JPH0222572A - 集積回路の配線検査法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は、集積回路（以下ＩＣと称する）の配線検査
法に関し、特に断線個所検出法の改良に関するものであ
る。

［発明の概要］ この発明は、ＩＣチップの上面にその配線層をおおうよ
うに液晶膜を形成すると共に該配線層にパルス状の電圧
信号を印加し、電界効果による液晶物質の分子軸の傾き
を反映した濃淡の祿返しパターンを光学顕微鏡等で観察
することにより断線個所を簡単且つ確実に検出可能とし
たものである。

［従来の技術］ 従来、ＬＳＩ　（大規模集積回路）等のＩＣの故障を解
析する方法としては、ストロボ走査型電子顕微鏡を用い
るものなどいくつか提案されているが、高価な装置を用
いないで済む簡便さから液晶の複屈折効果を利用して配
線電位状態を可視化する（具体的には配線層のうち高電
位状態にある個所を光学的に観察する）方法が注目され
ている。

この可視化する方法にあっては、ＩＣチップの上面に液
晶を介してカバーガラスを設け、配向処理により液晶を
垂直配向させる。そして、配線層にパルス電圧を印加し
てその電界効果により液晶に複屈折を起こさせるが、こ
のときの印加電圧をＩＣの通常使用電圧より高くするか
又は配線層をおおう保護膜を予め薄くすべくエッチして
おかなければ液晶物質の分子軸を傾けることができず、
可視化できなかった。そこで、保護膜エツチングを要せ
ず、しかもＩＣの通常使用電圧以下の電圧で可視化する
方法として、約１０［Ｈｚｌと約１　［ＫＨｚｌとの２
つのパルス電圧を重畳して印加することが提案されてい
る（例えば第１５回日科技連信頼性・保全性シンポジウ
ム資料、昭和６０年５月、第２４３〜２４６頁参照）。

［発明が解決しようとする課題］ 上記した従来技術によると、パルス電圧の重畳的印加に
より保護膜エツチングなしで低電圧化を達成したとして
も、カバーガラス設置処理及び配向処理は不可欠であり
、特に配向処理は１時間程度の加熱処理を要する。この
ため、解析試料の作製に相当の時間と労力が必要であっ
て、簡単且つ迅速に故障解析を行なうのが困難であった
。

この発明の目的は、簡単且つ迅速に故障解析を行なえる
と共に安全且つ確実に断線個所を検出することのできる
新規なＩＣ配線検査法を提供することにある。

［課題を解決するための手段］ この発明によるＩＣ配線検査法は、次の第１〜第３のス
テップを含むものである。

すなわち、第１のステップでは、ＩＣチップの上面にそ
の配線層をおおうように液晶膜を形成する。この場合、
カバーガラスは設置せず、配向処理も行なわない、また
、配線保護膜も除去しない。

第２のステップでは、配＆１ｊｌＪｉｉｉｉにパルス状
の電圧信号を印加することにより電界効果による液晶物
質の分子軸の傾きを反映した光学的に観察可能な濃淡の
繰返しパターンを配線層に沿って液晶膜に生じさせる。

第３のステップでは、濃淡の繰返しパターンの生成状態
を光学的に観察することにより配線層の断線個所を検出
する。

［作　用］ この発明の方法によると、濃淡の繰返しパターンは、電
界効果によって生ずるものであるから、配線層のうちで
も断線によって電圧が印加されない部分については濃淡
の繰返しパターンが生じない。従って、濃淡の繰返しパ
ターンの生成状態を光学顕微鏡等を用いて光学的に観察
することにより配線層の途中等において濃淡の繰返しパ
ターンが途切れているところは断線個所として確実に検
出することができる。

また、この発明は、電圧印加状態にある配線層そのもの
を光学的に観察するのではなく、電圧印加に伴って生ず
る濃淡の繰返しパターンを光学的に観察するようにした
ので、液晶膜が初期的にどのような配向状態にあっても
よく、カバーガラス設置処理及び配向処理は不要である
。その上、濃淡の繰返しパターンは、配線保護膜を付け
たままでＩＣの通常使用電圧（例えば５［Ｖ］）以下で
も生ずるので、保護膜エツチング処理が不要であり、し
かも高電圧を用いた場合のようにＩＣ機能を損うおそれ
もない。

［実施例］ 第１図は、この発明のＩＣ配線検査法の一実施例を示す
ものである。

ＩＣの故障解析を行なう場合を大別すると。

ＩＣチップをパッケージ−組込む前に例えばウェハ状態
で行なう第１の場合と、ＩＣチップをパッケージに組込
んだ後行なう＠２の場合とがある。

第１の場合にあっては、ＩＣチップが露出しているので
、チップ露出処理は必要ないが、第２の場合にあっては
、パッケージを薬品（化学的）あるいは機械的に開封し
てＩＣチップを露出させる。このとき、ポンディングワ
イヤにダメージを与えない様に注意する。

