JPH05136240A - Obic観察方法およびその装置 - Google Patents
Obic観察方法およびその装置Info
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- JPH05136240A JPH05136240A JP3298631A JP29863191A JPH05136240A JP H05136240 A JPH05136240 A JP H05136240A JP 3298631 A JP3298631 A JP 3298631A JP 29863191 A JP29863191 A JP 29863191A JP H05136240 A JPH05136240 A JP H05136240A
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- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
- G01R31/28—Testing of electronic circuits, e.g. by signal tracer
- G01R31/302—Contactless testing
- G01R31/308—Contactless testing using non-ionising electromagnetic radiation, e.g. optical radiation
- G01R31/311—Contactless testing using non-ionising electromagnetic radiation, e.g. optical radiation of integrated circuits
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- Testing Or Measuring Of Semiconductors Or The Like (AREA)
- Testing Of Individual Semiconductor Devices (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 半導体チップ表面の大部分が金属配線で覆わ
れている高密度デバイスのOBIC観察を可能にする。 【構成】 シリコン半導体デバイスに対し、光侵入深
さ、つまりシリコンが光吸収を生じる深さ(光起電力効
果を発生させるために必要光が届く深さ)がシリコンチ
ップの厚さより深くなるような波長の光ビーム、例えば
波長1064nmのYAGレーザ,波長1152nmの
HeNeレーザなどを、シリコンチップの裏面側から照
射してOBIC電流を測定する。 【効果】 アルミニウム等の金属配線で覆われた領域の
pn接合部分のOBIC観察が可能になる。
れている高密度デバイスのOBIC観察を可能にする。 【構成】 シリコン半導体デバイスに対し、光侵入深
さ、つまりシリコンが光吸収を生じる深さ(光起電力効
果を発生させるために必要光が届く深さ)がシリコンチ
ップの厚さより深くなるような波長の光ビーム、例えば
波長1064nmのYAGレーザ,波長1152nmの
HeNeレーザなどを、シリコンチップの裏面側から照
射してOBIC電流を測定する。 【効果】 アルミニウム等の金属配線で覆われた領域の
pn接合部分のOBIC観察が可能になる。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体デバイスの試験
故障解析技術、特にOBIC観察技術に関するものであ
る。
故障解析技術、特にOBIC観察技術に関するものであ
る。
【0002】
【従来の技術】半導体デバイスの製造工程中および製造
完了後の各種試験によって、不良と判定された製品の不
良解析を実施することは、製造歩留り、品質の向上を図
るうえで必須である。この不良解析の一般的な手法は次
のとおりである。
完了後の各種試験によって、不良と判定された製品の不
良解析を実施することは、製造歩留り、品質の向上を図
るうえで必須である。この不良解析の一般的な手法は次
のとおりである。
【0003】まず、電気的解析によって不良発生となる
半導体チップ上のポイントを見つける。つぎに、エッチ
ングによる配線金属、層間絶縁膜等の除去や、集束イオ
ンビームによる断面開孔を行い、この不良発生の原因と
なるポイントの電子顕微鏡観察等を行う。これらの操作
により、不良の発生原因を見つけだす。ここで、最近の
複雑化,高密度化された半導体デバイスでは、特に最初
のステップである電気的解析による不良発生の原因箇所
の発見が、重要となる。この電気的解析には種々の手法
があるが、本発明は、半導体デバイスの中のpn接合部
に光ビームを照射することで発生するOBIC電流を検
出し、pn接合部の欠陥および電圧分布を観察する技
術、いわゆるOBIC観察技術に関するものである。
半導体チップ上のポイントを見つける。つぎに、エッチ
ングによる配線金属、層間絶縁膜等の除去や、集束イオ
ンビームによる断面開孔を行い、この不良発生の原因と
なるポイントの電子顕微鏡観察等を行う。これらの操作
により、不良の発生原因を見つけだす。ここで、最近の
複雑化,高密度化された半導体デバイスでは、特に最初
のステップである電気的解析による不良発生の原因箇所
の発見が、重要となる。この電気的解析には種々の手法
があるが、本発明は、半導体デバイスの中のpn接合部
に光ビームを照射することで発生するOBIC電流を検
出し、pn接合部の欠陥および電圧分布を観察する技
術、いわゆるOBIC観察技術に関するものである。
【0004】図5に、OBIC観察方法の例を示す。試
料としてCMOSインバータを用い、そのチップの断面
構造を示した。なお、ここではpn接合部の電圧分布を
観察する場合を示している。
