DE602004005364T2

DE602004005364T2 - Verfahren und Vorrichtung zur Untersuchung von Leitungsbrüchen eines integrierten Schaltkreises

Info

Publication number: DE602004005364T2
Application number: DE602004005364T
Authority: DE
Inventors: Masayoshi c/o Research Center for Su Suita-shi Osaka Tonouchi; Kodo Wako-shi Saitama Kawase; Tomoya Hirosumi; Ryoichi Otawara-shi Tochigi Fukasawa
Original assignee: RIKEN Institute of Physical and Chemical Research
Current assignee: RIKEN Institute of Physical and Chemical Research
Priority date: 2003-01-21
Filing date: 2004-01-21
Publication date: 2007-07-05
Anticipated expiration: 2024-01-22
Also published as: US6980010B2; ATE357668T1; JP2004228235A; US20040246011A1; JP4001373B2; EP1441233B1; EP1441233A1; DE602004005364D1

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Prüfen von Drahtbruch einer integrierten Schaltung. Im Besonderen betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren und eine Vorrichtung zum kontaktlosen Prüfen von Drahtbruch einer integrierten Schaltung über einen Abstand unter Verwendung einer Kombination von Photoanregung und dem Erfassen der ausgestrahlten elektromagnetischen Welle.
Beschreibung des Standes der Technik
Als eine Vorrichtung zum Prüfen von Drahtbruch einer integrierten Halbleiterschaltung ist herkömmlich eine Beobachtungsvorrichtung, wie beispielsweise eine Röntgenprüfvorrichtung und ein Mikroskop, bekannt. Jedoch verwenden sowohl die Röntgenprüfvorrichtung als auch das Mikroskop eine Technik des visuellen Spezifizierens eines Drahtbruch-Abschnittes durch Bildgebung, und bei dieser Technik ist es schwierig, einen Drahtbruch in Form eines äußerst kleinen Risses an einem Abschnitt, wie beispielsweise einem Lötverbindungsabschnitt, an dem die Bildgebung schwierig ist, zu erfassen. Des Weiteren besteht die Sorge, dass durch die Verwendung der Röntgenprüfvorrichtung über einen langen Zeitraum die Gesundheit des Bedieners beeinträchtigt werden könnte.
Demgegenüber wird bei dem am häufigsten verwendeten Prüfverfahren das Prüfen von Drahtbruch in einem Zustand, in dem eine Spannung angelegt wird, unter Verwendung eines Messgerätes durchgeführt, das eine Spannung direkt misst. Dabei bestehen jedoch die folgenden Probleme. Dieses Verfahren kann in Wirklichkeit nicht für das Prüfen von Drahtbruch einer integrierten Schaltung verwendet werden, da der Draht der integrierten Schaltung zu winzig ist. Des Weiteren ist bei diesem Verfahren Verdrahtung für das Erfassen der Spannung erforderlich, da, wenn das Messgerät den Zieldraht nicht kontaktiert, das Prüfen nicht durchgeführt werden kann.
Neben den vorangehend erwähnten Prüfvorrichtungen und Prüfverfahren ist ein Elektronenstrahltester, der eine Spannung eines elektrischen Drahtes erfasst, als eine herkömmliche Technik bekannt, die zum Prüfen von Drahtbruch einer integrierten Schaltung verwendet wird. Diese Technik wird beispielsweise in den folgenden Dokumenten 1 und 2 offenbart.
[Dokument 1]

K. Nikawa, „Failure Analysis in Si Device Chips", IEICE Trans. Electron., Bnd. E77-C, Nr. 4, S. 528–534.

[Dokument 2]

TODOKORO H., FUKUHARA S., KONODA T., „ELECTRON-BEAM LSI TESTER", JAPAN ANNUAL REVIEWS IN ELECTRONICS COMPUTERS & TELECOMMUNICATIONS, Bnd. 13, S. 373–382 (1984).

