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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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Gebiet der Erfindung
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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.
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Beschreibung
des Stands der Technik
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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.
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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.
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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.
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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.
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Magnetischer
Fluß 11,
der durch den Strom erzeugt wird, wird mittels eines SQUID-Flußmeßgeräts 12 (SQUID
= superconducting quantum interference device) detektiert.
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Die
oben beschriebene konventionelle Technologie weist folgendes Problem
auf.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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:
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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KURZE ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Ziel der Erfindung
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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.
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Zusammenfassung der Erfindung
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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.
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Hierbei
kann im Strompfad auch eine CR-Verzögerungsschaltung vorgesehen
werden, die eine Kapazität
C und einen Widerstand R umfaßt.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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).
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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).
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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).
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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.
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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.
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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.
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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.
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(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.
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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.
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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.
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(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.
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(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).
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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.
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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.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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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:
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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;
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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;
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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;
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4 ist
eine typische perspektivische Ansicht, die das erste Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung zeigt;
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5 ist
ein Ablaufdiagramm der Abläufe gemäß des ersten
Ausführungsbeispiels
der vorliegenden Erfindung;
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6 ist
eine typische Abbildung, welche das zweite Ausführungsbeispiel der vorliegenden
Erfindung zeigt;
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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;
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8 ist
ein Ablaufdiagramm der Abläufe gemäß des zweiten
Ausführungsbeispiels
der vorliegenden Erfindung;
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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;
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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;
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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;
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12 ist
ein Ablaufdiagramm der Abläufe gemäß des dritten
Ausführungsbeispiels
der vorliegenden Erfindung;
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13(a) bis 13(c) sind
Blockdiagramme, die Konfigurationen und Beispiele des zerstörungsfreien
Inspektionsverfahrens gemäß der vorliegenden
Erfindung zeigen;
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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
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21 zeigt
ein Beispiel eines Graphen, der die Abhängigkeit eines OBIG-Stroms
von einem Widerstandswert im Pfad zeigt, in dem der OBIC-Strom fließt.
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DETAILLIERTE
BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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Die
Ausführungsbeispiele
der vorliegenden Erfindung werden nun im Detail beschrieben.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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).
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Das
zweite Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung wird nun detailliert beschrieben unter
Bezugnahme auf die beigefügten
Zeichnungen.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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(Fall 1)
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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.
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(Fall 2)
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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.
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(Fall 3)
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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.
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(Fall 4)
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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
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Nun
wird das dritte Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung detailliert beschrieben mit Bezug auf
die beigefügten
Zeichnungen.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.