料としてCMOSインバータを用い、そのチップの断面
構造を示した。なお、ここではpn接合部の電圧分布を
観察する場合を示している。
【0005】次に、図5のCMOSインバータの動作を
説明し、続いてOBIC電流の発生について述べる。
説明し、続いてOBIC電流の発生について述べる。
【0006】図5において、ドレイン電極であるn型不
純物拡散層3a、ソース電極であるn型不純物拡散層3
b、両者間のp型シリコン基板1上にゲート誘電体膜9
を介して接続されたゲート電極5aにより構成されるn
チャネルMISトランジスタと、nウェル1a上におい
てドレイン電極であるp型不純物拡散層4b、ソース電
極であるp型不純物拡散層4c、両者間のnウェル1a
上にゲート誘電体膜9を介して接続されたゲート電極5
bにより構成されるpチャネルトランジスタとはCMO
S構造をなす。ゲート電極5a,5bは入力端子Vinに
共通に接続され、n型不純物拡散層3aとp型不純物拡
散層4cとは出力端子Vout に共通して接続されてい
る。p型シリコン基板1はp型不純物拡散層3c及び金
属配線13を介して接地され、ソース電極であるn型不
純物拡散層3bも金属配線13を介して接地されてい
る。一方、nウェル1aはn型不純物拡散層4a及び金
属配線13を介して電源6に接続され、ドレイン電極で
あるp型不純物拡散層4bも金属配線13を介して電源
6に接続されている。
純物拡散層3a、ソース電極であるn型不純物拡散層3
b、両者間のp型シリコン基板1上にゲート誘電体膜9
を介して接続されたゲート電極5aにより構成されるn
チャネルMISトランジスタと、nウェル1a上におい
てドレイン電極であるp型不純物拡散層4b、ソース電
極であるp型不純物拡散層4c、両者間のnウェル1a
上にゲート誘電体膜9を介して接続されたゲート電極5
bにより構成されるpチャネルトランジスタとはCMO
S構造をなす。ゲート電極5a,5bは入力端子Vinに
共通に接続され、n型不純物拡散層3aとp型不純物拡
散層4cとは出力端子Vout に共通して接続されてい
る。p型シリコン基板1はp型不純物拡散層3c及び金
属配線13を介して接地され、ソース電極であるn型不
純物拡散層3bも金属配線13を介して接地されてい
る。一方、nウェル1aはn型不純物拡散層4a及び金
属配線13を介して電源6に接続され、ドレイン電極で
あるp型不純物拡散層4bも金属配線13を介して電源
6に接続されている。
【0007】ここで、入力端子Vinに負の電圧が印加さ
れた場合、pチャネルMISトランジスタが導通し、出
力端子Vout に電源電圧が現れる。nチャネルMISト
ランジスタは開放状態である。したがって、この状態で
はn型不純物拡散層3aとp型シリコン基板1間のpn
接合は、逆バイアスされて高電界が生じる。
れた場合、pチャネルMISトランジスタが導通し、出
力端子Vout に電源電圧が現れる。nチャネルMISト
ランジスタは開放状態である。したがって、この状態で
はn型不純物拡散層3aとp型シリコン基板1間のpn
接合は、逆バイアスされて高電界が生じる。
【0008】図4に示すように、この部分に例えばよく
使用される波長633nmのHeNeレーザの光ビーム
10を照射すると、光起電力効果により電子11及び正
孔12の対が生成される。ここで正孔12がOBIC電
流としてシリコン基板1に流れ込み、p型不純物拡散層
3cを介して接地へと流れ込む。このOBIC電流は電
流計7により検出される。
使用される波長633nmのHeNeレーザの光ビーム
10を照射すると、光起電力効果により電子11及び正
孔12の対が生成される。ここで正孔12がOBIC電
流としてシリコン基板1に流れ込み、p型不純物拡散層
3cを介して接地へと流れ込む。このOBIC電流は電
流計7により検出される。
【0009】このようにOBIC電流は光起電力効果に
起因するため、逆バイアスされて高電界が生じたpn接
合部では、ノンバイアスのpn接合部、例えばn型不純
物拡散層3bとp型シリコン基板1間のpn接合部に光
ビーム10を照射した場合に比べて多くの電子11と正
孔12の対が生成されるので、流れるOBIC電流は多
い。従って、半導体チップ表面に対し光ビーム10を走
査することで、光ビーム10が照射された領域のOBI
C電流の大きさからpn接合部の電圧分布を知ることが
できる。この技術は、例えばDaniel J.Bur
nset al.:IEEE 21st Annual
Proc.Rel.Phy.,p118(198
3).などにも簡単に示されている。
起因するため、逆バイアスされて高電界が生じたpn接
合部では、ノンバイアスのpn接合部、例えばn型不純
物拡散層3bとp型シリコン基板1間のpn接合部に光
ビーム10を照射した場合に比べて多くの電子11と正
孔12の対が生成されるので、流れるOBIC電流は多
い。従って、半導体チップ表面に対し光ビーム10を走
査することで、光ビーム10が照射された領域のOBI
C電流の大きさからpn接合部の電圧分布を知ることが
できる。この技術は、例えばDaniel J.Bur
nset al.:IEEE 21st Annual
Proc.Rel.Phy.,p118(198
3).などにも簡単に示されている。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】従来のOBIC観察で
は、図5に示したように光ビーム10をデバイスが形成
された半導体チップの表面から照射していたため、pn
接合部分がアルミニウム等の金属配線13で覆われた領
域では(例えば図5のp型不純物拡散層4c))、光ビ
ーム10がpn接合部に照射されず、観察できない。特
に近年の金属配線の多層化,高密度化が図られた大容量
メモリでは、OBIC電流を検出できる領域がほとんど
なく、本手法による試験,解析ができないという問題点
があった。
