CN115667955A - 半导体器件检查方法及半导体器件检查装置 - Google Patents

半导体器件检查方法及半导体器件检查装置 Download PDF

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Abstract

本发明的半导体检查装置(1)具备：测定器(7)，其对半导体器件供给电力，同时测定半导体器件(S)的对应于电力的供给的电气特性；光扫描装置(13)，其对半导体器件(S)扫描以多个频率调变强度后的光；锁定放大器(15)，其取得对应于光扫描的表示多个频率成分的电气特性的特性信号；及检查装置(19)，其处理特性信号，检查装置(19)以反映半导体器件(S)中第1层(L1)的电气特性的扫描位置的特性信号的相位成分为基准，修正任意扫描位置的特性信号的相位成分，特定反映半导体器件(S)中第2层(L2)的电气特性的扫描位置的特性信号的相位成分，使用该相位成分将任意扫描位置的特性信号的相位成分标准化，输出基于经标准化的特性信号的相位成分的结果。

Description

半导体器件检查方法及半导体器件检查装置
技术领域
实施方式的一方面涉及一种半导体器件检查方法及半导体器件检查装置。
背景技术
自从前以来，作为解析三维层叠有半导体芯片的半导体器件的电气特性的方法，已知有锁定OBIRCH(Lock-in Optical Beam Induced Resistance Change：锁定光束感应电阻变化)(例如，参照下述非专利文献1)。根据该方法，通过一边对半导体器件扫描激光一边测定电阻等电气特性的变化，实现非破坏性的半导体器件的故障解析。
现有技术文献
非专利文献
非专利文献1：K.J.P.Jacobs等，“Lock-in thermal laser stimulation fornon-destructive failure localization in 3-D devices(用于3-D设备非破坏性故障定位的锁定热激光刺激技术)”，Microelectronics Reliability，第76-77卷(2017)，第188-193页。
发明内容
发明想要解决的问题
如上述的现有方法中，以在激光的照射方向上层叠有多层半导体芯片的半导体器件为对象的情况下，期望对应层叠结构来解析电气特性。
因此，实施方式的一方面是鉴于该问题而完成的，其课题在于提供一种可解析与半导体器件的层叠结构对应的电气特性的半导体器件检查方法及半导体器件检查装置。
解决问题的技术手段
实施方式的一方面的半导体器件检查方法具备以下步骤：对半导体器件供给电力，同时测定半导体器件的对应于电力的供给的电气特性；对半导体器件扫描以第1频率调制强度后的光、与以高于第1频率的第2频率调制强度后的光，取得对应于该扫描的表示第1频率成分及第2频率成分的电气特性的特性信号；以反映半导体器件中光的光轴方向的第1位置的电气特性的第1扫描位置的特性信号的相位成分为基准，修正任意扫描位置的特性信号的相位成分；特定反映半导体器件中光的光轴方向的与第1位置不同的第2位置的电气特性的第2扫描位置的特性信号的相位成分，使用该相位成分将任意扫描位置的特性信号的相位成分标准化；及输出基于任意扫描位置的经标准化的特性信号的相位成分的结果。
或者，实施方式的另一方面的半导体器件检查装置具备：测定器，其对半导体器件供给电力，同时测定半导体器件的对应于电力供给的电气特性；光扫描装置，其对半导体器件扫描以第1频率调制强度后的光、与以高于第1频率的第2频率调制强度后的光；信号取得装置，其取得对应于光扫描的表示第1频率成分及第2频率成分的电气特性的特性信号；及处理器，其处理特性信号，处理器以反映半导体器件中光的光轴方向的第1位置的电气特性的第1扫描位置的特性信号的相位成分为基准，修正任意扫描位置的特性信号的相位成分，特定反映半导体器件中光的光轴方向的与第1位置不同的第2位置的电气特性的第2扫描位置的特性信号的相位成分，使用该相位成分将任意扫描位置的特性信号的相位成分标准化，输出基于任意扫描位置的经标准化的特性信号的相位成分的结果。
根据上述一方面或另一方面，一边对半导体器件扫描以第1频率调制后的光与以第2频率调制后的光，一边取得测定第1频率成分及第2频率成分的半导体器件的电气特性的特性信号。并且，以反映半导体器件的光的光轴方向的第1位置的电气特性的扫描位置的特性信号的相位成分为基准，修正取得的任意扫描位置的特性信号的相位成分后，特定反映半导体器件的该光轴方向的第2位置的电气特性的扫描位置的特性信号的相位成分，使用该相位成分，将任意扫描位置的特性信号的相位成分标准化。再者，输出基于任意扫描位置的经标准化的特性信号的相位成分的结果。由此，可推定半导体器件的任意扫描位置的层构造，可解析与半导体器件的层叠结构对应的电气特性。