第１図に示すように、ＩＣチップ１０は、シリコン等の
半導体基板の表面に複数の回路素子を形成すると共に、
これらの回路素子を絶縁膜１４上に形成された配線層１
６で接続して所望の回路機能を得るようになっている０
通常、配線層１８は、ＰＳＧ（リンケイ酸ガラス）等の
保護膜１日でおおわれており、配線層１６の一端及び他
端は、ポンディングパッドとしての接続層Ｃ１及びＣ２
により保護膜１８の上面に導出されている。

解析対象となるＩＣチップｌＯを用意した後、このチッ
プを電気的に動作可能な状態とする。具体的には、上記
した第１の平台は、接続層Ｃ１及びＣ２に金属探針（プ
ローブ）を立てて外部から電圧信号を印加できるように
し、上記した第２の場合は、パッケージの外部端子（リ
ード）に電圧信号を印加できるようにする。第１図の端
子ＴＩ及びＴ２は、プローブ又はリードに相当する。

次に、チップ上面に一例としてネマティック液晶ＭＢＢ
Ａを塗布した後余分な液晶を除去してチップ上に極めて
薄い（約３［ル■１以下）液晶膜２０を形成する。そし
て、ＩＣチップ１０を、液晶膜２０の形成面が上になる
ようにして光学顕微鏡３０の下に１く。

光学顕微鏡３０にあっては、対物レンズ３２と接眼レン
ズ３４との間に光源３６からの光を観察対象に向けるよ
うにハーフミラ−３８が設けられると共に。

光源３６とハーフミラ−３８との間及び接眼レンズ３４
とハーフミラ−３８との間には各々の偏光面が互いに直
角をなすようにして第１及び第２の偏光子４０及び４２
がそれぞれ配置されている。

次に、端子Ｔ！及びＴ２に一例としてピーク電圧が＋５
　［Ｖ］　、周波数が５　［Ｈｚｌの方形波パルス状電
圧信号Ｖａを印加する。そして、この電圧印加状態にお
いて光学顕微鏡３０を介して肉眼でＩＣチップの上面を
観察する。

いま、配線層１６がＸの個所で断線しているものとする
と、Ｘより左側の部分（Ａ）では、顕微鏡３０からの光
Ｐが矢印ａ方向の偏光面をもってチップ上面に入射し、
その反射光Ｑが矢印す方向の偏光面をもって顕微鏡３０
に入射する。このとき、配線層１６のＸより左側の部分
には断線により電圧が印加されていないので、第２図に
＾に示すように光学的に何等変化が認められない。

一方、Ｘより右側の部分（Ｂ）では、配線周辺の電界の
変化によって液晶物質の分子軸が傾けられるために反射
光Ｑの偏光面の方向がｂからｂ′のように変化し、この
結果として第２図ＫＢに示すようにＸから右側の配線層
部分に沿って濃淡の繰返しパターンが見られる。

第２図のＫＢ及びに＾におけるパターンの有無は顕微鏡
３０を介して明瞭に観察されるので、配線層１６がＸの
個所で断線していることを容易に検出できる。なお、配
線層１８が断線なしの正常なものであれば第３図に示す
ような濃淡の繰返しパターンが見られる。

上記実施例では、顕微鏡３０を介して肉眼で観察したが
、写真にとって観察してもよい、また、電圧信号Ｖａの
電圧値及び周波数は、濃淡の繰返しパターンが光学的に
観察可能に現われる範囲で適宜設定すればよく、上記し
た例示値に限定されるものではない。

［発明の効果］ 以上のように、この発明によれば、電圧印加に伴って生
ずる濃淡の繰返しパターンを光学的に観察するようにし
たので、配線保護膜エツチング処理、カバーガラス設置
処理、配向処理等の１面倒な準備処理が不要であり、簡
単且つ迅速にＩＣの故障解析を行うことができ、しかも
ＩＣの通常使用電圧以下の電圧で安全且つ確実に断線個
所を検出できるなど優れた効果が得られるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明のＩＣ配線検査法の一実施例を説明
するための配置図、 第２図及び第３図は、それぞれ断線ありの配線層及び正
常な配線層について濃淡の繰返しパターンを示す上面図
である。 ｌＯ・・・ＩＣチップ、１２・・・半導体基板、１４・
・・絶縁膜、ＩＢ・・・配線層、１Ｂ・・・保護膜、２
０・・・液晶膜、３０・・・光学顕微鏡。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （ａ）集積回路チップの上面にその配線層をおおうよう
   に液晶膜を形成するステップと、 （ｂ）前記配線層にパルス状の電圧信号を印加すること
   により電界効果による液晶物質の分子軸の傾きを反映し
   た光学的に観察可能な濃淡の繰返しパターンを前記配線
   層に沿って前記液晶膜に生じさせるステップと、 （ｃ）前記濃淡の繰返しパターンの生成状態を光学的に
   観察することにより前記配線層の断線個所を検出するス
   テップと を含む集積回路の配線検査法。