は、図5に示したように光ビーム10をデバイスが形成
された半導体チップの表面から照射していたため、pn
接合部分がアルミニウム等の金属配線13で覆われた領
域では(例えば図5のp型不純物拡散層4c))、光ビ
ーム10がpn接合部に照射されず、観察できない。特
に近年の金属配線の多層化,高密度化が図られた大容量
メモリでは、OBIC電流を検出できる領域がほとんど
なく、本手法による試験,解析ができないという問題点
があった。
【0011】この発明は、上記のような問題点を解決す
るためになされたもので、光ビームを半導体チップの裏
面から照射し、金属配線に依存せずにチップ全面のpn
接合領域に対して、OBIC観察が可能な方法を提供す
ることを目的とする。
るためになされたもので、光ビームを半導体チップの裏
面から照射し、金属配線に依存せずにチップ全面のpn
接合領域に対して、OBIC観察が可能な方法を提供す
ることを目的とする。
【0012】
【課題を解決するための手段】本発明に係るOBIC観
察方法は、(a)pn接合が形成された第1主面と、第
1主面と対向する第2主面を有するシリコン基板に対
し、第2主面側から光ビームを所定の走査を行いつつ照
射し、(b)pn接合において、光ビームが光起電力効
果によって励起する電子正孔対が流すOBIC電流を検
出し、(c)OBIC電流と所定の走査とを対応させて
シリコン基板におけるOBIC電流の分布を表示するも
のであり、光ビームは、シリコン基板の厚さよりも大き
な光侵入深さを実現する波長を有する。
察方法は、(a)pn接合が形成された第1主面と、第
1主面と対向する第2主面を有するシリコン基板に対
し、第2主面側から光ビームを所定の走査を行いつつ照
射し、(b)pn接合において、光ビームが光起電力効
果によって励起する電子正孔対が流すOBIC電流を検
出し、(c)OBIC電流と所定の走査とを対応させて
シリコン基板におけるOBIC電流の分布を表示するも
のであり、光ビームは、シリコン基板の厚さよりも大き
な光侵入深さを実現する波長を有する。
【0013】望ましくは、光ビームとして波長1064
nmのYAG(Y3Al5 O12:Yttrium Al
uminium Garnet)レーザを、若しくは波
長1152nmのHeNe(ヘリウムネオン)レーザを
用いる。
nmのYAG(Y3Al5 O12:Yttrium Al
uminium Garnet)レーザを、若しくは波
長1152nmのHeNe(ヘリウムネオン)レーザを
用いる。
【0014】また、本発明にかかるOBIC観察装置
は、所定の波長を有する光ビームを照射する発光手段
と、pn接合が形成された第1主面と、第1主面と対向
する第2主面を有するシリコン基板に対し、第2主面側
から光ビームを導く導光手段と、光ビームをシリコン基
板に対して所定の走査を行う走査手段と、pn接合にお
いて光ビームが光起電力効果によって励起する、電子正
孔対が流すOBIC電流を検出する工程と、OBIC電
流と所定の走査とを対応させてシリコン基板におけるO
BIC電流の分布を表示する手段と、を備える。
は、所定の波長を有する光ビームを照射する発光手段
と、pn接合が形成された第1主面と、第1主面と対向
する第2主面を有するシリコン基板に対し、第2主面側
から光ビームを導く導光手段と、光ビームをシリコン基
板に対して所定の走査を行う走査手段と、pn接合にお
いて光ビームが光起電力効果によって励起する、電子正
孔対が流すOBIC電流を検出する工程と、OBIC電
流と所定の走査とを対応させてシリコン基板におけるO
BIC電流の分布を表示する手段と、を備える。
【0015】望ましくは、発光手段として波長1064
nmのYAG(Y3Al5 O12:Yttrium Al
uminium Garnet)レーザ発振器を、若し
くは波長1152nmのHeNe(ヘリウムネオン)レ
ーザ発振器を用いる。
nmのYAG(Y3Al5 O12:Yttrium Al
uminium Garnet)レーザ発振器を、若し
くは波長1152nmのHeNe(ヘリウムネオン)レ
ーザ発振器を用いる。
【0016】
【作用】本発明にかかるOBIC観察方法は、シリコン
基板の厚さよりも大きな光侵入深さを実現する波長を有
する光ビームを半導体チップ裏面から照射するようにし
たため、金属配線下のpn接合部のOBIC観察が可能
となる。
基板の厚さよりも大きな光侵入深さを実現する波長を有
する光ビームを半導体チップ裏面から照射するようにし
たため、金属配線下のpn接合部のOBIC観察が可能
となる。
【0017】なお、この発明で「光侵入深さ」とは、シ
リコン中で光起電力効果を発生させるために必要な光が
届く深さをいう。
リコン中で光起電力効果を発生させるために必要な光が
届く深さをいう。
【0018】
【実施例】図1に本発明の第1実施例であるOBIC観
察方法の概要を示す。図1に示すチップ断面構造は、図
4で示したCMOSインバータと同一チップの断面構造
を示した図である。即ち、CMOSインバータは、nチ
ャネルMISトランジスタとpチャネルMISトランジ
スタからなる。
察方法の概要を示す。図1に示すチップ断面構造は、図
4で示したCMOSインバータと同一チップの断面構造
を示した図である。即ち、CMOSインバータは、nチ
ャネルMISトランジスタとpチャネルMISトランジ
スタからなる。
【0019】nチャネルMISトランジスタは、p型シ
リコン基板1表面上に形成されたLOCOS法による酸
化分離膜2で囲まれる領域内に配置された、ドレイン電
極であるn型不純物拡散層3a、ソース電極であるn型
不純物拡散層3b、両者間のp型シリコン基板1上にゲ
ート誘電体膜9を介して接続されたゲート電極5aによ
り構成される。又、p型半導体基板1上に形成されたn
ウェル1a上のpチャネルトランジスタは、LOCOS
法による酸化分離膜2で囲まれる領域内に配置された、
