CN106198566B - 集成电路检查装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种集成电路检查装置，其是用于检查包含半导体基板及形成于半导体基板的表面侧的电路部的集成电路的集成电路检查装置，具备：光产生部，其产生照射于集成电路的光；波长宽度调整部，其调整照射于集成电路的光的波长宽度；照射位置调整部，其调整照射于集成电路的光的照射位置；及光检测部，其在来自光产生部的光经由半导体基板的背面而照射于电路部时，检测来自集成电路的光。

Description

集成电路检查装置
本申请是申请日为2012年5月25日、申请号为201280026635.8、发明名称为集成电 路检查装置的专利申请的分案申请。
技术领域
本发明涉及一种集成电路检查装置。
背景技术
作为涉及集成电路检查装置的技术，例如在专利文献1中记载了将激光照射在形成于集成电路的晶体管的活性区域，通过检测由晶体管的活性区域调制且反射的激光，从而分析晶体管的故障的技术。专利文献1中，激光的调制依赖于相对于施加于晶体管的电压的晶体管的响应，通过分析经调制的激光的振幅或强度、旋光、相位，能够调查晶体管的故障的有无。
专利文献
专利文献1：美国专利申请公开第2010/0039131号说明书
发明内容
发明所要解决的问题
然而，专利文献1所记载的技术中，由于经由半导体基板的背面将激光照射在晶体管的活性区域，因此，存在由半导体基板的背面反射的激光与由晶体管的活性区域调制且反射的激光干涉的担忧。即，存在由背面反射的激光的干涉信息与调制后的激光的信号信息重叠而使S/N下降的担忧。而且，光学距离根据起因于温度变化的半导体基板的膨胀或折射率的变化等而变化，因此，该干涉信息极不容易稳定。
因此，本发明的目的在于提供能够提高集成电路的检查精度的集成电路检查装置。
解决问题的技术手段
本发明的一个方面的集成电路检查装置，是用于检查包含半导体基板及形成于半导体基板的表面侧的电路部的集成电路的集成电路检查装置，具备：光产生部，其产生照射于集成电路的光；波长宽度调整部，其调整照射于集成电路的光的波长宽度；照射位置调整部，其调整照射于集成电路的光的照射位置；及光检测部，其在来自光产生部的光经由半导体基板的背面而照射于电路部时，检测来自集成电路的光。
该集成电路检查装置中，通过波长宽度调整部调整照射于集成电路的光的波长宽度。由此，例如对应于电路部与半导体基板的背面的距离而加宽波长宽度(即，缩短可干涉距离)，能够抑制由半导体基板的背面反射的光(以下，称为“背面反射光”)与来自电路部及其附近的光发生干涉。即，能够抑制背面反射光的干涉信息与来自电路部及其附近的光的信号信息重叠而使S/N下降。因此，根据该集成电路检查装置，能够提高集成电路的检查精度。
本发明的集成电路检查装置中，光检测部也可以对作为来自集成电路的光的干涉光的强度进行检测。如上所述，抑制了背面反射光相对于来自电路部及其附近的光的干涉，因此，由光检测部检测的干涉光的强度主要成为关于来自电路部及其附近的光的强度。因此，基于由光检测部检测的干涉光的强度，能够精度良好地分析电路部的状态。
本发明的集成电路检查装置中，光产生部也可以具备超级发光二极管(SuperLuminescent Diode)，波长宽度调整部通过调整施加于超级发光二极管的电压来调整波长宽度。或者，光产生部也可以具备白色光源，波长宽度调整部通过调整来自白色光源的光中通过的光的波长频带，从而调整波长宽度。根据这些构成，能够适当地调整照射于集成电路的光的波长宽度。特别是在光产生部具有超级发光二极管的情况下，能够得到光亮度的光。
本发明的集成电路检查装置中，照射位置调整部也可以以使来自光产生部的光经由形成于半导体基板的耗尽层而照射于电路部的方式，调整照射位置。根据该构成，例如MOS型晶体管部中，通过将光经由耗尽层而照射于漏极，从而能够检测由在耗尽层侧的漏极的界面(因物质的不同而产生的面)上的反射光或在漏极的相反侧的耗尽层的界面(由载体密度的不同而产生的面)上的反射光等所产生的干涉光的强度，并且可以精度良好地分析电路部的状态。
