegenden Aufbau des zerstörungsfreien Inspektionsverfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt. 1(a) zeigt den Fall, bei dem ein Leckdefekt eines Gate-oxidierten Films detektiert wird, und 1(b) zeigt den Fall, bei dem ein Widerstandserhöhungsdefekt detektiert wird;
  • 2 ist eine typische Abbildung, die den Grundaufbau des zerstörungsfreien Inspektionsverfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt. 2(a) zeigt den Fall, bei dem ein Leckdefekt eines Gate-oxidierten Films detektiert wird, und 2(b) zeigt den Fall, bei dem ein Widerstandserhöhungsdefekt detektiert wird;
  • 3 ist eine typische Abbildung, die das erste Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt. 3(a) ist eine Querschnittsansicht des gesamten Wafers; 3(b) ist eine Querschnittsansicht, die Details jenes Falls zeigt, der sich auf einen Leckdefekt eines Gate-oxidierten Films bezieht; und 3(c) ist eine Querschnittsansicht, die Details jenes Falls zeigt, der sich auf einen Widerstandserhöhungsdefekt bezieht;
  • 4 ist eine typische perspektivische Ansicht, die das erste Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt;
  • 5 ist ein Ablaufdiagramm der Abläufe gemäß des ersten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung;
  • 6 ist eine typische Abbildung, welche das zweite Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt;
  • 7 ist eine typische Abbildung, die gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ein Beispiel eines Bereichs zeigt, der einen Defekt eines zu analysierenden Chips umfaßt. 7(a) zeigt ein Beispiel eines Leckdefekts und 7(b) zeigt ein Beispiel eines Widerstandserhöhungsdefekts;
  • 8 ist ein Ablaufdiagramm der Abläufe gemäß des zweiten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung;
  • 9 ist eine typische Abbildung, die das dritte Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt; 9(a) ist eine Draufsicht auf das gesamte System und 9(b) ist eine vergrößerte Ansicht des Bereichs P, der in 9(a) gezeigt ist;
  • 10 ist eine typische Abbildung, die ein Beispiel für einen zu analysierenden TEG-Block zeigt. 10(a) ist eine Draufsicht und 10(b) ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie X-X', die in 10(a) gezeigt ist;
  • 11 ist eine typische Abbildung, die ein Beispiel für einen zu analysierenden TEG-Block zeigt. 11(a) ist eine Draufsicht und 11(b) ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie Y-Y', die in 11(a) gezeigt ist;
  • 12 ist ein Ablaufdiagramm der Abläufe gemäß des dritten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung;
  • 13(a) bis 13(c) sind Blockdiagramme, die Konfigurationen und Beispiele des zerstörungsfreien Inspektionsverfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung zeigen;
  • 14 ist ein Blockdiagramm, das die Konfiguration eines Ausführungsbeispiels des zerstörungsfreien Inspektionsverfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;
  • 15 zeigt die erste konventionelle Technologie;
  • 16 zeigt das Prinzip der Detektion eines Defekts auf dem p-n-Übergang gemäß der ersten konventionellen Technologie;
  • 17 zeigt das Prinzip der Detektion einer Unterbrechung in der Leitungsführung gemäß der ersten konventionellen Technologie;
  • 18 zeigt das Prinzip der Detektion einer Unterbrechung in der Leitungsführung gemäß der ersten konventionellen Technologie;
  • 19 zeigt die zweite konventionelle Technologie;
  • 20 ist eine typische Abbildung, die den Abschnitt um den p-n-Übergang im Verlauf des Herstellungsprozesses eines Halbleiter-Chips zeigt. 20(a) und 20(b) sind typische Querschnittsansichten in den Phasen der Abscheidung der ersten Leitungsmetallfilmschicht bzw. der zweiten Leitungsmetallfilmschicht und 20(c) ist eine Querschnittsansicht in der Phase der Strukturierung der ersten Leitungsmetallfilmschicht; und
  • 21 zeigt ein Beispiel eines Graphen, der die Abhängigkeit eines OBIG-Stroms von einem Widerstandswert im Pfad zeigt, in dem der OBIC-Strom fließt.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
  • Die Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nun im Detail beschrieben.
  • Als erstes wird der Grundaufbau des zerstörungsfreien Inspektionsverfahrens gemäß der Erfindung beschrieben. 1 und 2 sind typische Abbildungen, die den Grundaufbau des zerstörungsfreien Inspektionsverfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung zeigen, bzw. jenen Fall, in welchem ein Strompfad, der einen Pfad konfiguriert, durch den ein OBIC-Strom fließt, nur durch leitende Verbindungen wie beispielsweise Kupferleitungen usw. konfiguriert wird, sowie jenen Fall, bei dem der Strompfad so konfiguriert wird, daß er eine CR-Verzögerungsschaltung umfaßt. Weiterhin beziehen sich 1(a) und 2(a) auf einen Leckdefekt umfassend einen Kurzschlußdefekt (im folgenden einfach bezeichnet als Leckdefekt) und 1(d) und 2(b) beziehen sich auf Widerstandserhöhungsdefekte umfassend einen Unterbrechungsdefekt (im folgenden einfach bezeichnet als Widerstandserhöhungsdefekt).
  • Als erstes wird der Aufbau beschrieben, der allen 1(a), 1(b), 2(a), und 2(b) gemeinsam ist. Die gemeinsamen Bestandteile sind der Laserstrahl 2, der p-n-Übergang 1, in dem ein OBIC-Strom erzeugt wird wenn der Laserstrahl 2 eingestrahlt wird, ein Leiter 600 (1(a), 1(b)) aus Kupferleitungen etc., der einen Strompfad konfiguriert durch den der OBIG-Strom 6 fließt, oder eine Kapazität 660 und ein Widerstand 670 die eine CR-Verzögerungsschaltung konfigurieren (2(a) und 2(b)). Des weiteren umfaßt der Aufbau als Hauptkomponenten auch den magnetischen Fluß 11, der erzeugt wird wenn der OBIG-Strom 6 fließt, und das SQUID-Flußmeßgerät 12 zum Detektieren des Flusses. In den 1(a) und 2(a) existiert ein Defekt 8 im isolierenden Film 9, wodurch mittels Elektrode 10 auf dem isolierenden Film und einer Streuschicht, die den p-n-Übergang 1 bildet, ein Kurzschluß oder ein Leck erzeugt wird. In den 1(b) und 2(b) existiert ein Widerstandserhöhungsdefekt 28 in einer inneren Leitung 15.
  • Das zerstörungsfreie Inspektionsverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung umfaßt wenigstens: einen ersten Schritt, bei dem Laserlicht erzeugt wird, dessen Wellenlänge von 300 nm bis 1,200 nm reicht, sowie einen Laserstrahl, der auf einen vorbestimmten Strahldurchmesser konvergiert. Ein zweiter Schritt, bei dem von elektrischen Verbindungsmitteln ein Strompfad konfiguriert wird zur Übertragung eines OBIC-Stroms, der durch ein OBIC-Phänomen erzeugt wird, wenn der Laserstrahl auf einen p-n-Übergang und die Umgebung des p-n-Übergangs gestrahlt wird, die in das Substrat eines zu inspizierenden Halbleiter-Chips gebildet sind, umfassend einen Wafer-Zustand und einen Installationszustand; einen dritten Schritt, bei dem ein vorbestimmter Bereich des Halbleiterchips gescannt wird, während mit dem Laserstrahl eingestrahlt wird; einen vierten Schritt, bei dem Magnetflußdetektionsmittel magnetischen Fluß detektieren, der durch einen OBIC-Strom induziert wird, der an jedem im dritten Schritt gescannten Bestrahlungspunkt durch den Laserstrahl erzeugt wird; und einen fünften Schritt, bei dem bestimmt wird, ob ein Widerstandserhöhungsdefekt oder ein Leckdefekt im Strompfad vorliegt oder nicht.
  • 13 zeigt beispielsweise ein Blockdiagramm des groben Aufbaus: eine Vorrichtung zur zerstörungsfreien Inspektion 50, die für die Durchführung der oben beschriebenen Inspektion verwendet werden kann, umfaßt: Eine Laserlichtquelle 51 zur Erzeugung von Laserlicht dessen Wellenlänge im Bereich von 300 nm bis 1200 nm liegt; ein optisches System 53, das Laserstrahlerzeugungsmittel zur Erzeugung des Laserstrahls 2 darstellt, der auf einen vorbestimmten Strahldurchmesser konvergiert; das SQUID-Flußmeßgerät 12, das Magnetflußdetektionsmittel darstellt zur Detektion von magnetischem Fluß, der durch den OBIC-Strom induziert wird, der durch ein OBIC-Phänomen erzeugt wird wenn der Laserstrahl 2 auf den p-n-Übergang gestrahlt wird, der in das Substrat eines Chips umfassend einen Wafer-Zustand und einen Installationszustand gebildet wird, sowie in dessen zu inspizierende Umgebung; eine Steuervorrichtung 56 zur Steuerung der gesamten Vorrichtung, ein Speichergerät 57; ein Anzeigegerät 58; sowie ein Laserstrahl-Scangerät (das in den angefügten Zeichnungen nicht gezeigt ist) zum Scannen eines vorbestimmten Bereichs eines zu inspizierenden Chips umfassend den Wafer-Zustand und den Installationszustand während der Bestrahlung mit dem Laserstrahl. Die Laserstrahl-Scanmittel können einen Laser mit einem zu inspizierenden Chip oder mehreren zu inspizierenden Chips befestigen und bewegen, die in X-Y-Richtung angeordnet sind, oder sie können das optische System 53 bewegen, und sie können den Laserstrahl 2 ablenken, indem sie einen Spiegel etc. im optischen System 53 bereitstellen, wobei je nach Zielsetzung geeignete Mittel gewählt werden. Nach Bedarf kann auch ein SQUID-Flußmeßgerät gescannt werden. Wie beispielsweise in 14 gezeigt ist, umfaßt es zudem eine Modulationsvorrichtung 52 zur Modulation der Intensität eines Laserstrahls gemäß eines Modulationssignals von der Steuervorrichtung 56; sowie einen Lock-in-Verstärker 55, um auf synchrone Weise ein Signal vom SQUID-Flußmeßgerät 12 zu verstärken. Zudem werden in den beigefügten Zeichnungen ausgelassen: erste Befestigungsmittel 60 zum Festlegen der Relativposition zwischen dem Bestrahlungspunkt, an dem der Laserstrahl 2 am stärksten fokusiert ist, und dem SQUID-Flußmeßgerät 12 zum Detektieren von magnetischem Fluß, oder zweiten Befestigungsmitteln (die in den beigefügten Figuren nicht gezeigt sind) welche die Position des SQUID-Flußmeßgeräts 12 in der optimalen Detektionsposition auf dem Schaltungssubstrat festlegen, auf dem der zu inspizierende Chip befestigt ist. Beide sind jedoch mit einer Feinjustiereinheit 61 für einen am Gehäuse befestigten Arm zur Halterung des optischen Systems 53 oder des Probentisches für die Halterung des Schaltungssubstrats versehen und das SQUID-Flußmeßgerät 12 ist durch die Feinjustiereinheit 61 befestigt. Mittels Benutzung der Feinjustiereinheit 61 kann der SQUID gescannt werden.