ドレイン電極であるp型不純物拡散層4b、ソース電極
であるp型不純物拡散層4c、両者間のnウェル1a上
にゲート誘電体膜9を介して接続されたゲート電極5b
により構成される。
リコン基板1表面上に形成されたLOCOS法による酸
化分離膜2で囲まれる領域内に配置された、ドレイン電
極であるn型不純物拡散層3a、ソース電極であるn型
不純物拡散層3b、両者間のp型シリコン基板1上にゲ
ート誘電体膜9を介して接続されたゲート電極5aによ
り構成される。又、p型半導体基板1上に形成されたn
ウェル1a上のpチャネルトランジスタは、LOCOS
法による酸化分離膜2で囲まれる領域内に配置された、
ドレイン電極であるp型不純物拡散層4b、ソース電極
であるp型不純物拡散層4c、両者間のnウェル1a上
にゲート誘電体膜9を介して接続されたゲート電極5b
により構成される。
【0020】ゲート電極5a,5bは入力端子Vinに共
通に接続され、n型不純物拡散層3aとp型不純物拡散
層4cとは出力端子Vout に共通して接続されている。
p型シリコン基板1はp型不純物拡散層3cを介して接
地され、これにソース電極であるn型不純物拡散層3b
も接続されている。一方、nウェル1aはn型不純物拡
散層4aを介して電源6に接続され、これにドレイン電
極であるp型不純物拡散層4bも接続されている。な
お、シリコンチップの厚さは500μmである。
通に接続され、n型不純物拡散層3aとp型不純物拡散
層4cとは出力端子Vout に共通して接続されている。
p型シリコン基板1はp型不純物拡散層3cを介して接
地され、これにソース電極であるn型不純物拡散層3b
も接続されている。一方、nウェル1aはn型不純物拡
散層4aを介して電源6に接続され、これにドレイン電
極であるp型不純物拡散層4bも接続されている。な
お、シリコンチップの厚さは500μmである。
【0021】ここでは、入力端子Vinに正の電圧が印加
された場合を例にして説明する。この時、nチャネルM
ISトランジスタが導通し、出力端子Vout は接地電位
となる。pチャネルMISトランジスタは開放状態にあ
る。したがって、この状態ではp型不純物拡散層4cと
nウェル1a間のpn接合J1は、逆バイアスされて高
電界が生じる。図1に示すように、この部分に光ビーム
10を、シリコンチップの裏面から照射すれば、光起電
力効果により電子11と正孔12の対を生成することが
でき、OBIC観察が可能となる。
された場合を例にして説明する。この時、nチャネルM
ISトランジスタが導通し、出力端子Vout は接地電位
となる。pチャネルMISトランジスタは開放状態にあ
る。したがって、この状態ではp型不純物拡散層4cと
nウェル1a間のpn接合J1は、逆バイアスされて高
電界が生じる。図1に示すように、この部分に光ビーム
10を、シリコンチップの裏面から照射すれば、光起電
力効果により電子11と正孔12の対を生成することが
でき、OBIC観察が可能となる。
【0022】このようにシリコンチップ裏面から、シリ
コンチップ表面近傍に形成されたpn接合において光起
電力効果を発生させるために必要な光を届けるために
は、シリコンチップの厚さよりも大きな光侵入深さを有
する光ビームを選択する必要がある。
コンチップ表面近傍に形成されたpn接合において光起
電力効果を発生させるために必要な光を届けるために
は、シリコンチップの厚さよりも大きな光侵入深さを有
する光ビームを選択する必要がある。
【0023】図2は、光の波長と、シリコンに対する光
侵入深さとをプロットしたものである。シリコンの厚さ
が厚いほど、要求される波長は長くなることが分かる。
侵入深さとをプロットしたものである。シリコンの厚さ
が厚いほど、要求される波長は長くなることが分かる。
【0024】例えば、シリコンチップの厚さが500μ
m程度であった場合には、一般に使用される波長633
nmのHeNeレーザを光ビーム10として用いても、
その光侵入深さが500μmよりも小さいため、シリコ
ンチップ表面近傍に形成されたpn接合において光起電
力を発生させることはできない。一方、波長1064n
mのYAGレーザはその光侵入深さが500μmよりも
大きいため、シリコンチップ表面近傍においても光起電
力を発生させることができる。
m程度であった場合には、一般に使用される波長633
nmのHeNeレーザを光ビーム10として用いても、
その光侵入深さが500μmよりも小さいため、シリコ
ンチップ表面近傍に形成されたpn接合において光起電
力を発生させることはできない。一方、波長1064n
mのYAGレーザはその光侵入深さが500μmよりも
大きいため、シリコンチップ表面近傍においても光起電
力を発生させることができる。
【0025】シリコンチップの厚さが1000μm程度
であった場合には、更に光侵入深さが大きい、波長11
52nmのHeNeレーザを用いれば上記のようにして
本発明のOBIC観察方法を実現できる。
であった場合には、更に光侵入深さが大きい、波長11
52nmのHeNeレーザを用いれば上記のようにして
本発明のOBIC観察方法を実現できる。
【0026】図3(a)〜(c)はこれを模式的に示し
たものである。いずれの図もシリコン基板40の一方の
主面にpn接合の拡散領域41が形成され、これを覆う
ようにしてアルミ配線42が形成されている場合に、他
方の主面から光ビーム10が照射されている様子を示し
ている。
たものである。いずれの図もシリコン基板40の一方の
主面にpn接合の拡散領域41が形成され、これを覆う
ようにしてアルミ配線42が形成されている場合に、他
方の主面から光ビーム10が照射されている様子を示し
ている。
【0027】光侵入深さが小さい場合には、図3(a)
に示すように光ビーム10は拡散領域41にまで達せ
ず、OBIC観察を行うことができない。しかし光侵入