本发明的集成电路检查装置中，波长宽度调整部也可以基于照射于集成电路的光的中心波长、半导体基板的折射率、半导体基板的厚度及耗尽层的深度，调整波长宽度。根据该构成，在经由耗尽层而将光照射于电路部的情况下，由于抑制背面反射光相对于来自电路部及其附近的光的干涉，主要检测来自电路部及其附近的光，因而能够适当地调整照射于集成电路的光的波长宽度。
发明的效果
根据本发明，能够提高集成电路的检查精度。
附图说明
图1是本发明的一个实施方式的集成电路检查装置的构成图。
图2是图1的集成电路检查装置的被检查设备即集成电路的一部份的构成图。
图3是关于使用图1的集成电路检查装置的集成电路动作像的制作的说明图。
图4是关于使用图1的集成电路检查装置的集成电路动作像的制作的说明图。
图5是表示集成电路动作像的比较例及实施例的图。
图6是本发明的其它的实施方式的集成电路检查装置的构成图。
图7是本发明的其它的实施方式的集成电路检查装置的构成图。
具体实施方式
以下，对于本发明的优选的实施方式，参照附图进行详细的说明。还有，各图中，对相同或相当部分标记相同符号，省略重复的说明。
如图1所示，集成电路检查装置1是特定作为被检查设备(DUT：Device Under Test(待测试装置))的集成电路20中异常产生部位等、用于检查集成电路20的装置。集成电路20是例如C-MOS-IC，包含硅基板(半导体基板)21及在硅基板21的表面21a侧形成的电路部22。在集成电路20，从测试器(tester)2输入测试信号(例如矩形波状的脉冲信号)，由此，集成电路20在检查时驱动。
集成电路检查装置1具备产生照射于集成电路20的光L的光产生部3。光产生部3具有超级发光二极管(Super Luminescent Diode)(以下，称为“SLD”)4及将电压施加于SLD4的电压施加部5。通过由电压施加部5施加电压，从而SLD4所发出的光L通过透镜系统而被准直成平行光，并从光产生部3出射。
从光产生部3出射的光L通过偏振光镜6而变换成具有规定的偏振光方向的直线偏振光。通过了偏振光镜6的光L依次通过偏振光分光器7及扫描光学系统(照射位置调整部)8，并由1/4波长板9而变换成圆偏振光。通过了1/4波长板9的光L由包含镜或透镜等的成像光学系统11而被成像于集成电路20的规定的位置。此时，光L经由硅基板21的背面21b而照射于电路部22。然后，光L，通过扫描光学系统8，相对于集成电路20被二维扫描。即，扫描光学系统8调整照射于集成电路20的光L的照射位置。
由集成电路20反射的光L通过成像光学系统11，由1/4波长板9而变换成直线偏振光。通过了1/4波长板9的光L虽然通过扫描光学系统8，但因为具有与上述的规定的偏振光方向垂直的偏振光方向，因此被偏振光分光器7反射，并被光传感器(光检测部)12检测。即，光传感器12在来自光产生部3的光L经由硅基板21的背面21b而照射于电路部22时，检测来自集成电路20的光L。此处，光传感器12对作为来自集成电路20的光L的干涉光的强度进行检测。
对应于光信号的输入而从光传感器12输出的电信号被放大并被输入至锁相放大器13。锁相放大器13中，基于从测试器2输入至集成电路20的测试信号，抽出对应于光信号的特定的周期的信号。所抽出的信号被输入至控制扫描光学系统8等、集成电路检查装置1的各部的控制部14。输入的信号在控制部14中，与集成电路20中的光L的照射位置相对应而被图像化。这样制作的集成电路动作像被显示于显示器15。还有，也可以使用频谱分析器(spectrum analyzer)取代锁相放大器13。
控制部14除了起到作为分析部的功能以外，与电压施加部5一起起到作为调整照射于集成电路20的光L的波长宽度的波长宽度调整部的功能。即，控制部14通过控制电压施加部5而调整施加于SLD4的电压，从而调整照射于集成电路20的光L的波长宽度。SLD4具有由电压施加部5施加的电压越大则发出波长宽度越窄的光L的特性。
此处，对于由控制部14调整的光L的波长宽度，参照图2进行说明。图2是集成电路20的一部分即MOS型晶体管部的构成图。照射于集成电路20的光L的照射位置以经由形成于硅基板21的耗尽层而将光L照射于电路部22(此处，漏极(drain))的方式，被扫描光学系统8调整。
首先，光L的可干涉距离I，如果以光L的中心波长(例如，峰值振动波长)为λ，以光L的波长宽度(例如，光谱半值宽度)为d，以光L所通过的介质的折射率为n，则以下式表示。
[数1]