Zusätzlich dazu wurden Drahtbruchfehler-Erfassungsvorrichtungen für eine integrierte Halbleiterschaltung (offenbart in den folgenden Dokumenten 3 und 4) bereits für ein Patent angewendet.
[Dokument 3]

Japanische Offenlegungsschrift Nr. 2000-311929.

[Dokument 4]

Japanische Offenlegungsschrift Nr. 2000-36525.

Entsprechend der Drahtbruchfehler-Erfassungsvorrichtung sowie dem Drahtbruchfehler-Erfassungsverfahren für integrierte Halbleiterschaltungen, die in Dokument 3 offenbart werden, wird bei einem Verfahren zum Herstellen einer integrierten Schaltung eine Elektronenstrahlinjektion an einem Wafer, der einen Prozess durchlaufen hat, von der Seite, an der eine Verdrahtungsschicht gebildet ist, durchgeführt. Alternativ wird eine elektrische Ladung verwendet, die durch die gegenseitige Wechselwirkung zwischen dem Plasma und einer Waferoberfläche in dem Herstellungsprozess erzeugt wird, und die an der Seite erzeugt wird, an der elektrische Drähte gebildet sind. Auf diese Weise wird ein elektrisches Feld in einer Diffusionsschicht erzeugt. Anschließend wird eine Laserstrahlinjektion von der Rückseite des Substrates durchgeführt, so dass eine Einrichtung zum Erfassen eines fotoelektrischen Effektes eine Phasen- und Intensitätsänderung des Reflektionslichtes des Laserstrahls erfassen kann, die durch eine Änderung des erzeugten elektrischen Feldes bewirkt wird. Durch die erfasste Phasen- und Intensitätsänderung des Reflektionslichtes ist es möglich, den Draht zu spezifizieren, der einen Drahtbruchfehler aufweist.
Entsprechend der Drahtbruchfehler-Erfassungsvorrichtung sowie dem Verfahren für integrierte Halbleiterschaltungen und dem Speichermedium, die in Dokument 4 offenbart werden, wird eine Stromleitungsspannung in Form eines Impulses an eine Stromleitung eines LSI-Prüfziels angelegt, eine Erdleitungsspannung, die die Form eines Impulses hat und deren Phase um 180 Grad von der Phase der Stromleitungsspannung verschoben ist, wird an eine Erdleitung angelegt, und eine konstante Signalleitungsspannung wird an eine Signalleitung angelegt. Diese LSI wird mit einem Elektronenstrahl bestrahlt, und Mengen von Sekundärelektronen, die von der LSI während einer Zeitspanne T1 sofort nach dem Anstieg der Stromleitungsspannung und während einer Zeitspanne T2 sofort nach dem Abfall der Stromleitungsspannung emittiert werden, werden erfasst. Auf Basis dieser Erfassungsergebnisse werden ein Spannungsbild in einem Fehlerzustand (wobei das zweidimensionale Bild an der Vorderseite und an der Rückseite der Drahtbruch-Position unterschiedlich ist, wenn Drahtbruch vorliegt) sowie ein Spannungsbild in einem Normalzustand (wobei das zweidimensionale Bild an der Vorderseite und der Rückseite nicht unterschiedlich ist, selbst wenn Drahtbruch vorliegt) gebildet. Anschließend werden das Spannungsbild in dem Fehlerzustand sowie das Spannungsbild in dem Normalzustand abwechselnd auf einer Anzeigeeinrichtung angezeigt.
Darüber hinaus wird eine weitere Technik in Bezug auf die vorliegende Erfindung in dem Dokument 5 offenbart.
[Dokument 5]

D. H. Auston and M. C. Nuss, „ELECTROOPTIC GENERATION AND DETECTION OF FEMTOSECOND ELECTRICAL TRANSIENTS", IEEE JOURNAL OF QUANTUM ELECTRONICS, Bnd. 24, S. 184–197 (FEB 1988), Herausgeber: IEEE-INST ELECTRICAL ELECTRONICS ENGINEERS INC, NEW YORK, IDS-Nummer: M6712, ISSN: 0018-9197.