深さがシリコン基板40の厚さよりも大きな波長を有す
る光ビーム10が照射された場合には、光ビーム10は
拡散領域41を通過し、アルミ配線42で反射され、再
び拡散領域41に至る(図3(b))。より大きな波長
を有する光ビーム10が照射された場合には、光ビーム
10はシリコン基板40を抜け出てしまうため(図3
(c))、OBIC観察の際には余りにも大きな波長を
有する光ビーム10を用いることは望ましくない。しか
し図3(b),(c)のいずれが示す場合においても、
光ビーム10を拡散領域41及びアルミ配線42の形成
されている主面と反対側の主面から照射することで、ア
ルミ配線42での光ビーム10の反射による増強効果を
得ることができる。
に示すように光ビーム10は拡散領域41にまで達せ
ず、OBIC観察を行うことができない。しかし光侵入
深さがシリコン基板40の厚さよりも大きな波長を有す
る光ビーム10が照射された場合には、光ビーム10は
拡散領域41を通過し、アルミ配線42で反射され、再
び拡散領域41に至る(図3(b))。より大きな波長
を有する光ビーム10が照射された場合には、光ビーム
10はシリコン基板40を抜け出てしまうため(図3
(c))、OBIC観察の際には余りにも大きな波長を
有する光ビーム10を用いることは望ましくない。しか
し図3(b),(c)のいずれが示す場合においても、
光ビーム10を拡散領域41及びアルミ配線42の形成
されている主面と反対側の主面から照射することで、ア
ルミ配線42での光ビーム10の反射による増強効果を
得ることができる。
【0028】図4にこの発明の第2実施例であるOBI
C観察装置のブロック図を示す。OBIC観察すべき半
導体デバイス27にはOBIC電流増幅器30が接続さ
れ、、必要に応じてバイアス電圧28が印加される。こ
のバイアス電圧28を印加しない場合であっても、pn
接合においてはその拡散電位による電圧が印加されてい
るため、OBIC電流を観察することができる。
C観察装置のブロック図を示す。OBIC観察すべき半
導体デバイス27にはOBIC電流増幅器30が接続さ
れ、、必要に応じてバイアス電圧28が印加される。こ
のバイアス電圧28を印加しない場合であっても、pn
接合においてはその拡散電位による電圧が印加されてい
るため、OBIC電流を観察することができる。
【0029】レーザ光源20は半導体デバイス27の厚
さに応じて選択される。前述のように、半導体デバイス
27の厚さが500μm程度であった場合には、波長1
064nmのYAGレーザを発生するレ−ザ発振器が、
また半導体デバイス27の厚さが1000μm程度であ
った場合には波長1152nmのHeNeレーザを発生
するレ−ザ発振器がそれぞれ用いられる。レーザ光源2
0から得られた光ビーム10は、反射鏡21、レンズ2
2、XYスキャナーユニット23、反射鏡24、半透明
鏡25、対物レンズ26を通って、半導体デバイス27
の裏面27bに達する。
さに応じて選択される。前述のように、半導体デバイス
27の厚さが500μm程度であった場合には、波長1
064nmのYAGレーザを発生するレ−ザ発振器が、
また半導体デバイス27の厚さが1000μm程度であ
った場合には波長1152nmのHeNeレーザを発生
するレ−ザ発振器がそれぞれ用いられる。レーザ光源2
0から得られた光ビーム10は、反射鏡21、レンズ2
2、XYスキャナーユニット23、反射鏡24、半透明
鏡25、対物レンズ26を通って、半導体デバイス27
の裏面27bに達する。
【0030】XYスキャナーユニット23には、X方向
走査鏡23aと、Y方向走査鏡23bとが備えられ、そ
れぞれX方向及びY方向に光ビーム10を走査する。こ
の走査のタイミング等は、インタフェイス回路32を介
して制御用コンピュータ34によって制御される。
走査鏡23aと、Y方向走査鏡23bとが備えられ、そ
れぞれX方向及びY方向に光ビーム10を走査する。こ
の走査のタイミング等は、インタフェイス回路32を介
して制御用コンピュータ34によって制御される。
【0031】光ビーム10は、このようにX方向及びY
方向に走査されつつ、半導体デバイス27の裏面27b
を通って表面27aの近傍に照射される。これによって
得られたOBIC電流は、制御用コンピュータ34の制
御に従ってOBIC電流増幅器30において増幅され、
ビデオアンプ33を介してCRTディスプレイ35に与
えられる。ビデオアンプ33、X方向走査鏡23a、Y
方向走査鏡23bは、制御用コンピュータ34の制御に
よって互いに同期がとられているので、CRTディスプ
レイ35においてOBIC電流の大小の分布、つまり電
圧の分布が表示される。
方向に走査されつつ、半導体デバイス27の裏面27b
を通って表面27aの近傍に照射される。これによって
得られたOBIC電流は、制御用コンピュータ34の制
御に従ってOBIC電流増幅器30において増幅され、
ビデオアンプ33を介してCRTディスプレイ35に与
えられる。ビデオアンプ33、X方向走査鏡23a、Y
方向走査鏡23bは、制御用コンピュータ34の制御に
よって互いに同期がとられているので、CRTディスプ
レイ35においてOBIC電流の大小の分布、つまり電
圧の分布が表示される。
【0032】なおビデオアンプ33には切り換えスイッ
チ36を用いて切り換えることによ0、光ビーム10の
反射光により得られた半導体デバイス27の裏面27b
の光学像も与えられる。この場合には、半導体デバイス
27の裏面27bで反射した光ビーム10が半透明鏡2
5で更に反射されて、フィルター29を通って反射光フ
ォトマルチプライヤー31で光電変換され、切り換えス
イッチ36を介してビデオアンプ33に伝えられる。O
BIC観察に先立って光学像を予めCRTディスプレイ
35に記憶させておくことにより、後で得られた電圧の
分布をこれに重ね合わせて表示することができる。