  • Im folgenden wird das erste Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen detailliert beschrieben.
  • Im ersten Ausführungsbeispiel werden im Produktionsprozeß, bei dem mehrere Chips geordnet in einem Wafer-Zustand angeordnet sind, ein Widerstandserhöhungsdefekt umfassend eine Unterbrechung oder ein Leckbereich umfassend einen Kurzschluß detektiert. Insbesondere ist eine Inspektion gezeigt, die in einem Produktionsprozeß mit einem leitenden dünnen Film durchgeführt wird, der als Elektrode auf der gesamten oberen Schicht gebildet ist. 3 ist eine typische Querschnittsansicht des Aufbaus der zentralen Einheit, die einen defekten Bereich aufweist. 4 ist eine typische perspektivische Ansicht des Hauptaufbaus. 3(a) ist eine typische Querschnittsansicht des gesamten zu inspizierenden Wafers. 3(b) und 3(c) sind typische Querschnittsansichten von Bereichen, die Defekte und den p-n-Übergang aufweisen und den Fall eines Leckdefekts bzw. eines Widerstandserhöhungsdefekts zeigen.
  • Als erstes wird nun eine Beschreibung gegeben, die auf 3(a) und ggf. auch 3(b) und 3(c) Bezug nimmt. In der Phase der Durchführung einer Inspektion oder der Durchführung einer Beobachtung wird während dem Prozeß der Konfiguration der inneren Leitungsführung in einen Wafer 100 ein leitender dünner Film 101 für eine Elektrode etc. ganz appliziert. 3(a) zeigt den Moment der Strahlung des kolimierten Laserstrahls 2 von hinten auf den Wafer 100, wodurch ein Brennpunkt auf der entsprechenden Vorderfläche gesetzt wird, sowie des Strahlens des Strahls auf den p-n-Übergang (1 in 3(b) und 3(c)), der in Reihe ist mit einem Defekt in einem Bereich 103, der während des Scanprozesses einen Defekt und einen p-n-Übergang beinhaltet. 3 zeigt auch den Pfad des OBIC-Stroms 6, der zu diesem Zeitpunkt erzeugt wird. B1 ist mit B2 mittels eines Leiters (600 in 1 und 13) aus Kupferleitungen etc. verbunden, die in 3 nicht gezeigt sind. In 3 wird der Laserstrahl 2 von hinten auf den Wafer 100 gestrahlt, aber er könnte ggf. auch von der Vorderfläche eingestrahlt werden.
  • Da Laserlicht im Wellenbereich von 1064 bis 1152 in Silizium (Si) geringe Dämpfung zeigt, kann ein Laserstrahl von der Hinterseite des Wafers auf die Vorderfläche des Chips gestrahlt werden. Da das SQUID-Flußmeßgerät 12 auf der Vorderseite des Wafers angeordnet werden kann, ist das Flußmeßgerät nahe am OBIG-Strom 6, was den Vorteil hat, daß großer magnetischer Fluß detektiert werden kann.
  • Falls ein Laserstrahl leichter von der Vorderseite eingestrahlt werden kann, kann beispielsweise ein Ar-Laser mit einer Wellenlänge von 488 nm, oder ein He-Ne-Laser mit einer Wellenlänge von 633 nm, etc. verwendet werden. Je kürzer die Wellenlänge ist, desto größer ist die räumliche Auflösung eines erhaltenen Bildes.
  • Wird ein Laser mit einer Wellenlänge von 1200 nm oder mehr verwendet, wird kaum ein OBIC erzeugt. Beispielsweise ist es bekannt, daß, obwohl bei einer Wellenlänge von 1300 nm kaum OBIG erzeugt wird, doch der Nachteil auftritt, daß ein Strom aufgrund thermoelektromotorischer Kraft erzeugt wird wenn ein Laser auf einen defekten Bereich gestrahlt wird. Der durch thermoelektromotorische Kraft entstehende Strom beträgt normalerweise 1 μA oder weniger. Der OBIC-Strom beträgt 1 μA, möglicherweise 100 μA, d.h. er ist 3 bis 5 Zehnerpotenzen größer. Gemäß der vorliegenden Erfindung ist der Wellenlängenbereich eines Lasers auf 1200 nm oder weniger beschränkt, mit dem Zweck, aus den oben beschriebenen Gründen auf aktive Weise einen OBIG-Strom zu verwenden.
  • Um den durch einen OBIC-Strom erzeugten magnetischen Fluß zu erhöhen, ist ein längerer Strompfad effektiver. Um den längstmöglichen Strompfad zu erzielen, wird der leitende dünne Film 101 an einem beliebigen Endbereich des Wafers 100 an den der leitende dünne Film 101, der die gesamte obere Schicht bedeckt, wird definiert als eine Stromaufnahmeeinheit 201, die den ersten Endbereich darstellt. Die untere Fläche einer Wafer-Substrateinheit 102 ist als eine Stromaufnahmeeinheit 202 vorgesehen, die der zweite Endbereich ist, in der Position symmetrisch zur Stromaufnahmeeinheit 201 um den zentralen Punkt des Wafers 100, wodurch die beiden Stromaufnahmeeinheiten auf dem Wafer soweit wie möglich voneinander entfernt liegen können. Dies ist klar ersichtlich in 4. In 4 sind die Strompfade um die Stromaufnahmeeinheiten 201 und 202 und eine OBIG-Strom-Erzeugungseinheit (Bereich 103, der einen Defekt und einen p-n-Übergang aufweist) konzentriert und sind auch zwischen diesen verteilt. Ein Kurzschluß zwischen den Stromaufnahmeeinheiten 201 und 202, d.h. zwischen B1 und B2, mittels des Leiters 600 beispielsweise Kupferleitungen etc bildet einen Strompfad eines OBIG-Stroms. Im Ergebnis ist ein Strompfad eines OBIG-Stroms konfiguriert, ein konstanter Strom fließt, der konstante Strom erzeugt einen konstanten magnetischen Fluß und der magnetische Fluß kann detektiert werden.
  • In 13(c) ist weiterhin gezeigt, wie durch Konfiguration eines Strompfads zwischen B1 und B2 durch Einsetzen der Kapazität 660 und des Widerstands 670 in Reihe die Dämpfung des Ausgleichsstroms verzögert werden kann. Deshalb kann ein Magnetflußdetektor, der eine langsame Response aufweist, magnetischen Fluß mittels eines Ausgleichsstroms detektieren. Die Kapazität 660 und der Widerstand 670 können eine parasitäre Kapazität, eine potentialfreie Kapazität oder einen parasitären Widerstand verwenden. Tritt ein Kurzschluß zwischen den Stromaufnahmeeinheiten 201 und 202 durch den Leiter 600 auf, so ist es erforderlich, daß der Strompfad derart festgelegt wird, daß der magnetische Fluß, der durch den OBIG-Strom 6 im Wafer-Substrat und vom Elektrodenmaterial erzeugt wird, nicht reduziert werden kann. Um dies zu erreichen, wird ein Strompfad, der durch den mit den Stromaufnahmeeinheiten 201 und 202 verbunden Leiter 600 beispielsweise Kupferleitungen etc konfiguriert ist, ausreichend weit vom Wafer 100 erstreckt und in einer vom Wafer 100 ausreichend weit entfernten Position kurzgeschlossen. D.h., es bestehen keine technischen Schwierigkeiten.
  • Die Pfade, durch welche OBIG-Ströme in der Wafer-Substrateinheit fließen, und der Elektrodenmaterialfilm fliekonzentrieren sich, wie in 4 gezeigt, auf einen schmalen Bereich bei den Stromaufnahmeeinheiten 201 und 202 und der Erzeugungsquelle (Bereich 103, der einen Defekt und einen p-n-Übergang enthält) eines OBIC-Stroms. Allerdings weiten sie sich im Prozeß aus. Da es effektiver ist, magnetischen Fluß in einer schmalen Position des Strompfads zu detektieren, ist es effizient, das SQUID-Flußmeßgerät 12 nahe an der Erzeugungsquelle eines OBIC-Stroms zu positionieren (die Position des Flußmeßgeräts 12 ist in 4 zur Verdeutlichung hervorgehoben).
  • Da sich die Quelle der Erzeugung des OBIC-Stroms immer im Brennpunkt von Laserstrahlen befindet, von denen Laserstrahlen ausgehen, ist es effizient, einen Wafer mit fester Relativposition des Brennpunkts des Laserstrahls 2 und dem SQUID-Flußmeßgerät 12 zu scannen.
  • Als nächstes werden die Schritte gemäß des ersten Ausführungsbeispiels mit Bezugnahme auf das in 5 gezeigte Ablaufdiagramm beschrieben, sowie mit entsprechender Bezugnahme auf 3, 4, 13 und 14. In der Beschreibung werden die Details der oben beschriebenen Punkte zur Verständlichkeit des Ablaufs weggelassen.
  • Mit dem leitenden dünnen Film 101 appliziert auf der gesamten Oberfläche des Wafers 100 wird erst der Wafer 100 durch den Leiter 600 zwischen den Stromaufnahmeeinheiten 201 und 202 kurzgeschlossen, d.h. zwischen B1 und B2. Dann wird der Abstand zwischen dem Wafer 100 und dem SQUID-Flußmeßgerät 12 bestimmt. Im allgemeinen ist es vorteilhaft, daß sie so nah wie möglich aneinander positioniert werden, da der detektierte magnetische Fluß dann groß wird. Wenn zwischen dem Wafer 100 und dem SQUID-Flußmeßgerät 12 Vakuum existiert, so können diese nah beieinander liegen, solange sie sich nicht gegenseitig berühren. D.h., es kann ein Abstand von etwa 1 mm zwischen ihnen sein.