发明的效果
根据本发明的一方面，可解析与半导体器件的层叠结构对应的电气特性。
附图说明
图1是实施方式的半导体检查装置1的概略构成图。
图2是表示图1的检查装置19的硬件构成的一例的方块图。
图3是表示半导体检查装置1的测定对象的半导体器件S的层叠构造的一例的图。
图4是表示将由检查装置19取得的多个频率成分的特性信号以二维图像表现的影像的图。
图5是绘制由检查装置19解析的相位成分θ与频率的平方根f1/2的关系的图表。
图6是绘制由检查装置19修正的相位成分θ与频率的平方根f1/2的关系的图表。
图7是绘制由检查装置19标准化的相位成分θ与频率的缩放值Ω的关系的图表。
图8是表示由检查装置19输出的斜率β的二维图像Gβ的一例的图。
图9是表示由检查装置19输出的温度系数γ1及温度系数γ2各个的二维图像Gγ1、Gγ2的一例的图。
图10是表示半导体检查装置1的解析处理的顺序的流程图。
图11是表示由本公开的变化例产生的差图像的影像的图。
图12是表示由本公开的变化例产生的输出图像的影像的图。
图13是表示本公开的变化例的测定对象的半导体器件S的层叠构造的一例的图。
图14是表示本公开的变化例的测定对象的半导体器件S的层叠构造的一例的图。
具体实施方式
以下，参照附图，针对本发明的实施方式详细说明。此外，在说明中，对相同要件或具有相同功能的要件使用相同符号，省略重复的说明。
图1是实施方式的半导体器件检查装置即半导体检查装置1的概略构成图。半导体检查装置1是为了进行测定对象物(DUT：Device Under Test：被测器件)即半导体器件的故障部位的解析，而用于测定各部位的电气特性的装置。作为该半导体检查装置1的测定对象，优选使用层叠有2层以上多个半导体芯片的半导体器件。此外，图1中，以实线箭头表示电信号在装置间的流动，以虚线箭头表示光信号在装置间的流动。
即，半导体检查装置1构成为包含：含有电压施加装置3及电流测定装置5的测定器7、光源9、信号源11、光扫描装置13、锁定放大器(信号取得装置)15、光检测器17、及检查装置19。以下，针对半导体检查装置1的各构成要件详细说明。
测定器7具有2个端子，通过将这2个端子电连接于半导体器件S，自电压施加装置3对形成于半导体器件S内的电路施加恒压而供给电力，在电流测定装置5中测定对应于该供给而在2个端子间的半导体器件S内流动的电流，作为电气特性。
光源9例如为照射激光的激光源(照射源)。光源9通过信号源11接收以可变频率产生的交流信号，产生以该交流信号所含的频率调制强度后的激光。该交流信号可为具有单一频率成分的信号，也可为包含多个频率成分的信号(例如矩形波信号)。光扫描装置13将自光源9照射的激光向半导体器件S导光而照射，且使其在半导体器件S中的激光的照射位置沿半导体器件S的表面二维扫描。此处，由检查装置19控制光扫描装置13中激光的二维扫描。另外，光扫描装置13向光检测器17导光对应于激光的照射，而自半导体器件S的表面产生的反射光。此外，光源9也可为产生非相干光的SLD(Super-Luminescent Diode：超冷光二极管)或LED(Light Emitting Diode：发光二极管)、灯光源等。
锁定放大器15监控自信号源11输出的交流信号，且接收由测定器7测定的表示电气特性的特性信号，提取(锁定检测)特性信号中的激光的调制频率的频率成分，输出至检查装置19。此时，锁定放大器15也可根据交流信号所含的多个频率成分，提取多个频率成分。光检测器17根据由光扫描装置13扫描的激光，接收由半导体器件S产生的反射光，将表示反射光的强度的强度信号输出至检查装置19。
检查装置19是以下的数据处理装置：电连接于锁定放大器15、光检测器17及光扫描装置13，控制光扫描装置13的二维扫描，且对来自锁定放大器15的特性信号及来自光检测器17的强度信号进行处理。
图2表示检查装置19的硬件构成。如图2所示，检查装置19为计算机等，该计算机物理上包含处理器即CPU(Central Processing Unit：中央处理单元)101、记录媒体即RAM(Random Access Memory：随机存取内存)102或ROM(Read Only Memory：只读存储器)103、通信模块104及输入输出模块106等，分别电连接。检查装置19的功能通过以下实现：通过在CPU101及RAM102等硬件上读入程序等，基于CPU101的控制，使通信模块104及输入输出模块106等动作，且进行RAM102中的数据读出及写入。此外，检查装置19作为输入输出器件，可包含显示器、键盘、鼠标、触控面板显示器等，也可包含硬盘驱动器、半导体内存等数据记录装置。另外，检查装置19也可由多个计算机构成。