チ36を用いて切り換えることによ0、光ビーム10の
反射光により得られた半導体デバイス27の裏面27b
の光学像も与えられる。この場合には、半導体デバイス
27の裏面27bで反射した光ビーム10が半透明鏡2
5で更に反射されて、フィルター29を通って反射光フ
ォトマルチプライヤー31で光電変換され、切り換えス
イッチ36を介してビデオアンプ33に伝えられる。O
BIC観察に先立って光学像を予めCRTディスプレイ
35に記憶させておくことにより、後で得られた電圧の
分布をこれに重ね合わせて表示することができる。
【0033】なお図1にもどって、本発明によればnウ
ェル1aとp型シリコン基板1間のpn接合J2にも光
ビーム10が照射されるため、ここでも電子11と正孔
12の対が生成される。このため、nウェル1aにはp
n接合J1で生成された電子11の他、pn接合J2で
生成された電子11も存在し、nウェル1aにおいては
電子11が過剰となる。この過剰となった電子11によ
りnウェル1aの電位が低下し、nウェル1aとp型シ
リコン基板1間の電界が弱くなり、pn接合J1で生成
される正孔12の数が少なくなると考えられる。従っ
て、正孔12はOBIC電流としてシリコン基板1に流
れ込み、接地されたp型不純物拡散層3cを介して電流
計7により検出されるが、ノンバイアスのpn接合部、
例えばp型不純物拡散層4bとnウェル1a間のpn接
合に光ビーム10を照射した場合に比べ、OBIC電流
は減少する。
ェル1aとp型シリコン基板1間のpn接合J2にも光
ビーム10が照射されるため、ここでも電子11と正孔
12の対が生成される。このため、nウェル1aにはp
n接合J1で生成された電子11の他、pn接合J2で
生成された電子11も存在し、nウェル1aにおいては
電子11が過剰となる。この過剰となった電子11によ
りnウェル1aの電位が低下し、nウェル1aとp型シ
リコン基板1間の電界が弱くなり、pn接合J1で生成
される正孔12の数が少なくなると考えられる。従っ
て、正孔12はOBIC電流としてシリコン基板1に流
れ込み、接地されたp型不純物拡散層3cを介して電流
計7により検出されるが、ノンバイアスのpn接合部、
例えばp型不純物拡散層4bとnウェル1a間のpn接
合に光ビーム10を照射した場合に比べ、OBIC電流
は減少する。
【0034】このように光ビーム10が複数のpn接合
において光起電力効果を生じさせて要求されるOBIC
電流を減少させることは、従来のようにシリコンチップ
の表面から光ビーム10を照射した場合にも当然起き
る。しかし本発明の適用を不可能とするものではない。
において光起電力効果を生じさせて要求されるOBIC
電流を減少させることは、従来のようにシリコンチップ
の表面から光ビーム10を照射した場合にも当然起き
る。しかし本発明の適用を不可能とするものではない。
【0035】以上のようにして、光ビームを半導体チッ
プの裏面から照射した場合も、表面から照射した場合と
同様にして、OBIC電流の大きさからpn接合部の電
圧分布を知ることができる。また、従来不可能であった
半導体チップ表面が金属によって覆われた領域、例えば
図1に示すn型不純物拡散層4a,p型不純物拡散層4
b,4cでのOBIC観察が可能になる。
プの裏面から照射した場合も、表面から照射した場合と
同様にして、OBIC電流の大きさからpn接合部の電
圧分布を知ることができる。また、従来不可能であった
半導体チップ表面が金属によって覆われた領域、例えば
図1に示すn型不純物拡散層4a,p型不純物拡散層4
b,4cでのOBIC観察が可能になる。
【0036】
【発明の効果】以上のように、本発明によれば、シリコ
ンチップの厚さよりも深い光侵入深さを有する光、例え
ばシリコンチップの厚さが、500μm以下の場合は波
長1064nmのYAGレーザ,または、1000μm
以下の場合は波長1152nmのHeNeレーザなど
を、シリコンチップの裏面側から照射してOBIC電流
を測定するようにしたので、これまで不可能であった、
金属配線に覆われたpn接合部のOBIC観察が可能に
なり、近年の半導体チップ表面の大部分が金属配線で覆
われている高密度デバイスの試験もしくは故障解析に対
して、大変有益となる。
ンチップの厚さよりも深い光侵入深さを有する光、例え
ばシリコンチップの厚さが、500μm以下の場合は波
長1064nmのYAGレーザ,または、1000μm
以下の場合は波長1152nmのHeNeレーザなど
を、シリコンチップの裏面側から照射してOBIC電流
を測定するようにしたので、これまで不可能であった、
金属配線に覆われたpn接合部のOBIC観察が可能に
なり、近年の半導体チップ表面の大部分が金属配線で覆
われている高密度デバイスの試験もしくは故障解析に対
して、大変有益となる。
【図1】本発明の第1実施例を示す、シリコンチップの
断面構造図である。
断面構造図である。
【図2】光侵入深さの波長依存性を示すグラフである。
【図3】光ビーム10がシリコンに侵入する様子を示す
図である。
図である。
【図4】本発明の第2実施例を示す、OBIC電流観察
装置のブロック図である。
装置のブロック図である。
【図5】従来の技術を示すシリコンチップの断面構造図
である。
である。
1 p型シリコン基板 1a nウェル 3b n型不純物拡散層(ソース) 3c p型不純物拡散層 4a n型不純物拡散層 4c p型不純物拡散層(ソース) 6 電源 7 電流計 9 ゲート誘電体膜 10 光ビーム 11 電子 12 正孔 13 金属配線 20 レーザ光源 21,24 反射鏡 22 レンズ 23 XYスキャナーユニット 23a X方向走査鏡 23b Y方向走査鏡 25 半透明鏡 26 対物レンズ 27 半導体デバイス 28 バイアス電源 30 OBIC電流増幅器 32 インタフェイス回路 34 制御用コンピュータ 35 CRTディスプレイ