  • Dann wird der Laserstrahl 2 eingestrahlt, der erzeugt wird, indem Laserlicht, das von der vorbestimmten Laserlichtquelle 51 erzeugt wird, auf einen Strahldurchmesser konvergiert wird, und der Brennpunkt des Laserstrahls 2 wird in die Position des p-n-Übergangs auf den Wafer gesetzt.
  • Das SQUID-Flußmeßgerät 12 wird auf einer Ebene parallel zur Ebene des Wafers 100 bewegt, um die Relativposition zwischen dem Brennpunkt des Laserstrahls und dem Zentrum des SQUID-Flußmeßgeräts 12 in die Position zu setzen, für die die höchste Intensität an detektiertem magnetischen Fluß vorhergesagt wird, und es wird durch Befestigungsmittel 60 befestigt. Die Position, in der die höchste Intensität an detektiertem magnetischen Fluß vorhergesagt wird, ist normalerwei se jene Position, in welcher der Abstand zwischen der Ebene vertikal zur Detektionsebene von magnetischem Fluß umfassend den Strompfad und dem Zentrum des SQUID-Flußmeßgeräts 12 gerade der Abstand zwischen dem Wafer 100 und dem SQUID-Flußmeßgerät 12 ist, d.h. ungefähr der Abstand h. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind die Position des Brennpunkts des Laserstrahls, in dem die Breite des Strompfads schmal ist, und die Position des SQUID-Flußmeßgeräts 12 in einer perspektivischen Ansicht (4) gezeigt, und der Abstand von der geraden Linie, die die beiden Stromaufnahmeeinheiten 201 und 202 verbindet, wird ungefähr auf h gesetzt. Dann wird der Wafer bewegt und der Scan-Prozeß auf dem Wafer wird unter Verwendung des Laserstrahls 2 gestartet. Für jeden Bestrahlungspunkt wird der magnetische Fluß detektiert, die Intensitätsinformation oder die Farbinformation wird in Abhängigkeit vom detektierten magnetischen Fluß erzeugt, die erzeugten Informationen werden mit den Koordinateninfomationen jedes Bestrahlungspunkts umfassend den magnetischen Fluß im Speichergerät 57 gespeichert und auf dem Anzeigegerät 58 gemäß der erzeugten Intensitätsinformationen oder Farbinformationen dargestellt. Die Abläufe werden nacheinander wiederholt. Wenn das Signal-Rausch-Verhältnis (S/N) des detektierten magnetischen Flusses nicht ausreichend groß ist, so moduliert das Modulationsgerät 52 die Intensität des Laserstrahls 2 gemäß des von dem Steuergerät 56 ausgegebenen Modulationssignal und der Lock-in-Verstärker 55 verstärkt das Signal synchron mit dem Modulationssignal, wodurch das S/N-Verhältnis deutlich verbessert wird. Die Anzeigeposition des detektierten magnetischen Flusses ist die Bestrahlungsposition des Laserstrahls auf dem Wafer und entspricht deswegen einer OBIG-Strom-Erzeugungsposition. Das erzielte Bild (im folgenden bezeichnet als Laserscan-SQUID-Bild) zeigt eine OBIC-Strom-Erzeugungsposition an. Des weiteren kann eine praktische OBIG-Strom-Erzeugungsposition auf dem Wafer leicht gefunden werden durch Detektion von reflektiertem Licht eines Laserstrahls durch eine Fotodiode und dessen Anzeige als ein Bild, d.h., entsprechend einem mit Laserlicht gescannten Bild.
  • Ob eine OBIC-Strom-Erzeugungsposition einem korrekten Bereich oder einem defekten Bereich zugehörig ist, hängt vom Beobachtungsverfahren ab. Wenn eine Beobachtung in dem Prozeß durchgeführt wird, bei dem ein Elektrodenmaterialfilm 111 auf den gesamten isolierenden Film appliziert wird, wie in 3(b) gezeigt ist, so wird ein Leckdefekt unmittelbar überhalb der OBIG-Strom-Erzeugungsposition detektiert. Wenn eine Beobachtung in jenem Prozeß durchgeführt wird, bei dem ein dünner Leitungsfilm 151, der die interne Leitungsführung bildet, wie in 3(b) gezeigt, ganz appliziert wird, dann ist der Widerstandserhöhungsdefekt 28 in der internen Leitungsführung 15 aufgetreten, die in Reihe mit dem p-n-Übergang geschaltet ist, wenn kein OBIC-Strom erzeugt wurde oder der Stromwert an einem Ort, an dem OBIC-Strom erzeugt werden sollte, deutlich vermindert ist. In diesem Fall wird, um die Position eines Widerstandserhöhungsdefekts umfassend eine Unterbrechung zu erkennen, ein Vergleich mit einem Laserscan-SQUID-Bild eines guten Produkts durchgeführt, das im voraus erhalten wurde. Zum leichteren Vergleich wird durch Differenzbilderzeugungsmittel (in den beigefügten Zeichnungen nicht gezeigt) ein Differenzbild erzeugt, wie im letzten Bereich des in 5 gezeigten Ablaufs gezeigt. Wenn Proben von guten Produkten, die in den Bildern von guten Produkten gezeigt sind, sich stark unterscheiden, so wird ein Standardwert vorbestimmt, basierend auf der Intensitätsverteilung für jedes Pixels, wobei Bilder mehrerer guter Proben verwendet werden, und es wird basierend auf diesem Standardwert bestimmt, ob ein Produkt defekt ist oder nicht. In diesem Fall wird bestimmt, daß ein Leckdefekt vorliegt, wenn in einem Punkt eines normalen Produkts, bei dem normalerweise kein OBIC-Strom fließen würde, ein OBIG-Strom fließt, der gleich oder größer ist als der vorbestimmte Standardwert. Andererseits wird bestimmt, daß ein Widerstanderhöhungsdefekt umfassend einen Unterbrechungsdefekt vorliegt, wenn in einem Punkt bei dem in einem normalen Produkt OBIG-Strom fließt, der Standardwert nicht erreicht wird. Indem durch Berechnung der Differenz für jedes Pixel ein Differenzbild erhalten wird, kann ein Bild erhalten werden, daß sich nur auf einen Defekt bezieht. Wenn eine Beobachtung in einem Prozeß durchgeführt wird, der 3(b) und 3(c) kombiniert, so ist es erforderlich, von einem Laserscan-SQUID-Bild eines guten Produkts ein Differenzbild zu erzeugen. Das Differenzbild-Erzeugungsmittel kann leicht realisiert werden, beispielsweise durch Bereitstellung eines Mikrocomputers (im folgenden als MPU bezeichnet) im Steuergerät 56, wobei die Verarbeitung durch den MPU unter Verwendung von Software geschieht.
  • Zur Sichtbarmachung der Position, in der ein OBIG-Strom erzeugt wird, wo er normalerweise in einem guten Produkt nicht erzeugt werden würde, oder der Position, in der ein normalerweise erzeugter OBIC-Strom nicht erzeugt wird oder reduziert ist (im folgenden allgemein bezeichnet als anormale OBIC-Position), können ein Laserscan-SQUID-Bild gemäß der vorliegenden Erfindung oder ein Differenzbild mit einem Laserscan-Bild überlappt und dargestellt werden. Durch Erkennen der anormalen OBIG-Strom-Position in einer Chip-Einheit kann ein defekter Chip erkannt werden und eine Ausbeute im voraus vorhergesagt werden. Durch Erkennen der genauen Position im Chip kann ein Defekt oder Fehler analysiert werden und damit Informationen über den Herstellungsprozeß und Designverbesserungen erhalten werden.
  • Des weiteren kann durch Änderung der Temperaturen während auf demselben Chip eine Beobachtung durchgeführt wird, ein gutes Produkt in einem defekten Zustand sein. In diesem Fall können das oben erwähnte 'gute Produkt' und das 'defekte Produkt' entsprechend als 'guter Zustand' bzw. 'defekter Zustand' gelesen werden, um obige Beschreibung zutreffend zu machen.
  • In der konventionellen Technologie war es sehr schwierig, einen defekten Chip vor der Bildung eines Bonding-Pads zu erkennen. Mittels des vorliegenden Verfahrens kann eine Ausbeute präzise bestimmt werden, was mit dem konventionellen Verfahren nahezu unmöglich war. Durch präzise Bestimmung einer Ausbeute können Kosten und Lieferzeiten korrekt vorhergesagt werden.
  • Wenn es erforderlich ist, die genaue Position innerhalb eines zu analysierenden Chips zu erkennen und einen Defekt zu kontrollieren, könnte es auch erforderlich sein, einen Leck-Strompfad festzustellen. In solch einem Fall kann ein SQUID gescannt werden, wobei die Relativposition zwischen einem Laser und einem Chip fest ist. In diesem Fall ist es schwierig, die hohe Auflösung eines Laserscan-SQUID-Bilds zu erzielen, aber ein Strompfad kann zu einem gewissen Grade festgelegt werden.
  • Die räumliche Auflösung des Laserscan-SQUID-Bilds und des Laserscan-Bilds gemäß der vorliegenden Erfindung entspricht etwa dem Strahldurchmesser eines Laserstrahls. Es ist technisch nicht schwierig, den Strahldurchmesser eines Laserstrahls bis zum oberen Beugungslimit zu erhöhen, das von der Wellenlänge des Laserlichts und dem numerischen Blendenwert des verwendeten Objekts abhängt. Wird beispielsweise ein Ar-Laser mit einer Wellenlänge von 488 nm verwendet und ist der numerische Blendenwert des Objektivs gleich 0.80, so beträgt das Beugungslimit etwa 370 nm. Die anormale OBIG-Position kann mit dieser Präzision bestimmt werden.