图3表示半导体检查装置1的测定对象的半导体器件S的层叠构造的一例。半导体器件S为多层构造的半导体器件，其至少具有例如包含半导体电路部C1及配线部W1的第1层L1、包含半导体电路部C2及配线部W2的第2层L2、及层间配线部W12。此外，图3中，省略存在在层间的绝缘层的图示。这样的半导体器件S中，随着半导体检查装置1的电压施加装置3施加电压，沿层间的界面方向，即半导体器件S的表面Su产生区域A1、区域A2、及区域A12，其中区域A1仅在第1层L1产生电流，区域A2仅在第2层L2产生电流，区域A12在第1层L1及第2层L2的两者产生电流。以激光的光轴与层间的界面(表面Su)大致垂直的方式，自第1层L1侧对这样的半导体器件S照射激光。由此，自激光聚光的第1层L1的位置传播热。因此，照射区域A1而得的特性信号中，反映出光轴方向上位于靠近光源9的第1位置的第1层L1的电气特性。另外，照射区域A2而得的特性信号中，反映出光轴方向上位于离开光源9的第2位置的第2层L2的电气特性。另外，照射区域A12而得的特性信号中，反映出第1层L1及第2层L2两者的电气特性。
以下，针对检查装置19的功能详细说明。
检查装置19以对半导体器件S上的包含区域A1、A2、A12的区域二维扫描至少以第1频率f1调制强度后的激光、及以高于第1频率的第2频率调制强度后的激光的方式，控制光扫描装置13。本实施方式中，检查装置19以对半导体器件S也扫描以第1及第2频率f1、f2以外的多个频率调制强度后的激光的方式进行控制。这样的以多个频率调制强度后的激光也可分别照射。另外，也可实现如下的状态：以如按矩形波调制强度后的激光的方式，同时照射以多个频率调制强度后的激光。
另外，检查装置19根据上述多个调制频率f1、f2、……的激光的扫描控制，在半导体器件S的每个扫描位置取得按照多个频率成分f1、f2、……的每一个锁定检测出的特性信号，作为以其相位及振幅或多项表现的信号，将这些特性信号转换成二维图像进行解析。图4表示以二维图像表现由检查装置19取得的多个频率成分的每一个的特性信号的影像。该二维图像也可应用高斯滤波器等滤波器。理论上，若将第1层L1及第2层L2的温度变化分别设为ΔT1及ΔT2，将第1层L1及第2层L2的温度系数分别设为γ1及γ2，则由多项表示对半导体器件S上的各扫描位置照射激光时获得的特性信号的振幅及相位的信号SG以下述式(1)表示。
SG＝γ1ΔT1+γ2ΔT2…(1)
检查装置19具有利用这样的特性的每一层的特性信号的解析功能。
此处，半导体器件S的区域A1所含的至少1个扫描位置是基于设计数据，由用户预先设定于检查装置19中。或者，该扫描位置是基于设计数据，预先在检查装置19中自动特定出。又或者，该检查装置19也可将后述的相位成分对于频率的变化最小的场所作为扫描位置设定。
并且，检查装置19取得在各扫描位置获得的特性信号的相位成分θ，对每个扫描位置解析该相位成分θ与频率的平方根f1/2的关系。图5表示绘制通过检查装置19解析出的相位成分θ与频率的平方根f1/2的关系的图表。如此，以具有不同特性的方式获得与区域A1内的扫描位置对应的相位成分θ的解析点P1、与区域A2内的扫描位置对应的相位成分θ的解析点P2、及与区域A12内的扫描位置对应的相位成分θ的解析点P12。
另外，检查装置19以预先已知的扫描位置的解析点P1为基准，以抵消该解析点P1的相位成分θ的方式，修正如上述那样获得的任意扫描位置的相位成分θ的各解析点。此时，在因抵消相位成分θ，值自-π不连续变化为π(或相反)的情况下，检查装置19进行对相位成分θ加上-2π(或2π)以保持相位的连续性的处理，以不阻碍之后的解析。图6表示绘制由检查装置19修正的相位成分θ与频率的平方根f1/2的关系的图表。经如此修正的相位成分θ相对于频率的平方根f1/2的特性在区域A1、A2、A12间表示出不同的特性。即，与区域A1对应的特性为始终具有接近零的值的特性，与区域A2对应的特性为相对于频率的平方根f1/2具有斜率α的线性特性的特性，与区域A12对应的特性为具有极值的特性。
并且，检查装置19自经上述那样修正的任意扫描位置的相位成分θ的特性，特定在不同频率的平方根f1/2间的变化具有线性特性的特性，作为与区域A2对应的扫描位置的特性。此时，在解析点仅具有第1频率f1及第2频率f2的情况下，检查装置19也可特定2个频率f1、f2的平方根f1/2间的变化相对大的扫描位置的特性，作为与区域A2对应的扫描位置的频率特性。再者，检查装置19基于与特定出的区域A2对应的扫描位置的解析点P2，以该解析点P2的不同频率的平方根f1/2间的斜率(变化率)α为基准，以任意扫描位置的相位成分θ的特性为对象，将该相位成分θ相对于频率的平方根f1/2的变化率标准化。具体而言，对于任意扫描位置的特性，以将横轴按Ω＝|α|×f1/2缩放(scaling)的方式，将该特性标准化。此时，斜率α也可自近似为多个解析点P2的直线的斜率求得，解析点P2仅具有与第1频率f1及第2频率f2对应的2点的情况下，也可自2点间的斜率求得。