Im Fall der vorangehend erwähnten Elektronenstrahltester der Dokumente 1 und 2 sowie der Drahtbruchfehler-Erfassungsvorrichtungen der Dokumente 3 und 4 ist eine Elektronenstrahl-Erzeugungsquelle erforderlich, und die Bestrahlung der integrierten Schaltung mit Elektronenstrahlen muss in einer Vakuumkammer durchgeführt werden. Dementsprechend besteht jedoch das Problem, dass die Vorrichtung teuer und groß ist.
Das Dokument CA 2020733 C offenbart ein zerstörungsfreies Halbleiterwafer-Prüfsystem zum Charakterisieren und Prüfen von monolithisch integrierten Mikrowellenschaltungen (Monolithic Microwave Integrated Circuits – MMICs). Mit ultrakurzen Laserimpulsen werden Spannungsimpulse in optischen Schaltern in der Schaltung erzeugt, und die resultierenden Signale werden unter Verwendung desselben Verfahrens in der Schaltung abgetastet. Die Grundlagen des optischen Abtastens werden darüber hinaus in „Picosecond optical sampling of GaAs integrated circuits", von K.J. Weingarten et al., in IEEE J. of Quant. Electron., 24 (1988) 198–220, XP000112377, erläutert.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung wird gemacht, um die vorangehend aufgeführten Probleme zu lösen. Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Prüfen von Drahtbruch einer integrierten Schaltung bereitzustellen, wobei Drahtbruch, der durch einen winzigen Riss einer integrierten Halbleiterschaltung verursacht wird, kontaktlos erfasst werden kann, keine Besorgnis bezüglich einer Beeinträchtigung der Gesundheit des Bedieners besteht, eine teuere und große Vorrichtung, wie beispielsweise eine Elektronenstrahl-Erzeugungsquelle und eine Vakuumkammer, nicht erforderlich ist, Drahtbruch in kurzer Zeit über Luft erfasst werden kann, und die Vorrichtung der vorliegenden Erfindung verkleinert und zu niedrigen Kosten hergestellt werden kann.
In Übereinstimmung mit der Erfindung wird ein Verfahren zum kontaktlosen Prüfen von Drahtbruch einer integrierten Halbleiterschaltung, die getestet wird, bereitgestellt, das die folgenden Schritte umfasst:
Halten einer integrierten Halbleiterschaltung (1), die getestet wird, in einem Zustand, in dem eine vorgegebene Spannung an sie angelegt wird;
zweidimensionales Abtasten und Bestrahlen einer zweidimensionalen Fläche der integrierten Halbleiterschaltung, die getestet wird, unter Verwendung eines ultrakurzen Lichtimpulses (2);
Erfassen einer elektromagnetischen Welle (3), die von einer Position auf der integrierten Halbleiterschaltung, die getestet wird, ausgestrahlt wird, die mit dem ultrakurzen Lichtimpuls bestrahlt wird; und
Erfassen von Drahtbruch an der bestrahlten Position auf Basis von Vorhandensein und Nichtvorhandensein oder Intensität der ausgestrahlten elektromagnetischen Welle.
In Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung wird des Weiteren eine Vorrichtung bereitgestellt, die Drahtbruch einer integrierten Halbleiterschaltung, die getestet wird, kontaktlos prüft, wobei sie umfasst:
eine Spannungsanlegeeinrichtung (12), die eine integrierte Halbleiterschaltung, die getestet wird, in einem Zustand hält, in dem eine vorgegebene Spannung an sie angelegt wird;
eine Lichtimpulsquelle (14), die einen ultrakurzen Lichtimpuls (2) erzeugt;
eine Abtasteinrichtung (16), die eine zweidimensionale Fläche der integrierten Halbleiterschaltung, die getestet wird, unter Verwendung des ultrakurzen Lichtimpulses (2) zweidimensional abtastet und bestrahlt;