Figure BDA0001023906210000051
在上述的集成电路动作像的制作中有效的信号的强度调制为数十ppm左右。即，为了相对于信号降低噪声并确保充分的S/N，对于要观察的面(即，电路部22及其附近的面)上的光L的反射光与非观察面(即，硅基板21的背面21b)上的光L的反射光的光路长差，需要充分地减小可干涉距离I。干涉光的强度I，如果以自强度I成为最大的位置起的距离为x，则以下式表示。
[数2]
Figure BDA0001023906210000052
|x|＞1时，干涉光的强度I，如果使强度I的最大值为1，则大约成为，
[数3]
0≦I≦4/x2π2
作为平均，成为，
[数4]
I≒2/x2π2。
在改善S/N的情况下，需要极力减小要观察的面上的光L的反射光与非观察面上的光L的反射光的干涉光的强度I。例如，为了使强度I为0.001，可以将距离x设为约14。为了抑制硅基板21的背面21b上的光L的反射光的干涉，在基板21内往复的光L的光路长有必要超过可干涉距离I。
即，如果以硅基板21的厚度为T，以相对于光L的硅基板21的折射率为n，则有必要满足：
[数5]
2Tn>14λ2/d
[数6]
d>7λ2/Tn。
硅基板21的折射率n大约为3.5。光L的中心波长(观察波长)λ不被硅基板21吸收，并且优选为尽可能短，因此，为1.3μm是标准的。在该情况下，光L的波长宽度d成为
[数7]
d>3.38/T(单位：μm)。
如果硅基板21的厚度T为100μm，则光L的波长宽度d有必要超过33.8nm。
这样，通过扩大光L的波长宽度d并缩短光L的可干涉距离I，从而能够抑制背面反射光(硅基板21的背面21b上的光L的反射光)与电路部22及其附近的面上的光L的反射光发生干涉。
另一方面，光L的反射光的调制基于电路部22及其附近的面上的光L的反射率的变化，但是，该变化起因于由电路部22周边的耗尽层的扩大、缩小所引起的反射面的移动、及由其内部载体所引起的光吸收。即，为了防止反射率的变化的减少，需要相当于耗尽层的深度(耗尽层侧的漏极的界面与漏极的相反侧的耗尽层的界面的距离)的2倍乘上折射率n的数值的可干涉距离I。该距离与相接的区域间的电压的平方根成比例，与载体密度成反比例。如果以伴随扩散层的耗尽层的深度为t，则下式成立。
[数8]
2tn<0.441λ2/d
如上所述，如果以硅基板21的折射率n为3.5，以光L的中心波长为1.3μm，则大约成为：
[数9]
d<0.106/t(单位：μm)
因此，光L的适当的波长宽度d以下式表示。
[数10]
3.38/T<d<0.106/t(单位：μm)
在也观察深的扩散层(阱构造)等的电压的情况下，如果将耗尽层的深度t假定为1μm，将硅基板21的厚度T假定为100μm，则光L的适当的波长宽度d以下式表示。
[数11]
33.8<d<106(单位：nm)
如以上所述，控制部14基于照射于集成电路20的光L的中心波长λ、硅基板21的折射率n、硅基板的厚度T及耗尽层的深度t，决定光L的波长宽度d的值。再有，控制部14通过控制电压施加部5而调整施加于SLD4的电压，从而调整光L的波长宽度d以成为所决定的值。
其次，对于上述的集成电路动作像的制作进行说明。此处的集成电路动作像的制作基于LVI(Laser Voltage Imaging(激光电压成像))法(例如参照专利文献1)。
首先，从测试器2将测试信号输入到集成电路20，驱动集成电路20。在该状态下，如图3所示，照射于集成电路20的光L的照射位置通过扫描光学系统8而对准位置P1，干涉光的强度被光传感器12检测。再有，在锁相放大器13中，干涉光的强度信号与测试信号同步而被分析，检测特定的频率f0的干涉光的强度I1。
接着，如图4所示，照射于集成电路20的光L的照射位置通过扫描光学系统8而对准位置P2，干涉光的强度被光传感器12检测。再有，在锁相放大器13中，干涉光的强度信号与测试信号同步而被分析，检测特定的频率f0的干涉光的强度I2。
这样，光L的照射位置相对于集成电路20被二维扫描，在集成电路20的全体中，检测特定的频率f0的干涉光的强度I2。再有，控制部14中，干涉光的强度与光L的照射位置对应，特定的频率f0的干涉光强度图像作为集成电路动作像而被制作，并被显示于显示器15。