图7是绘制由检查装置19标准化的相位成分θ与频率的缩放值Ω的关系的图表。此时，根据上述式(1)的理论式，频率较低的部位(接近零的部位)的相位成分θ的斜率由下述式(2)表示。
Figure BDA0003961621730000081
调制频率较低的情况下，特性信号SG中，在特性信号反映出第1层L1及第2层L2的电气特性，但调制频率较高的情况下，未在特性信号反映出第2层L2的电气特性。
利用该性质，检查装置19取得由以充分高的调制频率而得的特性信号表现的二维图像的各像素值，作为第1层L1的温度系数γ1。其中，由于第2层L2的贡献不为零且存在较多，因此将应用基于相位偏差问题与双弯曲函数决定权重的滤波器后的数值设为温度系数γ1。根据该滤波器，如下述那样决定权重。即，将关注像素的振幅与相位分别设为R0、θ0，将其周边像素的振幅与相位分别设为Ri、θi(i＝1、2、…N-1，N为自然数)的情况下，由下述式(3)算出值s；
Figure BDA0003961621730000082
基于该值s，由下述式(4)决定权重w。
Figure BDA0003961621730000083
再者，检查装置19一边参照通过上述功能标准化的任意扫描位置的相位成分θ的解析点，一边在Ω＝0附近算出解析点相对于缩放值Ω的斜率(变化率)β。该斜率β可自与第1频率f1对应的解析点及与第2频率f1对应的解析点间的斜率求得，也可求得近似3点以上解析点的曲线，并自该曲线的Ω＝0的切线的斜率求得。并且，检查装置19通过将决定的与该扫描位置对应的像素的温度系数γ1、及与该扫描位置对应算出的斜率β代入上述式(2)，算出该扫描位置的温度系数γ2。
检查装置19通过对各个扫描位置重复算出这样的温度系数γ2，而按照每个扫描位置求得温度系数γ1及温度系数γ2。另外，检查装置19将按照每个扫描位置算出的斜率β作为二维图像，输出至显示器等输入输出模块106，将按照每个扫描位置算出的温度系数γ1及温度系数γ2各个作为表示第1层L1及第2层L2的电气特性的二维图像，输出至输入输出模块106。
图8表示由检查装置19输出的斜率β的二维图像Gβ的一例，图9表示由检查装置19输出的温度系数γ1及温度系数γ2各个的二维图像Gγ1、Gγ2的一例。如此，在二维图像Gβ上反映出斜率β在各扫描位置的分布，在各个二维图像Gγ1、Gγ2上分别反映出温度系数γ1及温度系数γ2在各扫描位置的分布。
此处，在二维图像Gγ1、Gγ2上反映温度系数γ1及温度系数γ2各个时，检查装置19为了易于解析图像上各层的特性，也可由下述式(5)及下述式(6)，计算使用以反应第1层L1及第2层L2的两者的程度的调制频率锁定检测出的特性信号的振幅R的加权值γ1w、γ2w。
Figure BDA0003961621730000091
Figure BDA0003961621730000092
此外，Rth是为了容易观察图像，而用于调整的阈值。
接着，针对使用本实施方式的半导体检查装置1的以半导体器件S为对象的解析处理顺序，即本实施方式的半导体器件检查方法的流程进行说明。图10是表示半导体检查装置1的解析处理的顺序的流程图。
首先，通过测定器7，对半导体器件S供给电力时，开始测定半导体器件S的电气特性(步骤S1)。接着，通过利用检查装置19控制光扫描装置13的动作，在半导体器件S上二维扫描以第1频率f1调制强度后的激光，同时在检查装置19中取得通过锁定放大器15以该第1频率f1锁定检测出的特性信号(步骤S2)。
再者，检查装置19中，取得表示取得的特性信号的二维分布的二维图像(步骤S3)。其后，将激光的调制频率依次变更为第2频率f1、及第1及第2频率以外的频率(步骤S4)，重复步骤S2及步骤S3的处理，由此取得以多个频率f2、…分别锁定检测出的多个特性信号。
接着，通过检查装置19，基于各扫描位置的特性信号，解析特性信号的相位成分θ相对于频率的平方根f1/2的关系，以半导体器件S的区域A1内的相位成分的解析点为基准，修正任意扫描位置的相位成分θ的解析点(步骤S5)。再者，通过检查装置19，自任意扫描位置的相位成分θ的解析点特定与半导体器件S的区域A2内的扫描位置对应的相位成分θ的解析点P2，以该解析点P2间的斜率α为基准，将任意扫描位置的相位成分θ的解析点的变化率标准化(步骤S6)。