  • Als Verfahren zur Konfiguration eines Strompfads im zweiten Schritt der oben gegebenen Beschreibung werden Stromaufnahmeeinheiten B1 und B2 außerhalb des Wafers 100 miteinander durch den Leiter 600 verbunden, der beispielsweise aus Kupferleitungen etc besteht. Allerdings ist es nicht immer erforderlich, die Verbindung außerhalb des Wafers 100 durchzuführen. Beispielsweise kann als zweiter Schritt ein Prozeß der Abscheidung eines metallischen Leitungsfilms für jede Leitungsschicht vorgesehen werden, um die inneren Leitungsverbindungen zu bilden, wenn ein Wafer produziert wird, um einen Halbleiter-Chip zu produzieren. 20 zeigt eine typische Querschnittsansicht der Umgebung des p-n-Übergangs 1 im Herstellungsprozeß des Halbleiter-Chips. Die 20(a) und 20(b) sind Querschnittsansichten in der Phase der Abscheidung des Leitungsmetallfilms des ersten Leitungsmetallfilms und in der Phase der Abscheidung des Leitungsmetallfilms der zweiten Schicht. Als Leitungsmetallfilm der ersten Schicht und Leitungsmetallfilm der zweiten Schicht kann beispielsweise ein Aluminium(Al)-Film mit einer vorbestimmten Dicke abgeschieden werden. Als Kontaktbereichsmetallfilm 221 kann beispielsweise ein vorbestimmter Barrierenmetallfilm wie Titan-Silicid (TiSi), Kobalt-Silicid (CoSi) etc., oder auch Steckermetall (bzw. Plug-Metall) wie beispielsweise Wolfram (W) oder andere verwendet werden. Sie können nach Bedarf gebildet werden, und die Materialien sind nicht auf diese Anwendungen beschränkt. In 20 stellen ein Al-Leitungsfilm 210 der ersten Schicht und ein Al-Leitungsfilm 212 der zweiten Schicht Verbindungsmittel dar zur Bildung eines Strompfads eines OBIG-Stroms wenn diese abgeschieden werden. Wenn beispielsweise das Verbindungsmittel der Al-Leitungsfilm 210 der ersten Schicht ist, so bildet sich für fast alle p-n-Übergänge ein Strompfad eines OBIC-Stroms, aber der Pfad ist etwas kurz. Praktisch: Wenn der Laserstrahl 2 auf einem p-n-Übergang 716 gestrahlt wird, der beispielsweise durch einen n-Typ-Diffusionsbereich 233 und ein p-Typ-Substrat 230 gebildet ist, so wird ein Strompfad gebildet, der durch einen Substratkontaktbereich 243, den Al-Leitungsfilm 210 der ersten Schicht, sowie einem n-Typ-Diffusionsbereich-Kontaktbereich 246 läuft, und ein OBIC-Strom 263 wird erzeugt. Wenn der Laserstrahl 2 auf einen p-n-Übergang 715 gestrahlt wird, der durch einen n-Typ-Diffussionsbereich 241 und einen p-Typ-Diffusionsbereich 231 gebildet wird, so wird ein Strompfad gebildet, der durch den Al-Leitungsfilm 210 der ersten Schicht und einen n-Typ-Diffusionsbereich-Kontaktbereich 244 läuft durch einen p-Typ Diffusionsbereich-Kontaktbereich 245, und ein OBIG-Strom 261 wird erzeugt.
  • Wenn das Verbindungsmittel der Al-Leitungsfilm 212 der zweiten Schicht ist, so ist der p-n-Übergang limitiert, der geeignet ist, einen Strompfad eines OBIC-Stroms zu bilden. Da allerdings der Pfad nicht nur das Kontaktloch durchläuft, sondern auch die Leitungen der ersten Schicht, das Verbindungsloch zwischen der ersten und der zweiten Schicht, sowie den Leitungsmetallfilm der zweiten Schicht, ist der gesamte Pfad eher lang. Deshalb ergibt dies die bessere Detektionsempfindlichkeit und die Defekte können leichter detektiert werden. Praktisch können beispielsweise der durch den n-Typ Diffusionsbereich 233 und das p-Typ-Substrat 230 gebildete p-n-Übergang 716 keinen Strompfad bilden, obwohl der Laser strahl 2 eingestrahlt wird. Deshalb fließt kein OBIC-Strom. Wenn allerdings der Laserstrahl 2 auf den p-n-Übergang 715 gestrahlt wird, der durch den n-Typ-Diffusionsbereich 241 und den p-Typ-Diffusionsbereich 231 gebildet wird, so wird ein Strompfad gebildet durch eine Al-Leitung 215 der ersten Schicht, ein Verbindungsloch-Füllmetall 2235 zwischen der ersten und der zweiten Schicht, den Al-Leitungsfilm 212 der zweiten Schicht, ein Verbindungsloch-Füllmaterial 2234 zwischen der ersten und der zweiten Schicht, eine Al-Leitung 214 der ersten Schicht und den n-Typ-Diffusionsbereich-Kontaktbereich 244 durch den p-Typ-Diffusionsbereich-Kontaktbereich 245, und der OBIG-Strom 261 wird erzeugt. Nicht in den beigefügten Zeichnungen gezeigt, aber ähnlich: Wenn eine große Anzahl von Leitungsschichten vorgesehen ist, so kann ein Strompfad für einen OBIG-Strom gebildet werden, indem der Metallfilm als Verbindungsmittel verwendet wird, obwohl ein beobachtbarer p-n-Übergang in der Phase der Ab-Scheidung eines Metallfilms, der die Leitungsschichten bildet, stärker limitiert ist. Deshalb fließt auf jeden Fall ein OBIG-Strom aufgrund der Einstrahlung eines Laserstrahls ohne Verbindung durch einen Leiter aus Kupferleitungen etc. außerhalb des Wafers, wodurch der magnetische Fluß 11 erzeugt wird, der durch das SQUID-Flußmeßgerät 12 detektiert werden kann, womit das Vorliegen eines Widerstandserhöhungsdefekts oder eines Leckdeffekts in einem Pfad detektiert werden kann.
  • Wenn ein Leckdefekt detektiert werden kann, beispielsweise der Prozeß vor den in 20(b) gezeigten Prozessen, d.h. die Phase vor der Abscheidung des Al-Leitungsfilms 212 der zweiten Schicht ist leicht in Betracht zu ziehen. 20(c) ist eine Querschnittsansicht des in 20(b) gezeigten Bereichs in dieser Phase. In dem in 20(c) gezeigten Bereich erzeugt keine Struktur einen OBIG-Strom mit der Einstrahlung eines Laserstrahls wenn kein Defekt vorliegt. Wenn eine Überbrückung aufgrund eines Leckdefekts 86 zwischen der Al-Leitung 214 der ersten Schicht, die mit dem n-Typ-Diffusionsbereich-Kontaktbereich 244 verbunden ist, und der Al-Leitung 213 der ersten Schicht, die mit dem Substratkontaktbereich 243 verbunden ist, auftritt, dann wird durch Ein- Strahlung eines Laserstrahls auf den p-n-Übergang 717 ein geschlossener Kreis gebildet, durch den ein OBIG-Strom durch den Substratkontaktbereich 243, eine Al-Leitung 213 der ersten Schicht, den Leckdefekt 86, die Al-Leitung 214 der ersten Schicht und den n-Typ-Diffusionsbereich-Kontaktbereich 244 fließt.
  • Das zweite Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird nun detailliert beschrieben unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen.
  • Im zweiten Ausführungsbeispiel wird ein Defekt in einem Chip in einem Installationszustand detektiert, bei dem ein Chip unmittelbar und ohne Kapselung auf ein Schaltungssubstrat installiert wird. Insbesondere zeigt es einen Fall, bei dem ein Defekt in einem Chip inspiziert wird, der als freier Chip installiert ist. 6 ist eine typische Abbildung, die den Grundaufbau dieses Ausführungsbeispiels zeigt. 7 zeigt ein Beispiel eines defekt erzeugten Bereichs eines zu analysierenden Chips 301, der in 6 gezeigt ist. 7(a) und 7(b) sind typische Querschnittsansichten, die jeweils einen Leckdefekt bzw. einen Widerstandserhöhungsdefekt zeigen.
  • Als erstes wird der gesamte Aufbau unter Bezugnahme auf 6 beschrieben. Ggf. wird ein Beispiel des Aufbaus eines defekten Bereichs auf einem zu analysierenden Chip unter Bezugnahme auf 7 beschrieben. Der Chip 301 ist als blanker Chip installiert auf einem Schaltungssubstrat 401 in einem Flip-Chip-Zustand, d.h., mit der Chip-Oberfläche, auf der ein Bauteil wie beispielsweise ein Transistor etc. gebildet ist, in Richtung des Schaltungssubstrats 401 zeigend. In diesem Ausführungsbeispiel tritt der Laserstrahl 2 von der Hinterseite des Chips 301 ein. Wenn auf der Rückseite des Chips ein Harz appliziert ist, so ist es erforderlich, nur den Beriech auf der Rückseite des Chips zu belichten. Des weiteren kann die Konvergenz des Laserstrahls verbessert werden, indem die Streuung vermindert wird, indem die Rückseite des Chips abgeschleift wird, wodurch die Empfindlichkeit und die Präzision der Analyse verbessert wird. Neben einem zu analysierenden Bauteil befinden sich auf dem Schaltungssubstrat 401 mehrere weitere Bauteile 501. Ein Teil der Bauteile ist in 6 gezeigt. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel kann der Target-Chip 301 unabhängig von mehreren anderen Geräten und Bauteilen auf dem Schaltungssubstrat 401 analysiert werden. Die praktische Bedeutung dieser Unabhängigkeit von anderen Bauteilen besteht darin, daß die elektrische Beeinflussung anderer Geräte und Bauteile dadurch unterdrückt werden kann und sie dadurch vor Zerstörung oder Beschädigung geschützt werden können.
  • In 6 ist nur die Leitungsführung gezeigt, die für die Beschreibung erforderlich ist. Die erforderliche Leitungsführung umfaßt eine Energiequellenleitung 1012 und Leitung 1022 mit demselben Potential wie das Chip-Substrat, und ist zwischen Stromaufnahmeeinheiten 203 und 204 geschaltet. Das heißt, ein Leiter wie beispielsweise Kupferkabel etc., die in den beigefügten Zeichnungen nicht gezeigt ist, verbindet C1 mit C2. Dies ist nur ein Beispiel und die Leitungsführung ist nicht auf diesen Leitungssatz beschränkt. Jeder beliebige Leitungssatz ist akzeptabel, solange den Erfordernisse genügt wird, die folgenden Strompfade zu konfigurieren und den magnetischen Fluß in einem Teil des Strompfads zu detektieren.
  • Im folgenden ist der praktische Satz von geeigneten Leitungen beschrieben, und die praktische Beziehung zwischen dem defekt erzeugten Bereich und dem p-n-Übergang, wo ein OBIC-Strom erzeugt wird, wird im folgenden unter Bezugnahme auf die in 7(a) und 7(b) gezeigten Konfigurationen beschrieben. 7(a) ist eine typische Querschnittsansicht der Struktur des Elements der Inverterschaltung, die durch einen CMOS aufgebaut ist. Dies erklärt ein Beispiel eines in einem zu inspizierenden Chip 301 detektierten Leckdefekts, wie in 6 gezeigt ist. Der Teil der Struktur, der in der Beschreibung nicht vorkommt, ist in 7(a) ausgelassen. Während in 7(a) vier kurzgeschlossene Bereiche gezeigt sind, bedeutet dies nicht, daß diese gleichzeitig auftreten müssen, sondern sie stellen nur vier Fälle von Kurzschlüssen dar. Das heißt, jeder von ihnen oder auch mehrere können auftreten.