eine Einrichtung (18) zum Erfassen elektromagnetischer Wellen, die eine elektromagnetische Welle (3) erfasst, die von einer Position auf der integrierten Halbleiterschaltung, die getestet wird, ausgestrahlt wird, die mit dem ultrakurzen Lichtimpuls bestrahlt wird; und
eine Drahtbruch-Erfassungseinrichtung (20), die Drahtbruch an der bestrahlten Position auf Basis von Vorhandensein und Nichtvorhandensein oder Intensität der ausgestrahlten elektromagnetischen Welle erfasst.
In Übereinstimmung mit dem Verfahren und der Vorrichtung der vorliegenden Erfindung wird die integrierte Halbleiterschaltung (1), an die eine Spannung angelegt wird, mit einem ultrakurzen Lichtimpuls (2) bestrahlt, so dass eine elektromagnetische Welle mit einer unterschiedlichen Intensität entsprechend einem Zustand, in dem eine Spannung angelegt wird, von der bestrahlten Position ausgestrahlt wird. Anschließend erfasst die Einrichtung (18) zum Erfassen elektromagnetischer Wellen die elektromagnetische Welle (3), die erzeugt wird, wenn die integrierte Halbleiterschaltung, an die die vorgegebene Spannung angelegt wird, mit einem ultrakurzen Lichtimpuls (2) bestrahlt wird, so dass es mit der minimalen Ortsauflösung der Lichtwellenlänge möglich wird, eine Drahtbruch-Position über einen Abstand zweidimensional und kontaktlos zu erfassen.
Beim Erfassen der elektromagnetischen Welle (3) bewirkt die Abtasteinrichtung (16) des Weiteren, dass der ultrakurze Lichtimpuls (2) die integrierte Halbleiterschaltung zweidimensional abtastet. Auf diese Weise ist es möglich, ein zweidimensionales Bild des Schaltungsdrahtes auf Basis der erzeugten elektromagnetischen Welle (3) zu erhalten. Wenn Drahtbruch in der Schaltung vorliegt, unterscheidet sich die Intensität der elektromagnetischen Welle (3) von der Drahtbruch-Position von der Intensität der elektromagnetischen Welle (3) von dem Drahtteil neben (nach) der Drahtbruch-Position, so dass es möglich ist, die Drahtbruch-Position zweidimensional zu erfassen.
In Übereinstimmung mit einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung hat der ultrakurze Lichtimpuls (2) eine Wellenlänge, die 300 Nanometer oder mehr und 2 Mikrometer oder weniger beträgt, eine zeitgemittelte Leistung von 0,1 mW oder mehr und 10 W oder weniger sowie eine Impulsbreite von 1 Femtosekunde oder mehr und 10 Pikosekunden oder weniger.
Wenn der ultrakurze Lichtimpuls (2) eine Wellenlänge von weniger als 300 Nanometer, eine zeitgemittelte Leistung von weniger als 0,1 mW oder eine Impulsbreite von weniger als 1 Femtosekunde hat, ist die Intensität der erzeugten elektromagnetischen Welle schwach, und es ist schwierig, Drahtbruch zu erfassen. Demgegenüber ist, wenn der ultrakurze Lichtimpuls (2) eine Wellenlänge von mehr als 2 Mikrometer, eine zeitgemittelte Leistung von mehr als 10 W oder eine Impulsbreite von mehr als 10 Pikosekunden hat, die Laserintensität zu hoch, so dass die integrierte Halbleiterschaltung (1) beschädigt werden kann.
Darüber hinaus ist in Übereinstimmung mit einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung die Lichtimpulsquelle (14) ein modensynchronisierter Ti-Saphir-Laser oder ein Femtosekunden-Faserlaser, der den ultrakurzen Lichtimpuls (2) erzeugen kann, der eine Wellenlänge von 300 Nanometer oder mehr und 2 Mikrometer oder weniger, eine zeitgemittelte Leistung von 0,1 mW oder mehr und 10 W oder weniger sowie eine Impulsbreite von 1 Femtosekunde oder mehr und 10 Pikosekunden oder weniger hat.