其后，通过检查装置19，算出标准化后的任意扫描位置的相位成分θ的解析点的Ω＝0附近的斜率β，基于与该斜率β分开取得的该扫描位置的第1层L1的温度系数γ1，算出该扫描位置的第2层L2的温度系数γ2(步骤S7)。其后，通过依次变更解析对象的扫描位置(步骤S7)，重复步骤S5～步骤S7的处理，取得多个扫描位置的温度系数γ1、γ2。
再者，通过检查装置19，将所有扫描位置的温度系数γ1、γ2通过加权调整为值γ1w、γ2w(步骤S10)。最后，在检查装置19中，输出表示各层L1、L2的温度系数γ1w、γ2w的分布的二维图像(步骤S10)。
根据以上说明的半导体检查装置1，一边对半导体器件S二维扫描以多个频率调制后的激光，一边取得锁定检测多个频率成分的半导体器件S的电气特性的特性信号。接着，以反映半导体器件S的第1层L1的电气特性的扫描位置的特性信号的相位成分θ为基准，修正取得的任意扫描位置的特性信号的相位成分θ。再者，特定反映半导体器件S的第2层L2的电气特性的扫描位置的特性信号的相位成分θ，使用该相位成分θ，将任意扫描位置的特性信号的相位成分θ标准化。再者，输出基于任意扫描位置的经标准化的特性信号的相位成分θ的结果。由此，可推定半导体器件S的任意扫描位置处的层构造，可解析与半导体器件S的层叠结构对应的电气特性。
另外，通过如上述的相位成分θ的修正，可取得任意扫描位置的相位成分θ相对于反映第1层L1的电气特性的扫描位置的特性信号的相位成分θ的相对值。由此，可容易推定基于相位成分θ的层构造。
另外，将如上述的相位成分θ标准化时，基于特性信号的相位成分θ的频率特性特定扫描位置，由此可容易取得反映第2层L2的电气特性的特性信号的相位成分θ。其结果，可容易推定任意扫描位置的层构造。具体而言，特定出修正后的特性信号的相位成分θ在不同频率间的变化相对大的扫描位置。该情况下，可容易取得反映第2层L2的电气特性的特性信号的相位成分θ。另外，特定出修正后的特性信号的相位成分θ的频率间的变化为线性的扫描位置。该情况下，也可容易取得反映第2层L2的电气特性的特性信号的相位成分θ。
另外，本实施方式中，通过进行特性信号的相位成分θ的标准化，经标准化的任意位置的特性信号的相位信号θ的频率特性成为使半导体器件S的层构造显著化的波形。其结果，任意扫描位置的层构造的推定精度提高。
另外，本实施方式中，将特性信号的相位成分θ标准化时，使用反映第2层L2的电气特性的扫描位置的相位成分θ相对于频率的平方根f1/2的变化率，将任意扫描位置的相位成分θ相对于频率的平方根f1/2的变化率标准化。根据这样的构成，经标准化的任意位置的特性信号的相位信号θ的频率特性成为使半导体器件S的层构造更显著化的波形，任意扫描位置的层构造的推定精度进一步提高。
再者，本实施方式中，输出表示任意扫描位置的特性信号的相位成分θ相对于频率的斜率β。由此，可将半导体器件S的任意扫描位置的层构造可视化，通过参照经可视化的图像，可解析与半导体器件S的层叠结构对应的电气特性。
此外，本实施方式中，并行输出表示任意扫描位置的第1层L1的温度系数γ1的图像、与表示任意扫描位置的第2层L2的温度系数γ2的图像。根据这样的功能，可将半导体器件S的任意扫描位置的每一层L1、L2的电气特性可视化，可基于经可视化的图像，解析半导体器件S的各层L1、L2的电气特性。
以上，虽已针对本发明的各种实施方式进行说明，但本发明并非限定于上述实施方式，也可在不变更各申请专利项所记载的主旨的范围内进行变化，或应用于其它方面。
例如，检查装置19中，也可产生及输出表示以第1频率f1锁定检测出的特性信号的相位成分θ、与以高于第1频率f1的第2频率f2锁定检测出的特性信号的相位成分θ的差的二维分布的图像。例如，如图11所示，也可基于表示第1频率f1的相位成分θ的图像Gf1、与表示第2频率f2的相位成分θ的图像Gf2，产生反映各图像Gf1、Gf2的相位成分θ的差量的差图像Gdiff。可基于这样的差图像Gdiff，视觉性地取得半导体器件S的各扫描位置的层的深度信息。检查装置19输出差图像Gdiff时，可通过深浅表示相位成分θ的差并输出，也可参考LUT(Look-up Table：查询表)等，将差转换成色相输出。
另外，半导体检查装置1也可在与线垂直的方向偏移重复沿半导体器件S上的多条线的单维扫描，而执行激光的二维扫描，以使该单维扫描的调制频率以第1频率f1及第2频率交替变更的方式动作。例如，设定为第1频率f1＝1Hz，第2频率＝4Hz。图12表示图像Gout的一例，该图像表示通过这样的变化例的半导体检查装置1，在每条线与调制频率f1、f2对应而锁定检测，由此产生的相位成分θ的二维分布。根据这样的变化例，可容易判别离开光源9的位置处的层L3的电气特性、与靠近光源9的位置处的层L4的电气特性。