  • Als erstes werden die Bauteile beschrieben, die den Inverter-Kreis bilden. Ein Chip-Substrat kann ein p-Typ-Substrat 302 sein. Ein p-Kanal-MOS-Typ-Transistor (im folgenden bezeichnet als PMOS) 331 wird in einer n-Typ-Wanne 303 durch eine n-Typ-Diffussionsschicht gebildet und umfaßt einen p + Diffusionsbereich 304, der eine Source und eine Drain sein kann, ein Gate-Isulierfilm 91, und eine Gate-Elektrode 3101. Ein n-Kanal-MOS-Typ-Transistor (im folgenden bezeichnet als NMOS) 332 umfaßt einen n + Diffusionsbereich 305, der eine Source und eine Drain sein kann, einen Gate-Isolierfilm 92 und eine Gate-Elektrode 3102.
  • Im folgenden ist der Prozeß zum Verbinden von Bauteilen beschrieben, um einen Inverter zu bilden. Ein Eingangsanschluß 311 wird sowohl mit der Gate-Elektrode des NMOS 332 als auch mit der Gate-Elektrode des PMOS 331 verbunden. Ein Ausgabeanschluß 312 wird mit den Drain-Elektroden beider Transistoren verbunden. Die Source des PMOS 331 wird mit der Energiequellenpotentialleitung 1012 verbunden, die in 6 gezeigt ist, und die Source des NMOS 332 wird mit einem Erdungspotentialanschluß 1032 verbunden, der in den beigefügten Zeichnungen nicht gezeigt ist. Das p-Typ-Substrat 302 wird von einem in 7 gezeigten Substratpotentialanschluß 310 zur in 6 gezeigten Leitung 1022 verbunden. Die vier Leckdefekte zeigen die vier oben beschriebenen Fälle von Defekten. Im folgenden wird nun für jeden der Fälle beschrieben, welche Leitungen auf dem Substrat gepaart werden sollen, um die Detektion des Leckdefekts zu ermöglichen.
  • (Fall 1)
  • Eine Leckdefekt 81 tritt auf, wenn die Gate-Elektrode 3101 des PMOS 331 und die n-Typ-Wanne 303 kurzgeschlossen werden, d.h., wenn der Gate-Isolierfilm 91 kurzgeschlossen wird. In diesem Fall umfaßt der Leitungssatz die Leitung, an die der Eingangsanschluß 311 angeschlossen ist (nicht in 6 gezeigt) und die in 6 gezeigte Leitung 1022, an die der Substratpotentialanschluß 310 angeschlossen ist. In diesem Fall, wenn ein Leckdefekt vorliegt, ist der p-n-Übergang 1001 zwischen der n-Typ-Wanne 303 und dem p-Typ-Substrat 302 die Quelle der Erzeugung von OBIG-Strom.
  • (Fall 2)
  • Ein Leckdefekt 82 tritt auf, wenn die Source-Elektrode des PMOS 331 und die n-Typ-Wanne 303 kurzgeschlossen sind. In diesem Fall umfaßt der Leitungssatz die Energiequellenleitung 1012, die in 6 gezeigt ist, und an welche die Source-Elektrode des PMOS 331 angeschlossen ist, sowie die in 6 gezeigte Leitung 1022, an welche der Substratpotentialanschluß 310 angeschlossen ist. D.h., der Fall entspricht dem in 6 gezeigten Fall. In diesem Fall, wenn ein Leckdefekt vorliegt, ist der p-n-Übergang 1001 zwischen der n-Typ-Wanne 303 und dem p-Typ-Substrat 302 die Quelle der Erzeugung von OBIC-Strom.
  • (Fall 3)
  • Ein Leckdefekt 83 tritt auf, wenn die Gate-Elektrode 3102 des NMOS 332 und der n + Diffusionsbereich 305 kurzgeschlossen werden. In diesem Fall umfaßt der Leitungssatz die Leitung, mit der der Eingangsanschluß 311 verbunden ist (in 6 nicht gezeigt) sowie die in 6 gezeigte Leitung 1022, an die der Substratpotentialanschluß 310 angeschlossen ist. In diesem Fall, wenn ein Leckdefekt vorliegt, erzeugt der p-n-Übergang 1003 zwischen dem n + Diffusionsbereich 305 und dem p-Typ-Substrat 302 die Quelle der Erzeugung von OBIC-Strom.
  • (Fall 4)
  • Ein Leckdefekt 84 tritt auf, wenn die Gate-Elektrode 3102 und das p-Typ-Substrat 302 kurzgeschlossen werden, d.h. wenn der Gate-Isolierfilm 92 kurzgeschlossen wird. In diesem Fall umfaßt der Leitungssatz die Leitung (in 6 nicht gezeigt), die dasselbe Potential hat wie der Eingangsanschluß 311, sowie den Erdungspotentialanschluß 1032, der in den beigefügten Zeichnungen nicht gezeigt ist. In diesem Fall, wenn ein Leckdefekt vorliegt, ist der p-n-Übergang 1003 zwischen dem n + Diffusionsbereich 305 und dem p-Typ-Substrat 302 die Quelle der Erzeugung von OBIC-Strom
  • In dem tatsächlichen CMOS-Gerät können zusätzlich zu dem oben beschriebenen grundlegenden Schaltungsaufbau komplizierte Verbindungen eingerichtet werden, wie beispielsweise die Verbindung der n-Typ-Wanne mit dem Energiequellenpotenti al, wie es im folgenden Beispiel gezeigt ist. Um die Beschreibung zu vereinfachen sind nur jene Strukturen gezeigt, die in der Beschreibung vorkommen, aber die Verwendung des Laser-SQUID ist nicht auf die oben bezeichneten Fälle beschränkt.
  • Im folgenden wird der Fall eines Widerstandserhöhungsdefekts beschrieben. 7(b) zeigt ein Beispiel eines Falls, bei dem ein Widerstandserhöhungsdefekt im zu analysierenden Chip 301 ausgetreten ist, der in 6 gezeigt ist. 7(b) ist eine typische Querschnittsansicht der Struktur der Bauteile in der Inverterschaltung, die durch einen CMOS aufgebaut ist. Da der Grundaufbau der gleiche ist wie im Fall, der in 7(a) gezeigt ist, wurden die Strukturen, die mit der folgenden Beschreibung nicht in Bezug stehen ausgelassen. Er unterscheidet sich von dem in 7(a) gezeigten Fall nur darin, daß ein n + Diffusionsbereich 307 in der n-Typ-Wanne 303 vorgesehen ist. Der n + Diffusionsbereich 307 ist mit der Energiequellenleitung 1012 verbunden. Der Defekt zeigt Widerstandserhöhungsdefekte 281 und 282 an. Der Defekt entspricht allen Widerstandserhöhungsdefekten im Strompfad zwischen der Elektrode des n + Diffusionsbereichs 307 und der Energiequellenleitung 1012. In diesem Fall sind die in 6 gezeigte Energiequellenleitung 1012 und die Leitung 1022, die an den in 6 gezeigten Substratpotentialanschluß 310 angeschlossen ist, gepaart. D.h., dieser Fall entspricht dem Fall, der in 6 gezeigt ist. In diesem Fall, wenn Widerstandserhöhungsdefekte 281 und 282 auftreten, ist der OBIC-Strom, der fließt, wenn ein Laserstrahl auf den p-n-Übergang 1001 zwischen der n-Typ-Wanne 303 und dem p-Typ-Substrat 302 eingestrahlt wird, deutlich stärker reduziert als der Strom falls kein Defekt vorliegt, oder er fließt überhaupt nicht.
  • Gemäß des vorliegenden Ausführungsbeispiels sind wie im ersten Ausführungsbeispiel und wie in 6 gezeigt zwei Stromaufnahmeeinheiten 203 und 204 vorgesehen. Die Positionen der Stromaufnahmeeinheiten 203 und 204 sind die Punkte, die folgende Bedingungen erfüllen. Ggf. ist es erforderlich, einen Punkt durch Try-and-Error auszuwählen, da in Abhängigkeit vom Punkt und Typ des o.g. Defekts verschiedene Sätze existieren, und möglicherweise existieren keine korrekten Informationen über die Leitungsführung auf dem Schaltungssubstrat 401. Unabhängig davon, ob sie aufgrund korrekter Informationen oder mittels Try-and-Error ausgewählt werden, müssen folgende Bedingungen erfüllt werden.
  • D.h., es ist erforderlich, einen Strompfad zu erzeugen, indem die Stromaufnahmeeinheiten 203 und 204 kurzgeschlossen werden, d.h. zwischen C1 und C2 mittels eines Leiters wie beispielsweise Kupferdrähte etc., und durch Unterdrückung der Erzeugung von neuem magnetischem Fluß als Ergebnis des Kurzschlusses, was den magnetischen Fluß in dem zu untersuchenden Pfad schwächt. Dies ist gleich wie beim ersten Ausführungsbeispiel. Der Unterschied zum ersten Ausführungsbeispiel besteht in einem Bereich, in dem magnetischer Fluß detektiert wird. Wie im ersten Ausführungsbeispiel wird es akzeptiert, wenn der durch den Strompfad im Chip erzeugte magnetische Fluß detektiert werden kann. Wenn allerdings eine lange Substratleitung auf dem Schaltungssubstrat 401 im Strompfad existiert und magnetischen Fluß erzeugt, dann ist dieser größer und übersteigt die Empfindlichkeit. 6 zeigt eine zu messende Substratleitung 402, den dort erzeugten magnetischen Fluß 11, sowie das SQUID-Flußmeßgerät 12 zur Detektion des magnetischen Flusses. Aus der oben gegebenen Beschreibung wird klar, daß, falls es möglich ist die Stromspannung zwischen zwei Anschlüssen des zu analysierenden Chips in einer normalen elektrischen Untersuchung im voraus zu messen, daß dann der OBIG-Strom beobachtet werden kann, indem ein Satz ausgewählt wird, der die Eigenschaften des p-n-Übergangs aufweist. Zusätzlich besteht, wenn ein magnetisches Feld detektiert werden kann, das von einem Strompfad im Chip erzeugt wurde, ein Verfahren zur Erzielung eines unmittelbaren Effekts darin, die größtmögliche Anzahl von Pins kurzzuschließen.