在驱动集成电路20的情况和不驱动集成电路20的情况下，电路部22中载体所存在的范围发生变化，耗尽层的深度或光吸收率等发生变化。因此，漏极的相反侧的耗尽层的界面上反射的光L的光路长发生变化。因此，在驱动集成电路20的情况和不驱动集成电路20的情况下，存在该界面上反射的光L的强度的变化(强度调制)，在异常产生部位，由于不产生该界面上反射的光L的强度的变化，因而通过检测干涉光的强度，从而能够特定集成电路20中的异常产生部位。还有，也可以将光L的照射位置对准集成电路20中的特定的位置，检测该特定的位置上的干涉光的强度，并针对该特定的位置进行检查。
如以上所说明的那样，集成电路检查装置1中，照射于集成电路20的光L的波长宽度通过控制部14及电压施加部5而被调整。由此，对应于电路部22与硅基板21的背面21b的距离而扩大波长宽度(即，缩短可干涉距离)，能够抑制背面反射光与来自电路部22及其附近的光L发生干涉。即，能够抑制背面反射光的干涉信息与来自电路部22及其附近的光L的信号信息(主要是关于来自电路部22及其附近的光的干涉光的强度信息)重叠而使S/N降低。因此，根据集成电路检查装置1，能够提高集成电路20的检查精度。
另外，光产生部3具有SLD4，控制部14通过控制电压施加部5而调整施加于SLD4的电压，从而调整照射于集成电路20的光L的波长宽度。由此，能够适当地调整照射于集成电路20的光L的波长宽度。特别是通过使用SLD4，从而能够获得光亮度的光L。
还有，在从SLD4发出的光L的光路上，也可以配置用于调整光L的波长宽度的波长选择滤波器。此时，控制部14与波长选择滤波器一起起到作为调整照射于集成电路20的光L的波长宽度的波长宽度调整部的功能。即，控制部14通过切换多种的波长选择滤波器(例如，带通滤波器、长通滤波器、短通滤波器的任一个或者它们的组合)等，并调整来自SLD4的光L中通过的光L的波长频带，从而调整照射于集成电路20的光L的波长宽度。由此，也能够适当地调整照射于集成电路20的光L的波长宽度。
此时，控制部14基于照射于集成电路20的光L的中心波长、硅基板21的折射率、硅基板21的厚度及耗尽层的深度，决定光L的波长宽度的值。由此，由于抑制背面反射光相对于来自电路部22及其附近的光L的干涉并主要检测来自电路部22及其附近的光L，能够适当地调整照射于集成电路20的光L的波长宽度。
另外，以来自光产生部3的光L经由形成于硅基板21的耗尽层而照射于电路部22的方式，扫描光学系统8调整光L的照射位置。由此，例如MOS型晶体管部中，通过经由耗尽层而将光L照射于漏极，从而检测由耗尽层侧的漏极的界面(由物质的不同而产生的面)上的反射光、或漏极的相反侧的耗尽层的界面(由载体密度的不同而产生的面)上的反射光等而产生的干涉光的强度，能够精度良好地分析电路部22的状态。近年来，伴随着集成电路20的微细化，源极(source)-漏极间的通道(channel)区域的宽度逐渐变窄至光L的波长以下，光L难以入射于该区域，因而可以说上述构成是极其有效的。还有，也可以将来自光产生部3的光L经由通道区域正下方的耗尽层而照射于电路部22。
图5是表示集成电路动作像的比较例及实施例的图。作为比较例，照射中心波长1300nm、波长宽度1nm以下、输出109mW的激光，由LVP取得集成电路动作像，以椭圆包围驱动部(图5(a))。另一方面，作为实施例，照射中心波长1310nm、波长宽度55nm、输出14mW的光，由LVP取得集成电路动作像，以椭圆包围驱动部(活性部)(图5(b))。作为被检体设备，使用相同的集成电路。其结果，在照射中心波长1310nm、波长宽度55nm、输出14mW的光的情况下，相较于照射中心波长1300nm、波长宽度1nm以下、输出109mW的激光的情况，因为背面反射光的影响所产生的噪声减少，即使是在照射激光的情况下未观察到驱动部的区域，也观察到驱动部。
以上，对本发明的一个实施方式进行了说明，但是，本发明不限于上述实施方式。例如，如图6所示，在SLD4与偏振光分光器7之间也可以不配置偏振光镜6。在该情况下，为了防止从SLD4发出的光L中非直线偏振光的成分作为散射光而朝向光传感器12，可以相对于偏振光分光器7在光传感器12的相反侧配置黑色的部件等、吸收该成分的光吸收体16。