另外，检查装置19中，基于不同频率的平方根f1/2间的变化，特定与区域A2对应的扫描位置的相位成分θ的特性，但也可由用户在检查装置19中设定半导体器件S的区域A2所含的扫描位置。或者，也可在检查装置19中，基于设计数据预先自动特定该扫描位置。
上述实施方式中，以包含第1层L1及第2层L2的双层构造的半导体器件S为对象，但检查装置19也可具有以3层构造以上的半导体器件S为对象的解析功能。
例如，也可以如图13所示的具有自靠近光源9的侧起，包含位于第1位置的第1层L1、位于第2位置的第2层L2、及位于第3位置的第3层L3的多层构造的半导体器件S为对象。这样的半导体器件S中，根据设计数据等，区域A1、区域A12、区域A23、区域A3为已知，其中区域A1仅在第1层L1具有电流流动的路径PA，区域A12在第1层L1及第2层具有路径PA，区域A23在第2层L2及第3层L3具有路径PA，区域A3仅在第3层L3具有路径PA。另外，来自光源9的激光以聚光于第1层L1的方式照射。
以上述构成的半导体器件S为对象的情况下，检查装置19首先以区域A1的特性信号为基准，进行所有扫描位置的特性信号的相位修正及变化率的标准化，以区域A23的特性信号为基准，进行所有扫描位置的特性信号的变化率的标准化。接着，以区域A1的特性信号与区域A23的特性信号为对象，执行上述实施方式的解析处理，由此取得所有扫描位置的第1层L1的温度系数γ1、与第2层L2及第3层L3的温度系数γ23。
接着，检查装置19以区域A3的特性信号与区域A12的特性信号为对象，执行上述实施方式的解析处理，取得所有扫描位置的第3层L3的温度系数γ3、与第1层L1及第2层L2的温度系数γ12。
根据这样的变化例，可以3层构造的半导体器件为对象，推定任意扫描位置的每一层L1、L2、L3的电气特性。
另外，检查装置19也可具有以如图14所示的4层构造的半导体器件S为对象的解析功能。图14所示的半导体器件S具有多层构造，该多层构造自靠近光源9的侧起，包含位于第1位置的第1层L1、位于第2位置的第2层L2、位于第3位置的第3层L3、及位于第4位置的第4层L4。这样的半导体器件S中，根据设计数据等，区域A1与区域A234为已知，其中区域A1仅在第1层L1具有电流流动的路径PA，区域A234在第2层L2、第3层L3及第4层L4具有路径PA。另外，来自光源9的激光以聚光于第1层L1的方式照射。
以上述构成的半导体器件S为对象的情况下，检查装置19首先以区域A1的特性信号为基准，进行所有扫描位置的特性信号的相位修正，以区域A234的特性信号为基准，进行所有扫描位置的特性信号的变化率的标准化。接着，以区域A1的特性信号与区域A234的特性信号为对象，执行上述实施方式的解析处理，由此取得所有扫描位置的第1层L1的温度系数γ1、与第2层L2、第3层L3及第4层L4的温度系数γ234。其后，检查装置19可以各扫描位置的特性信号为对象，执行以3层构造的半导体器件S为对象的上述解析处理，取得第2层L2～第4层L4各个的温度系数γ2、γ3、γ4。
根据这样的变化例，可以4层构造的半导体器件为对象，推定任意扫描位置的每一层L1、L2、L3、L4的电气特性，同样，也可以5层以上构造的半导体器件为对象，推定任意扫描位置的各层的电气特性。
上述实施方式中，优选为修正步骤中，以抵消第1扫描位置的特性信号的相位成分的方式，修正任意扫描位置的特性信号的相位成分。上述实施方式中，优选为处理器以抵消第1扫描位置的特性信号的相位成分的方式，修正任意扫描位置的特性信号的相位成分。由此，可取得任意扫描位置的相位成分相对于反映第1位置的电气特性的第1扫描位置的特性信号的相位成分的相对值，因此可容易推定基于该相位成分的层构造。
另外，也优选为标准化步骤中，基于修正后的特性信号的相位成分在第1频率与第2频率间的变化，特定第2扫描位置的特性信号的相位成分。另外，也优选为处理器基于修正后的特性信号的相位成分在第1频率与第2频率间的变化，特定第2扫描位置的特性信号的相位成分。该情况下，通过基于特性信号的相位成分的频率特性特定第2扫描位置，可容易取得反映第2位置的电信号的特性信号的相位成分。其结果，可容易推定任意扫描位置的层构造。
再者，也优选为第1位置是较第2位置靠近光的照射源的位置，标准化的步骤中，将修正后的特性信号的相位成分在第1频率与第2频率间的变化相对大的扫描位置作为第2扫描位置。再者，也优选为第1位置是较第2位置更靠近光的照射源的位置，处理器将修正后的特性信号的相位成分在第1频率与第2频率间的变化相对大的扫描位置作为第2扫描位置。该情况下，通过基于特性信号的相位成分在2个频率间的变化大小，特定第2扫描位置，可容易取得反映第2位置的电气特性的特性信号的相位成分。其结果，可容易推定任意扫描位置的层构造。