  • Im folgenden werden die Abläufe des zweiten Ausführungsbeispiels durch geeignete Bezugnahme auf 6, 7, 13 und 14 gemäß des in 8 gezeigten Ablaufdiagramms beschrieben. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel werden die Details der oben beschriebenen Punkte zur Verständlichkeit des Ablaufs ausgelassen. Zuerst wird, wie oben beschrieben, der Pfad zwischen den Stromaufnahmeeinheiten 203 und 204 auf dem Schaltungssubstrat 401 durch einen Leiter wie beispielsweise Kupferleitungen etc., der in den beigefügten Zeichnungen nicht gezeigt ist, kurzgeschlossen. In einigen Fällen kann ein unmittelbarer Effekt nicht dadurch erzielt werden, daß die Leitungen für einen Kurzschluß ausgewählt werden, sondern dadurch, daß die größtmögliche Anzahl von Leitungen kurzgeschlossen wird. Dann wird in den Substratleitungen auf dem Schaltungssubstrat 401, das im Strompfad enthalten ist, ein Bereich mit einer langen geraden Leitung, mit mehr erzeugtem magnetischem Fluß, und mit einem Detektor in der Nähe ausgewählt, und das SQUID-Flußmeßgerät 12 kann daran befestigt werden. Falls nötig kann das SQUID-Flußmeßgerät 12 nahe am Chip 301 befestigt werden. Dann wird der Laserstrahl 2 eingestrahlt und der Brennpunkt des Laserstrahls 2 wird auf die Vorderfläche des Chips 301 gesetzt. Falls wie im vorliegenden Ausführungsbeispiel die Rückseite des Chips 301 belichtet wird, dann wird der Laserstrahl 2 von der Rückseite des Chips 301 eingestrahlt und der Brennpunkt wird auf die Vorderseite gesetzt.
  • Dann wird der Laserstrahl 2 bewegt, um das Scannen des Chips 301 zu starten. Falls das SQUID-Flußmeßgerät 12 um den Chip 301 befestigt wird, wird das gesamte Schaltungssubstrat gescannt. Falls es wirksam ist, ist es offensichtlich, daß nur der Strompfad, der im Inneren des Chips gebildet ist, effizient arbeiten kann. Gleichzeitig mit dem Scannen des Chips 301 durch den Laserstrahl werden die Prozesse der Detektion von magnetischem Fluß und Darstellung des detektierten magnetischen Flusses gestartet. Falls mit dem detektierten magnetischen Fluß kein ausreichendes Signal-Rausch-Verhältnis erreicht werden kann, dann moduliert das Modulationsgerät 52 die Intensität des Laserstrahls und der Lock-in-Verstärker 55 verstärkt das Signal, wodurch das Signal-Rausch-Verhältnis wie im ersten Ausführungsbeispiel deutlich verbessert wird. Die Anzeigeposition des detektierten magnetischen Flusses entspricht der Laserstrahl-Bestrahlungsposition auf dem Chip 301 und das reflektierte Licht des Laserstrahls wird mittels einer Fotodiode detektiert, die mit dem angezeigten Bild assoziiert ist (Laserscan-Bild), wodurch wie oben beschrieben, eine OBIC-Strom-Erzeugungsposition erhalten wird. Zur Sichtbarmachung der OBIC-Strom-Erzeugungsposition kann das Bild gemäß der vorliegenden Erfindung, wie oben beschrieben, mit dem Laserscan-Bild überlappt und angezeigt werden.
  • Dadurch, daß man die OBIG-Strom-Erzeugungsposition in einer Chip-Einheit erkennt, kann ein defekter Chip detektiert werden und nützliche Informationen über den Austausch von Chips können erhalten werden. Auf diese Weise können die Kosten gegenüber dem Fall reduziert werden, bei dem das gesamte Board verworfen wird. Des weiteren ist dies in Hinsicht einer effizienten Nutzung von Ressourcen effizient. Zudem kann durch Erkennung der genauen Position im Inneren eines Chips eine Defekt- und Fehleranalyse durchgeführt werden, um dem Chiphersteller Informationen zur Verbesserung der Produktion oder des Designs zu geben. Auch können die Probleme beim Installationsverfahren erkannt werden, wodurch möglicherweise der Installationsprozeß verbessert wird.
  • Die räumliche Auflösung eines Bilds gemäß der vorliegenden Erfindung und eines Laserscan-Bilds ist, wie oben beschrieben, ungefähr der Strahldurchmesser eines Laserstrahls. Wie oben erwähnt, ist es technologisch nicht schwierig, den Strahldurchmesser eines Laserstrahls bis zum Beugungslimit zu erhöhen, das von der Wellenlänge des Laserlichts und dem numerischen Blendenwert des Objektivs abhängt. Da im vorliegenden Ausführungsbeispiel eine Untersuchung von der Rückseite aus durchgeführt wird, unterscheidet sich die Wellenlänge von jener im oben erwähnten Fall. Wird beispielsweise der YAG-Laser mit einer Wellenlänge von 1,064 nm verwendet und ist der numerische Blendenwert des Objektivs gleich 0.80, dann beträgt das Beugungslimit ungefähr 810 nm. Mit dieser Präzision kann eine OBIC-Strom-Erzeugungsquelle bestimmt werden.
  • Es ist nicht einfach, wie oben beschrieben die Beziehung zwischen der Existenz eines Defekts und der Existenz eines erzeugten OBIG-Stroms zu erhalten. Deshalb kann, wie beim ersten Ausführungsbeispiel, die Position eines Defekts identifiziert werden, indem ein Vergleich mit einem im voraus er haltenen Laserscan-SQUID-Bild für ein gutes Produkt, einem Laserscan-SQUID-Bild in einem Normalzustand, oder einem von diesem aus erzielten Standard durchgeführt wird. Zum leichteren Vergleich kann ein Differenzbild erzeugt werden, wie es im letzten Schritt des Ablaufs gezeigt ist.
  • Nun wird das dritte Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung detailliert beschrieben mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen.
  • Das dritte Ausführungsbeispiel bezieht sich auf den Fall, bei dem ein Defekt auf einem Chip unter Verwendung eines TEG detektiert wird. Verwendet man einen TEG, so kann eine Konfiguration frei bestimmt werden. Aus diesem Grund ist das vorliegende Ausführungsbeispiel variabel. Hier werden typische Beispiele gezeigt, aber es ist offensichtlich, daß die vorliegende Erfindung nicht auf diese Beispiele beschränkt ist.
  • 9 ist eine typische Ansicht, die den grundsätzlichen Aufbau des dritten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung zeigt. D.h.,. 9(a) ist eine Draufsicht und 9(b) ist eine vergrößerte Draufsicht des in 9(a) gezeigten Bereichs P. Die 10 und 11 zeigen Beispiele für den Aufbau des zu analysierenden TEG-Blocks, der in 9 gezeigt ist.
  • Der gesamte Aufbau wird zuerst mit Bezug zu 9 beschrieben. In der Beschreibung wird ein Beispiel eines Aufbaus eines zu analysierenden TEG-Blocks beschrieben, indem entsprechend auf die 10 und 11 verwiesen wird. Die zu analysierenden TEG-Blöcke 6041 bis 6045 werden so bereitgestellt, daß alle von mehreren Bonding-Pads 602 umgeben werden. Der Laserstrahl 2 kann sowohl von der Vorderseite als auch von der Rückseite des Chips eintreten. Wird der Laserstrahl von der Rückseite eingestrahlt und das SQUID-Flußmeßgerät 12 auf der Vorderseite platziert, so ermöglicht dies einen Strompfad, der nahe am SQUID-Flußmeßgerät 12 liegt, wodurch ein größerer magnetischer Fluß erzeugt wird. In diesem Fall ist es allerdings erforderlich, einen Laserstrahl mit einer längeren Wellenlänge zu verwenden, was Nachteile in der räumlichen Auflösung mit sich bringt.
  • Gemäß des vorliegenden Ausführungsbeispiels werden Stromaufnahmeeinheiten, die im ersten und zweiten Ausführungsbeispiel notwendig waren, nicht benötigt. D.h., eine Leitung 603 für einen erzeugten Strompfad zur Verbindung der beiden Enden des zu analysierenden TEG-Blocks wird im voraus erzeugt, um ein Bonding-Pad zu umfassen. Statt beide Enden des zu analysierenden TEG-Blocks nur mit Leitungen zu verbinden, kann auch ein Schaltkreis zur Verbindung einer Kapazität und eines Widerstands in Reihe mit dem zu analysierenden TEG-Block gebildet werden. In der folgenden Beschreibung wird ein Fall beschrieben, bei dem ein Strompfad zur Verbindung von p-n-Übergängen nur mit Leitungen gebildet wird. Die vorliegende Erfindung ist allerdings nicht auf diese Anwendung beschränkt. Dieser Strompfad wird für jeden zu analysierenden TEG-Block erzeugt. Er läuft an einem weiteren zu analysierenden TEG-Block vorbei. Da die Breite der Leitungen auf Grundlage der Verfahrenspräzision minimiert werden kann, wird nicht viel Platz verbraucht. Dies ist in 9(b) gezeigt. Beide Enden des zu analysierenden TEG-Blocks 6043 sind durch die Leitung 6033 für einen erzeugten Strompfad verbunden. Weitere Leitungen 6031, 6032, 6034 und 6035 für einen erzeugten Strompfad führen an TEG-Block 6043 vorbei. Die Leitungen 603 für einen erzeugten Strompfad stellen alle der Leitungen 6031 bis 6035 für einen erzeugten Strompfad dar. Da der durch den Strompfad erzeugte magnetische Fluß überall um den Chip herum erzeugt wird, kann das SQUID-Flußmeßgerät 12 beliebig um den Chip herum plaziert werden.
  • Ein Beispiel des Aufbaus eines zu analysierenden TEG-Blocks wird nun unter Bezugnahme auf die 10 und 11 beschrieben. 10 zeigt den Aufbau des TEG-Blocks zur Detektion eines Leckdefekts. D.h., 10(a) ist eine Draufsicht und 10(b) ist eine Querschnittsansicht entlang X-X', wie in 10(a) gezeigt. 11 zeigt den Aufbau des TEG-Blocks der zur Detektion eines Unterbrechungsdefekts vorgesehen ist. D.h., 11(a) ist eine Draufsicht und 11(b) ist eine Querschnittsansicht entlang der in 11(a) gezeigten Linie Y-Y'. Die Struktur, die mit der Beschreibung nicht in Bezug steht, wird ausgelassen.