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成4年3月5日
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0027
【補正方法】変更
【補正内容】
【0027】光侵入深さが小さい場合には、図3(a)
に示すように光ビーム10は拡散領域41にまで達せ
ず、OBIC観察を行うことができない。しかし光侵入
深さがシリコン基板40の厚さよりも大きな波長を有す
る光ビーム10が照射された場合には、光ビーム10は
拡散領域41を通過し、アルミ配線42で反射され、再
び拡散領域41に至る(図3(b))。より長い波長を
有する光ビーム10が照射された場合には、光ビーム1
0はシリコン基板40を抜け出てしまうため(図3
(c))、OBIC観察の際には余りにも大きな波長を
有する光ビーム10を用いることは望ましくない。しか
し図3(b),(c)のいずれが示す場合においても、
光ビーム10を拡散領域41及びアルミ配線42の形成
されている主面と反対側の主面から照射することで、ア
ルミ配線42での光ビーム10の反射による増強効果を
得ることができる。
に示すように光ビーム10は拡散領域41にまで達せ
ず、OBIC観察を行うことができない。しかし光侵入
深さがシリコン基板40の厚さよりも大きな波長を有す
る光ビーム10が照射された場合には、光ビーム10は
拡散領域41を通過し、アルミ配線42で反射され、再
び拡散領域41に至る(図3(b))。より長い波長を
有する光ビーム10が照射された場合には、光ビーム1
0はシリコン基板40を抜け出てしまうため(図3
(c))、OBIC観察の際には余りにも大きな波長を
有する光ビーム10を用いることは望ましくない。しか
し図3(b),(c)のいずれが示す場合においても、
光ビーム10を拡散領域41及びアルミ配線42の形成
されている主面と反対側の主面から照射することで、ア
ルミ配線42での光ビーム10の反射による増強効果を
得ることができる。
【手続補正2】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図4
【補正方法】変更
【補正内容】
【図4】
Claims (6)
- 【請求項1】(a)pn接合が形成された第1主面と、
前記第1主面と対向する第2主面を有するシリコン基板
に対し、前記第2主面側から光ビームを所定の走査を行
いつつ照射する工程と、 (b)前記pn接合において、前記光ビームが光起電力
効果によって励起する電子正孔対が流すOBIC電流を
検出する工程と、 (c)前記OBIC電流と前記所定の走査とを対応させ
て前記シリコン基板における前記OBIC電流の分布を
表示する工程と、 を備え、 前記光ビームは、前記シリコン基板の厚さよりも大きな
光侵入深さを実現する波長を有する、OBIC観察方
法。 - 【請求項2】 前記光ビームは、波長1064nmのY
AG(Y3 Al5 O12:Yttrium Alumin
ium Garnet)レーザである請求項1記載のO
BIC観察方法。 - 【請求項3】 前記光ビームは、波長1152nmのH
eNe(ヘリウムネオン)レーザである請求項1記載の
OBIC観察方法。 - 【請求項4】所定の波長を有する光ビームを照射する発
光手段と、 pn接合が形成された第1主面と、前記第1主面と対向
する第2主面を有するシリコン基板に対し、前記第2主
面側から前記光ビームを導く導光手段と、 前記光ビームを前記シリコン基板に対して所定の走査を
行う走査手段と、 前記pn接合において前記光ビームが光起電力効果によ
って励起する、電子正孔対が流すOBIC電流を検出す
る工程と、 前記OBIC電流と前記所定の走査とを対応させて前記
シリコン基板における前記OBIC電流の分布を表示す
る手段と、 を備えるOBIC観察装置。 - 【請求項5】前記発光手段は、波長1064nmのYA
G(Y3 Al5 O12:Yttrium Alumini
um Garnet)レーザ発振器である、請求項4記
載のOBIC観察装置。 - 【請求項6】前記発光手段は、波長1152nmのHe
Ne(ヘリウムネオン)レーザ発振器である、請求項4
記載のOBIC観察装置。
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3298631A JPH05136240A (ja) | 1991-11-14 | 1991-11-14 | Obic観察方法およびその装置 |
DE19924223129 DE4223129C2 (de) | 1991-11-14 | 1992-07-14 | Verfahren und Vorrichtung zur Untersuchung der Funktion einer Halbleitereinrichtung mit optisch induziertem Strom (OBIC) |
US08/056,908 US5334540A (en) | 1991-11-14 | 1993-05-05 | OBIC observation method and apparatus therefor |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3298631A JPH05136240A (ja) | 1991-11-14 | 1991-11-14 | Obic観察方法およびその装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH05136240A true JPH05136240A (ja) | 1993-06-01 |
Family
ID=17862239