此外，也优选为标准化步骤中，以第2扫描位置的特性信号的相位成分在第1频率与第2频率间的变化为基准，将任意扫描位置的特性信号的相位成分在第1频率与第2频率间的变化标准化。此外，也优选为处理器以第2扫描位置的特性信号的相位成分在第1频率与第2频率间的变化为基准，将任意扫描位置的特性信号的相位成分在第1频率与第2频率间的变化标准化。根据该构成，经标准化的任意位置的特性信号的相位信号的频率特性成为使半导体器件的层构造显著化的波形，任意扫描位置的层构造的推定精度提高。
此外，也优选为取得步骤中，进而扫描以第1及第2频率以外的频率调制强度后的光，取得特性信号，标准化步骤中，将修正后的特性信号的相位成分相对于频率的平方根的变化为线性的扫描位置作为第2扫描位置。此外，也优选为处理器进而扫描以第1及第2频率以外的频率调制强度后的光，取得特性信号，将修正后的特性信号的相位成分相对于频率的平方根的变化为线性的扫描位置作为第2扫描位置。根据该构成，通过基于特性信号的相位成分相对于频率的平方根的变化的特性特定第2扫描位置，可可靠取得反映第2位置的电气特性的特性信号的相位成分。其结果，可可靠推定任意扫描位置的层构造。
另外，也优选为标准化步骤中，使用第2扫描位置的特性信号的相位成分相对于频率的平方根的变化率，将任意扫描位置的特性信号的相位成分相对于频率的平方根的变化率标准化。另外，也优选为处理器使用第2扫描位置的特性信号的相位成分相对于频率的平方根的变化率，将任意扫描位置的特性信号的相位成分相对于频率的平方根的变化率标准化。根据该构成，经标准化的任意位置的特性信号的相位信号的频率特性成为使半导体器件的层构造更显著化的波形，任意扫描位置的层构造的推定精度进一步提高。
此外，优选为输出步骤中，输出表示任意扫描位置的特性信号的相位成分相对于频率的变化的图像。再者，优选为处理器输出表示任意扫描位置的特性信号的相位成分相对于频率的变化的图像。若采用该构成，则可将半导体器件的任意扫描位置的层构造可视化，通过参考经可视化的图像，可解析与半导体器件的层叠结构对应的电气特性。
此外，优选为输出步骤中，基于任意扫描位置的特性信号的相位成分相对于频率的变化，至少输出表示任意扫描位置的第1位置的电气特性的图像、与表示任意扫描位置的第2位置的电气特性的图像。此外，也优选为处理器基于任意扫描位置的特性信号的相位成分相对于频率的变化，至少输出表示任意扫描位置的第1位置的电气特性的图像、与表示任意扫描位置的第2位置的电气特性的图像。该情况下，可将半导体器件的任意扫描位置的每一层的电气特性可视化，可基于经可视化的图像，解析半导体器件的各层的电气特性。
产业上的可利用性
实施方式是作为半导体器件检查方法及半导体器件检查装置的使用用途，可解析与半导体器件的层叠结构对应的电气特性。
【符号的说明】
1……半导体检查装置；3……电压施加装置；5……电流测定装置；7……测定器；9……光源；11……信号源；13……光扫描装置；15……锁定放大器(信号取得装置)；17……光检测器；19……检查装置；101……CPU(处理器)；102……RAM；103……ROM；104……通信模块；106……输入输出模块；S……半导体器件。

Claims (18)

1.一种半导体器件检查方法，其中，
具备：
测定步骤，对半导体器件供给电力，同时测定半导体器件的对应于所述电力的供给的电气特性；
取得步骤，对所述半导体器件扫描以第1频率调制强度后的光、与以高于所述第1频率的第2频率调制强度后的光，取得对应于该扫描的表示所述第1频率成分及所述第2频率成分的所述电气特性的特性信号；
修正步骤，以反映所述半导体器件中所述光的光轴方向的第1位置的所述电气特性的第1扫描位置的所述特性信号的相位成分为基准，修正任意扫描位置的所述特性信号的相位成分；
标准化步骤，特定反映所述半导体器件中所述光的光轴方向的与所述第1位置不同的第2位置的所述电气特性的第2扫描位置的所述特性信号的相位成分，使用该相位成分将任意扫描位置的所述特性信号的相位成分标准化；及
输出步骤，输出基于任意扫描位置的所述经标准化的所述特性信号的相位成分的结果。
2.如权利要求1所述的半导体器件检查方法，其中，
所述修正步骤中，以抵消所述第1扫描位置的所述特性信号的相位成分的方式，修正所述任意扫描位置的所述特性信号的相位成分。
3.如权利要求1或2所述的半导体器件检查方法，其中，
所述标准化步骤中，基于修正后的所述特性信号的相位成分在所述第1频率与所述第2频率间的变化，特定所述第2扫描位置的所述特性信号的相位成分。