  • Im folgenden wird der Fall eines Leckdefekts unter Bezugnahme auf 10 beschrieben. Das p-Typ-Substrat 302 umfaßt einen Feldoxidfilm 350 und die n-Typ-wanne 303. Einheiten bis zu einer Gate-Elektrode 3103 des p-Kanal-MOS-Transistors werden in der n-Typ-Wanne 303 geformt. Ein Gate-Isolationsfilm 93 wird über der gesamten Oberfläche der n-Typ-Wanne 303 bereitgestellt. Die Gate-Elektrode 3103 durchläuft das Zentrum der Oberfläche der n-Typ-Wanne 303 und ist mit einem Ende der Leitung 6031 für einen erzeugten Strompfad verbunden. Der mit dem p-Typ-Substrat 302 zu verbindende p + Diffusionsbereich 306 wird mit dem anderen Ende der Leitung 6031 verbunden, so daß ein erzeugter Strompfad durch die p + Diffusionsbereich-Aufnahmeelektrode 3066 läuft. Die Leitung 6031 für einen erzeugten Strompfad zur Verbindung der Gate-Elektrode 3103 mit der p + Diffusionsbereich-Aufnahmeelektrode 3066 umgibt den Chip zwischen dem Bonding-Pad 602 und dem Endbereich des Chips, wie in 9 gezeigt. Nur wenn ein in 10 gezeigter Leckdefekt 85 die Gate-Elektrode 3103 und die n-Typ-Wanne 303 kurzschließt, wird ein Strompfad durch den p-n-Übergang 1005 konfiguriert zwischen der n-Typ-Wanne 303 und dem p-Typ-Substrat 302 und ein OBIC-Strom fließt wenn ein Laserstrahl auf einen p-n-Übergang 1005 gestrahlt wird. Auf diese Weise kann der Leckdefekt 85 detektiert werden.
  • Im folgenden wird nun ein Widerstandserhöhungsdefekt unter Bezugnahme auf 11 beschrieben. Eine zu inspizierende innere Leitung 701 eines TEG-Blocks 6042, der zur Detektion eines Widerstandserhöhungsdefekts vorgesehen ist, wird mit beiden Enden eines p-n-Übergangs 1283 durch die p + Diffusionsbereich-Aufnahmeelektrode 3066 und eine n + Diffusionsbereich-Aufnahmeelektrode 3077 verbunden. Auf diese Weise schließt die zu inspizierende innere Leitung 701 beide Enden des p-n-Übergangs 1283 kurz. Des weiteren wird parallel zu der zu inspizierenden inneren Leitung 701 die Leitung 6032 für einen den Chip umfassenden erzeugten Strompfad mit beiden Enden des p-n-Übergangs 1283 verbunden (siehe auch 9(a)) Mit dem oben beschriebenen Aufbau fließt ein OBIC-Strom, der durch den p-n-Übergang 1283 durch Bestrahlung mit einem Laserstrahl erzeugt wird, entlang der Leitung 6032 für einen erzeugten Strompfad, wenn ein Widerstandserhöhungsdefekt 283 auftritt, und der durch den Strom erzeugte magnetische Fluß wird mit dem SQUID-Flußmeßgerät 12 detektiert (9(a)) Wenn der Widerstandserhöhungsdefekt 283 nicht existiert, so fließt ein derartiger OBIC-Strom hauptsächlich durch die zu inspizierende innere Leitung 701 mit einem kleinen Widerstand und nur ein kleiner Strom fließt durch die Leitung 6032 für einen erzeugten Strompfad mit vergleichsweise großem Widerstand. Da der durch die Leitung 6032 für einen erzeugten Strompfad fließende Strom zunimmt wenn der Widerstandserhöhungsdefekt 283 existiert, ist der detektierte magnetische Fluß stark davon abhängig, ob ein Defekt existiert oder nicht. Deshalb kann bestimmt werden, ob ein Widerstandserhöhungsdefekt existiert.
  • Die Abläufe entsprechend des dritten Ausführungsbeispiels werden nun entsprechend des in 12 gezeigten Ablaufdiagramms und unter Bezugnahme auf die 9, 10 und 11 beschrieben. Die Details der oben beschriebenen Punkte werden hier aus Gründen der Verständlichkeit des gesamten Ablaufs ausgelassen.
  • Als erstes wird das SQUID-Flußmeßgerät 12 auf der Leitung 603 für einen erzeugten Strompfad auf dem Chip 601 mittels der zweiten Befestigungsmittel befestigt, die in den beigefügten Zeichnungen nicht gezeigt sind. Die Position, in der das SQUID-Flußmeßgerät 12 befestigt wird, ist jene Position, in welcher der detektierte magnetische Fluß den größtmöglichen Wert anzeigt. Diese Position wird dadurch erhalten, daß es in der Richtung vertikal zur Leitung 603 für einen erzeugten Strompfad ungefähr um die Distanz h zwischen der Chipoberfläche und der Magnetfluß-Detektionsfläche des SQUID-Flußmeßgeräts verschoben wird. Die korrekte Position wird beispielsweise dadurch bestimmt, daß der Bereich durch Verwendung einer durch den FIB unterbrochene Probe gemessen wird, der dem Widerstandserhöhungsdefekt 283 der zu inspizierenden inneren Leitung 701 entspricht, die in 11 gezeigt ist.
  • Dann wird der Laserstrahl 2 eingestrahlt und der Brennpunkt des Laserstrahls wird auf die Vorderfläche des Chips 601 gesetzt. Wenn der Laserstrahl sowohl von der Vorder- als auch von der Rückseite des Chips 601 eingestrahlt werden kann, so wird der Laserstrahl von der Rückseite eingestrahlt und der Brennpunkt wird auf die Rückseite gesetzt. Dies ist hinsichtlich der Intensität des detektierten magnetischen Flusses vorteilhaft. Andererseits ist hinsichtlich der räumlichen Auflösung eine Einstrahlung auf die Vorderseite vorteilhaft, da die Wellenlänge des Laserstrahls 2 dann kürzer sein kann.
  • Dann wird das Scannen mit dem Laserstrahl 2 gestartet. Der Chip 601 kann bewegt werden. In diesem Fall ist es allerdings erforderlich, die Relativposition zwischen dem SQUID-Flußmeßgerät 12 und dem Chip 601 festzuhalten. Normalerweise ist es einfacher, den Laserstrahl 2 zu bewegen. Allerdings kann der Laserstrahl 2 nicht leicht bewegt werden, wenn der Scan-Bereich groß ist. Deshalb ist es möglicherweise einfacher, den Chip 601 zu bewegen. Das Relativ-Scannen des Chips 601 durch den Laserstrahl 2 wird auf der zu analysierenden TEG-Block-Einheit durchgeführt, unabhängig davon, ob der Laserstrahl 2 oder der Chip 601 bewegt wird. Deshalb ist dies effizienter als das Verfahren gemäß des ersten und zweiten Ausführungsbeispiels. Wenn das Scannen durch den Laserstrahl 2 durchgeführt wird, wird magnetischer Fluß detektiert und dargestellt. Wenn ein ausreichendes Signal-Rausch-Verhältnis mit dem detektierten Fluß nicht erzielt werden kann, so wird der Laserstrahl 2 durch das Modulationsgerät 52 moduliert, wie es in 14 gezeigt ist, und das Signal wird durch den Lock-in-Verstärker 55 verstärkt, wodurch wie im ersten und zweiten Ausführungsbeispiel das Signal-Rausch-Verhältnis deutlich verbessert wird.
  • Eine Anzeigeposition für detektierten magnetischen Fluß entspricht der Position auf dem Chip 601, die mit dem Laserstrahl bestrahlt wird und das reflektierte Licht des Laserstrahls wird durch die Fotodiode detektiert und mit dem dargestellten Bild assoziiert (Laserscan-Bild). So kann die OBIC-Strom-Erzeugungsposition wie im ersten und zweiten Ausführungsbeispiel erhalten werden.
  • Zur Sichtbarmachung der OBIC-Strom-Erzeugungsposition wird das Laserscan-SQUID-Bild wie im ersten und zweiten Ausführungsbeispiel mit dem Laserscan-Bild überlappt und dargestellt. Mit dem Aufbau, bei dem ein Fehlermodus und Mechanismus für jeden TEG-Block beschränkt ist, wird ein OBIG-Strom-Erzeugungsblock in einer TEG-Block-Einheit erkannt, um die Informationen über einen defekten Modus oder Mechanismus ohne physikalische Analyse zu erhalten. Durch eine statistische Analyse des Ergebnisses in einer Chipeinheit oder einer Wafer-Einheit können die effektiven Einheiten der Gruppe und des Wafers erhalten werden, ohne die Verfahrensschritte bis zum letzten Schritt durchzuführen.
  • Des weiteren können effektive Informationen auch durch einen Vergleich mit einem im voraus gewonnenen Laserscan-SQUID-Bild eines guten Produkts oder mit einem Laserscan-SQUID-Bild entsprechend der Beschreibung im ersten und zweiten Ausführungsbeispiel gewonnen werden. Eine detaillierte Beschreibung wird hier nicht gegeben. Allerdings ist das vorliegende Ausführungsbeispiel gegenüber den anderen Ausführungsbeispielen insofern vorteilhaft, daß ein TEG derart ausgelegt sein kann, daß der Vergleich mit einem Bild in einem Normalzustand oder mit dem Laserscan-SQUID-Bild eines guten Produkts nicht erforderlich ist.
  • Wie oben beschrieben können gemäß der vorliegenden Erfindung ein elektrisch aktiver Defekt, der einen Defekt und einen Fehler verursacht, wie beispielsweise einen Widerstandserhöhungsdefekt umfassend eine Unterbrechung und ein Leck umfassend einen Kurzschluß zerstörungsfrei und berührungslos detektiert werden, sowie ohne daß darauf gewartet werden muß, daß ein Bonding-Pad gebildet ist. Deshalb kann in einer Phase während dem Halbleiter-Chip-Vorverarbeitungsschritt eine komplett berührungslose und zerstörungsfreie Inspektion eines elektrisch aktiven Defekts durchgeführt werden und eine geeignete Maßnahme hinsichtlich der Ausbeute und Zuverlässigkeit eines Produkts kann erhalten werden.
  • Des weiteren kann nach der Bildung eines Bonding-Pads ein Defekt zerstörungsfrei und berührungslos detektiert werden, ohne die Kombination elektrischer Verbindungen in Betracht ziehen zu müssen, indem einfache Vorbereitungen getroffen werden, wie beispielsweise das Bedecken eines Chips mit einem dünnen Goldfilm, das Applizieren von Silbertaste auf dem Chip, oder das Anschließen eines Sockels, wobei alle Pins durch Verlötung kurzgeschlossen sind, etc. Als Ergebnis kann nach der Vorverarbeitung eine effizientere Inspektion durchgeführt werden als mit dem konventionellen Verfahren.