另外，如图7所示，光产生部3也可以具有白色光源17来取代SLD4。在该情况下，在从白色光源17发出的光L的光路上，可以配置用于调整光L的波长宽度的波长选择滤波器18。此时，控制部14与波长选择滤波器18一起起到作为调整照射于集成电路20的光L的波长宽度的波长调整部的功能。即，控制部14切换多种的波长选择滤波器18(例如，带通滤波器、长通滤波器、短通滤波器的任一个、或它们的组合)等，调整来自白色光源17的光L中通过的光L的波长频带，从而调整照射于集成电路20的光L的波长宽度。由此，能够适当地调整照射于集成电路20的光L的波长宽度。
产业上的利用可能性
根据本发明，能够提高集成电路的检查精度。
符号的说明
1…集成电路检查装置、3…光产生部、4…超级发光二极管、5…电压施加部(波长宽度调整部)、8…扫描光学系统(照射位置调整部)、12…光传感器(光检测部)、14…控制部(波长宽度调整部)、17…白色光源、18…波长选择滤波器(波长宽度调整部)、20…集成电路、21…硅基板(半导体基板)、22…电路部、L…光。

Claims (10)

1.一种检查装置，其特征在于：
是用于检查包含电路部的集成电路的检查装置，
具备：
测试器，其将测试信号施加到所述集成电路；
光源，其产生照射于所述集成电路的具有波长宽度的光；
光检测部，其检测从所述光源出射并且对应于所述测试信号进行调制且经由半导体基板的背面照射到所述集成电路并且在所述集成电路被反射的光，并输出电信号；及
控制部，其将对应于所述电信号的特定的周期或者频率的信号与所述集成电路中的光的照射位置相对应而被图像化，
还具备调整照射于所述半导体基板的光的照射位置的照射位置调整部、及调整照射到所述集成电路的光的波长宽度的波长宽度调整部，
所述光检测部以检测由所述集成电路的反射面反射的光的调制的方式配置，该调制由于起因于形成于所述集成电路的耗尽层的波动的所述集成电路的反射面的移动而产生，
在以由所述光源产生的光的中心波长为λμm，以所述半导体基板的折射率为n，以所述半导体基板的厚度为Tμm，以所述耗尽层的深度为tμm，以由所述波长宽度调整部调整后的光的波长宽度为dμm时，所述波长宽度d满足d>7λ2/Tn且2tn<0.441λ2/d的关系。
2.如权利要求1所述的检查装置，其特征在于：
所述光源产生具有超过33.8nm的波长宽度的光。
3.如权利要求1所述的检查装置，其特征在于：
所述光源产生具有小于106nm的波长宽度的光。
4.如权利要求1至3中任一项所述的检查装置，其特征在于：
所述光源是超级发光二极管。
5.如权利要求1至3中任一项所述的检查装置，其特征在于：
利用锁相放大器或者频谱分析器，解析对应于所述电信号的特定的周期或者频率的信号。
6.一种检查方法，其特征在于：
是用于检查包含电路部的集成电路的检查方法，
具备：
将测试信号施加到所述集成电路的步骤；
从光源产生照射于所述集成电路的具有波长宽度的光的步骤；
调整照射于半导体基板的光的照射位置的步骤；
检测从所述光源出射并且对应于所述测试信号进行调制且经由所述半导体基板的背面照射到所述集成电路并且在所述集成电路被反射的光，并输出电信号的步骤；及
解析对应于所述电信号的特定的周期或者频率的信号的步骤，
还具备调整照射到所述集成电路的光的波长宽度的步骤，
在检测光的步骤中，以检测由所述集成电路的反射面反射的光的调制的方式进行检测，该调制由于起因于形成于所述集成电路的耗尽层的波动的所述集成电路的反射面的移动而产生，
在以由所述光源产生的光的中心波长为λμm，以所述半导体基板的折射率为n，以所述半导体基板的厚度为Tμm，以所述耗尽层的深度为tμm，以由调整光的波长宽度的步骤调整后的光的波长宽度为dμm时，所述波长宽度d满足d>7λ2/Tn且2tn<0.441λ2/d的关系。
7.如权利要求6所述的检查方法，其特征在于：
在从光源产生光的步骤中，产生具有超过33.8nm的波长宽度的光。
8.如权利要求6所述的检查方法，其特征在于：
在从光源产生光的步骤中，产生具有小于106nm的波长宽度的光。
9.如权利要求6至8中任一项所述的检查方法，其特征在于：
所述光源是超级发光二极管。
10.如权利要求6至8中任一项所述的检查方法，其特征在于：
所述解析的步骤由锁相放大器或者频谱分析器进行。
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