4.如权利要求3所述的半导体器件检查方法，其中，
所述第1位置为较所述第2位置更靠近所述光的照射源的位置，
所述标准化步骤中，将修正后的所述特性信号的相位成分在所述第1频率与所述第2频率间的变化相对大的扫描位置作为所述第2扫描位置。
5.如权利要求1至4中任一项所述的半导体器件检查方法，其中，
所述标准化步骤中，以所述第2扫描位置的所述特性信号的相位成分在所述第1频率与所述第2频率间的变化为基准，将任意扫描位置的所述特性信号的相位成分在所述第1频率与所述第2频率间的变化标准化。
6.如权利要求3所述的半导体器件检查方法，其中，
所述取得步骤中，进而扫描以所述第1及第2频率以外的频率调制强度后的光，取得所述特性信号，
所述标准化步骤中，将修正后的所述特性信号的相位成分相对于频率的平方根的变化为线性的扫描位置作为所述第2扫描位置。
7.如权利要求6所述的半导体器件检查方法，其中，
所述标准化步骤中，使用所述第2扫描位置的所述特性信号的相位成分相对于频率的平方根的变化率，将所述任意扫描位置的所述特性信号的相位成分相对于频率的平方根的变化率标准化。
8.如权利要求1至7中任一项所述的半导体器件检查方法，其中，
所述输出步骤中，输出表示所述任意扫描位置的所述特性信号的相位成分相对于频率的变化的图像。
9.如权利要求1至7中任一项的半导体器件检查方法，其中，
所述输出步骤中，基于所述任意扫描位置的所述特性信号的相位成分相对于频率的变化，至少输出表示所述任意扫描位置的所述第1位置的所述电气特性的图像、与表示所述任意扫描位置的所述第2位置的所述电气特性的图像。
10.一种半导体器件检查装置，其中，
具备：
测定器，其对半导体器件供给电力，同时测定半导体器件的对应于所述电力的供给的电气特性；
光扫描装置，其对所述半导体器件扫描以第1频率调制强度后的光、与以高于所述第1频率的第2频率调制强度后的光；
信号取得装置，其取得对应于所述光扫描的表示所述第1频率成分及所述第2频率成分的所述电气特性的特性信号；及
处理器，其处理所述特性信号，
所述处理器：
以反映所述半导体器件中所述光的光轴方向的第1位置的所述电气特性的第1扫描位置的所述特性信号的相位成分为基准，修正任意扫描位置的所述特性信号的相位成分，
特定反映所述半导体器件中所述光的光轴方向的与所述第1位置不同的第2位置的所述电气特性的第2扫描位置的所述特性信号的相位成分，使用该相位成分将任意扫描位置的所述特性信号的相位成分标准化，
输出基于任意扫描位置的所述经标准化的所述特性信号的相位成分的结果。
11.如权利要求10所述的半导体器件检查装置，其中，
所述处理器以抵消所述第1扫描位置的所述特性信号的相位成分的方式，修正所述任意扫描位置的所述特性信号的相位成分。
12.如权利要求10或11所述的半导体器件检查装置，其中，
所述处理器基于修正后的所述特性信号的相位成分在所述第1频率与所述第2频率间的变化，特定所述第2扫描位置的所述特性信号的相位成分。
13.如权利要求12所述的半导体器件检查装置，其中，
所述第1位置为较所述第2位置更靠近所述光的照射源的位置，
所述处理器将修正后的所述特性信号的相位成分在所述第1频率与所述第2频率间的变化相对大的扫描位置作为所述第2扫描位置。
14.如权利要求10至13中任一项所述的半导体器件检查装置，其中，
所述处理器以所述第2扫描位置的所述特性信号的相位成分在所述第1频率与所述第2频率间的变化为基准，将任意扫描位置的所述特性信号的相位成分在所述第1频率与所述第2频率间的变化标准化。
15.如权利要求12所述的半导体器件检查装置，其中，
所述处理器进而扫描以所述第1及第2频率以外的频率调制强度后的光，取得所述特性信号，
将修正后的所述特性信号的相位成分相对于频率的平方根的变化为线性的扫描位置作为所述第2扫描位置。
16.如权利要求15的半导体器件检查装置，其中，
所述处理器使用所述第2扫描位置的所述特性信号的相位成分相对于频率的平方根的变化率，将所述任意扫描位置的所述特性信号的相位成分相对于频率的平方根的变化率标准化。
17.如权利要求10至16中任一项所述的半导体器件检查装置，其中，
所述处理器输出表示所述任意扫描位置的所述特性信号的相位成分相对于频率的变化的图像。
18.如权利要求10至16中任一项所述的半导体器件检查装置，其中，
所述处理器基于所述任意扫描位置的所述特性信号的相位成分相对于频率的变化，至少输出表示所述任意扫描位置的所述第1位置的所述电气特性的图像、与表示所述任意扫描位置的所述第2位置的所述电气特性的图像。
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