  • Zudem kann ohne Wechselwirkung mit anderen Geräten oder Bauteilen auf dem installierten Schaltungssubstrat ein Defekt eines Zielchips zerstörungsfrei und berührungslos detektiert werden. Deshalb kann auf einem gekapselten Chip im Vergleich zum konventionellen Verfahren eine effizientere Inspektion durchgeführt werden.
  • Obwohl die Erfindung unter Bezugnahme auf spezielle Ausführungsbeispiele beschrieben wurde, ist diese Beschreibung in keinster Weise als abgeschlossen oder beschränkend aufzufassen. Durch die Bezugnahme auf die Beschreibung der Erfindung sind dem Fachmann verschiedenste Abwandlungen der offenbarten Ausführungsbeispiele ersichtlich. Die beigefügten Ansprüche sind deshalb so zu erachten, daß sie sämtliche Abwandlungen und Ausführungsbeispiele umfassen, die innerhalb des Schutzbereichs der Erfindung liegen, wie er durch den Gegenstand der beigefügten Ansprüche definiert ist.

Claims (18)

  1. Zerstörungsfreies Inspektionsverfahren, das aufweist: einen ersten Schritt, bei dem Laserlicht erzeugt (51, 53) wird, dessen Wellenlänge von 300nm bis 1,200nm reicht, sowie ein Laserstrahl (2), der auf einen vorbestimmten Strahldurchmesser konvergiert; einen zweiten Schritt, bei dem ein vorbestimmter Strompfad zur Übertragung eines OBIG-Stroms, Optical Beam Induced Current bzw. durch Lichtstrahlung erzeugter Strom, konfiguriert wird, der durch ein OBIG-Phänomen erzeugt wird, wenn der Laserstrahl (2) auf einen p-n-Übergang (1) und die Umgebung des p-n-Übergangs (1) gestrahlt wird, die in einen zu inspizierenden Halbleiterchip gebildet ist; einen dritten Schritt, bei dem ein vorbestimmter Bereich des Halbleiterchips gescannt wird, während mit dem Laserstrahl (2) eingestrahlt wird; einen vierten Schritt, bei dem der OBIC-Strom detektiert wird, der an jedem im dritten Schritt gescannten Bestrahlungspunkt durch den Laserstrahl erzeugt wird; dadurch gekennzeichnet, daß dieser vorbestimmte Strompfad durch elektrische Verbindungsmittel gebildet wird, die einen leitenden Film (101,111,151,210,212,603) umfassen, der auf eine obere Fläche des Halbleiterchips gebildet ist, daß die Detektierung des OBIC-Stroms im vierten Schritt basierend auf Magnetflußdetektierungsmitteln (12) durchgeführt wird, die magnetischen Fluß (11) detektieren, der durch den durch den Strompfad fließenden OBIC-Strom (6) erzeugt wird, sowie dadurch, daß das Verfahren desweiteren einen fünften Schritt aufweist, bei dem, basierend auf dem im vierten Schritt detektierten magnetischen Fluß (11), bestimmt wird, ob im Strompfad, der den Bestrahlungspunkt des Halbleiterchips umfaßt, ein Widerstandserhöhungsdefekt (28) vorliegt, der einen Unterbrechungsdefekt umfassen kann, oder ein Leckdefekt (8), der einen Kurzschlußdefekt umfassen kann.
  2. Zerstörungsfreies Inspektionsverfahren nach Anspruch 1, bei dem der Strompfad ein CR-Verzögerungsglied (660,670), das eine Kapazität C (660) umfassend eine parasitäre Kapazität, sowie einen Widerstand R (670) umfassend einen parasitären Widerstand, aufweist.
  3. Zerstörungsfreies Inspektionsverfahren nach Anspruch 1, bei dem im fünften Schritt bestimmt wird, daß im Strompfad, der den Bestrahlungspunkt des Halbleiterchips umfaßt, ein Leckdefekt (8) vorliegt, der einen Kurzschlußdefekt umfassen kann, wenn der im vierten Schritt detektierte magnetische Fluß (11) gleich oder größer ist als ein vorbestimmter Standardwert am Bestrahlungspunkt, an dem in einem guten Produkt oder in einem Normalzustand kein Strompfad für den OBIG-Strom (6) konfiguriert ist.
  4. Zerstörungsfreies Inspektionsverfahren nach Anspruch 1, bei dem im fünften Schritt bestimmt wird, daß im Strompfad, der den Bestrahlungspunkt des Halbleiterchips umfaßt, ein Widerstandserhöhungsdefekt (28) vorliegt, der einen Unterbrechungsdefekt umfassen kann, wenn der im vierten Schritt detektierte magnetische Fluß (11) kleiner ist als ein vorbestimmter Standardwert am Bestrahlungspunkt, an dem in einem guten Produkt oder in einem Normalzustand ein Strompfad für den OBIC-Strom (6) konfiguriert ist.
  5. Zerstörungsfreies Inspektionsverfahren nach Anspruch 1, das desweiteren umfaßt einen Schritt, bei dem der Laserstrahl (2) den Halbleiterchip scannt, wobei die Ralativpositionsbeziehung zwischen einem Bestrahlungspunkt, an dem der Laserstrahl am stärksten eingeschränkt ist, und den Magnetflußdetektionsmitteln (12) zum Detektieren des magnetischen Flusses (11) festliegt.
  6. Zerstörungsfreies Inspektionsverfahren nach Anspruch 1, das desweiteren umfaßt einen Schritt, bei dem zwischen den Magnetflußdetektierungsmitteln (11) und einem Halbleiterchip relativ-gescannt wird, wobei der Laserstrahl und der Halbleiterchip relativ zueinander feststehend sind.
  7. Zerstörungsfreies Inspektionsverfahren nach Anspruch 1, bei dem die elektrischen Verbindungsmittel (600,660,670) einen ersten Endabschnitt (201) mit einem zweiten Endabschnitt (202) verbinden, wobei der erste Endabschnitt (201) für einen leitenden Film (101) vorgesehen ist, der auf die gesamte obere Fläche eines Substrats appliziert ist, auf dem ein p-n-Übergang eines Halbleiterchips gebildet ist, und wobei der zweite Endabschnitt (202) als ein Aufnahmeabschnitt für OBIC-Strom auf einer der oberen Fläche des Substrats gegenüberliegenden umgekehrten Fläche vorgesehen ist.
  8. Zerstörungsfreies Inspektionsverfahren nach Anspruch 7, bei dem der zweite Endabschnitt (202) in einem Bereich vorgesehen ist, die den ersten Endabschnitt (201) nicht umfaßt und durch eine Bereichstrennlinie halbiert wird, die senkrecht zu einer Linie steht, die durch einen zentralen Punkt einer Ebene des Substrats läuft, und den zentralen Punkt mit dem ersten Endpunkt verbindet.
  9. Zerstörungsfreies Inspektionsverfahren nach Anspruch 1, bei dem der leitende Film (210,212) während eines Produktionsverfahrens auf der gesamten oberen Fläche des Substrats des Halbleiterchips gebildet wird.
  10. Zerstörungsfreies Inspektionsverfahren nach Anspruch 1, bei dem der zu inspizierende Halbleiterchip ein Wafer ist und der Strompfad des OBIG-Stroms (6) so konfiguriert ist, daß er den Halbleiterchip und einen Prober umfaßt.
  11. Zerstörungsfreies Inspektionsverfahren nach Anspruch 1, bei dem der zu inspizierende Halbleiterchip einen Zielbereich und den Strompfad vollständig im Halbleiterchip umfaßt.
  12. Zerstörungsfreies Inspektionsverfahren nach Anspruch 1, bei dem ein zu inspizierender Halbleiterchip (601) mit einem Bonding-Feld (602} versehen ist, und der Strompfad, welcher der auf einer oberen Fläche des Halbleiterchips gebildete leitende Film (603) ist, den Halbleiterchip zwischen dem Bonding-Feld und einem Randabschnitt des Halbleiterchips umläuft.
  13. Zerstörungsfreies Inspektionsverfahren nach Anspruch 1, bei dem das Magnetflußdetektionsmittel (12) aus einem SQUID aufgebaut ist.
  14. Zerstörungsfreies Inspektionsverfahren nach Anspruch 13, bei dem der SQUID ein DC-QUID vom Hochtemperatursupraleitungstyp ist.
  15. Zerstörungsfreies Inspektionsverfahren nach Anspruch 13, das desweiteren umfaßt einen sechsten Schritt, bei dem Intensitätsdaten oder Farbdaten erzeugt werden, die dem megnetischem Fluß (11) an den im vierten Schritt detektierten Bestrahlungspunkten entsprechen, und bei dem diese Daten zusammen mit Koordinatendaten von jedem Bestrahlungspunkt in Speichermitteln (57) gespeichert werden; und einen siebten Schritt, bei dem ein Bild eines vorbestimmten Bereichs des Halbleiterchips dargestellt wird, gemäß den Intensitätsdaten oder den Farbdaten, die den jeweiligen Bestrahlungspunkten entsprechen.
  16. Zerstörungsfreies Inspektionsverfahren nach Anspruch 15, das desweiteren umfaßt einen achten Schritt, bei dem den Intensitätsdaten oder Farbdaten entsprechende Differenzbilddaten, erste Bilddaten eines ersten Halbleiterchips und zweite Bilddaten eines zweiten Halbleiterchips, welche die Koordinatendaten des Bestrahlungspunkts umfassen, erzeugt und gespeichert werden; und ein neunter Schritt, bei dem die Differenzbilddaten dargestellt werden.
  17. Zerstörungsfreies Inspektionsverfahren nach Anspruch 16, bei dem der erste Halbleiterchip und der zweite Halbleiterchip zwei unabhängige Chips sind, welche die gleiche Konfiguration aufweisen, wobei mindestens einer von ihnen ein guter Chip ist, und wobei deren vorbestimmte Bereiche, die durch den bestrahlenden Laserstrahl gescannt werden, die gleiche Konfiguration aufweisen.
  18. Zerstörungsfreies Inspektionsverfahren nach Anspruch 16, bei dem der erste Halbleiterchip für einen Halbleiter steht, dessen elektrischer Zustand einer der vorbestimmten Bereiche ein Normalzustand ist, und der zweite Halbleiterchip für den Halbleiter steht, dessen elektrischer Zustand einer der vorbestimmten Bereiche ein Inspektionszustand ist.
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