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP3298631A Pending JPH05136240A (ja) | 1991-11-14 | 1991-11-14 | Obic観察方法およびその装置 |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH05136240A (ja) |
DE (1) | DE4223129C2 (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6444895B1 (en) | 1998-09-28 | 2002-09-03 | Nec Corporation | Device and method for nondestructive inspection on semiconductor device |
US9733297B2 (en) | 2013-02-19 | 2017-08-15 | Hamamatsu Photonics K.K. | Electric field concentration location observation device and electric field concentration location observation method |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0645418A (ja) * | 1992-07-21 | 1994-02-18 | Mitsubishi Denki Eng Kk | 半導体テストシステム、半導体テスト方法、半導体集積回路の配線パターン作成方法および半導体集積回路 |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6339099A (ja) * | 1986-08-05 | 1988-02-19 | 沖電気工業株式会社 | 取引処理方式 |
JPS6489442A (en) * | 1987-09-30 | 1989-04-03 | Toshiba Corp | Measuring method of semiconductor device |
Family Cites Families (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4588950A (en) * | 1983-11-15 | 1986-05-13 | Data Probe Corporation | Test system for VLSI digital circuit and method of testing |
DD273695A1 (de) * | 1988-07-04 | 1989-11-22 | Univ Schiller Jena | Verfahren zur erfassung schnell ablaufender prozesse in integrierten schaltkreisen unter verwendung eines laser-raster-mikroskopes mit obic-stufe |
-
1991
- 1991-11-14 JP JP3298631A patent/JPH05136240A/ja active Pending
-
1992
- 1992-07-14 DE DE19924223129 patent/DE4223129C2/de not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6339099A (ja) * | 1986-08-05 | 1988-02-19 | 沖電気工業株式会社 | 取引処理方式 |
JPS6489442A (en) * | 1987-09-30 | 1989-04-03 | Toshiba Corp | Measuring method of semiconductor device |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6444895B1 (en) | 1998-09-28 | 2002-09-03 | Nec Corporation | Device and method for nondestructive inspection on semiconductor device |
US6610918B2 (en) | 1998-09-28 | 2003-08-26 | Nec Electronics Corporation | Device and method for nondestructive inspection on semiconductor device |
US6759259B2 (en) | 1998-09-28 | 2004-07-06 | Nec Electronics Corporation | Device and method for nondestructive inspection on semiconductor device |
US9733297B2 (en) | 2013-02-19 | 2017-08-15 | Hamamatsu Photonics K.K. | Electric field concentration location observation device and electric field concentration location observation method |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE4223129A1 (de) | 1993-05-19 |
DE4223129C2 (de) | 2002-08-29 |
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