Unter Verwendung des modensynchronisierten Ti-Saphir-Lasers oder des Femtosekunden-Faserlasers ist es möglich, den vorangehend beschriebenen ultrakurzen Lichtimpuls (2) zu erzeugen.
Weitere Aufgaben und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die angehängten Zeichnungen ersichtlich.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 zeigt eine Prinzipdarstellung der vorliegenden Erfindung;
2 ist eine schematische Darstellung, die eine Drahtbruch-Erfassungsvorrichtung für eine integrierte Halbleiterschaltung in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
die 3A und 3B zeigen Kennlinien einer elektromagnetischen Welle in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; und
die 4A, 4B und 4C sind Bilder, die die Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigen.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Im Folgenden wird eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in Bezug auf die angehängten Zeichnungen beschrieben. In den jeweiligen Zeichnungen sind dieselben Komponenten mit denselben Referenznummern versehen und sich überschneidende Beschreibungen werden weggelassen.
1 ist eine Prinzipdarstellung der vorliegenden Erfindung, die die Konfiguration eines optischen Halbleiterschalters illustriert, die in dem vorangehend erwähnten Dokument 5 offenbart ist. In dieser Konfiguration eines optischen Halbleiterschalters wird ein optischer Halbleiterschalter mit einem ultrakurzen Lichtimpuls bestrahlt, so dass eine elektromagnetische Welle, deren Frequenz den Terahertz-Bereich erreicht, (Frequenz von 10¹² Hz) von dem optischen Halbleiterschalter in die Luft emittiert werden kann. Diese Technik wurde im Jahre 1988 von D. H. Auston et al in den USA entwickelt.
In 1 wird eine LT-(Low Temperature grown) GaAs-Dünnschicht, die als eine photoleitende Schicht fungiert, auf einem semi-isolierenden GaAs-Substrat aufgewachsen. Des Weiteren wird eine Antennenkonfiguration mit einer Lücke von ungefähr 5 Mikrometer durch eine Goldlegierung auf der LT-(Low Temperature grown) GaAS-Dünnschicht gebildet. LT-GaAs wird im Allgemeinen als eine photoleitende Dünnschicht verwendet, in der elektrischer Strom zu dem Zeitpunkt fließt, zu dem ein Lichtimpuls in sie eintritt. Die Goldlegierungsabschnitte fungieren ebenfalls als Elektroden und sind an eine Gleichstrom-Stromquelle angeschlossen. Ein hervorstehendes Mittelteil des Goldlegierungsabschnittes dient als eine winzige Dipolantenne. Wenn die Bandlücke zwischen den hervorstehenden Mittelteilen mit einem Laserlicht bestrahlt wird, um den Bandlückenbereich anzuregen, werden Ladungsträger von einem Valenzband in ein Leitungsband angeregt. Die angeregten Ladungsträger werden durch die angelegte Spannung beschleunigt und anschließend abgebremst. Die Bewegung der Ladungsträger wird als ein Momentanstrom angesehen, und folglich wird eine elektromagnetische Impulswelle mit einer Intensität erzeugt, die proportional zu der Differentiation des Momentanstromes in Bezug auf die Zeit ist.
In der vorangehend beschriebenen Konfiguration des optischen Halbleiterschalters wird die Wellenform der erzeugten elektromagnetischen Welle auf der Zeitachse durch die Fourier-Transformation transformiert, so dass die Frequenzkomponente (Wellenform auf der Frequenzachse) der elektromagnetischen Welle erhalten werden kann. Dementsprechend hat die erzeugte elektromagnetische Welle durch die Verwendung eines ultrakurzen Lichtimpulses eine hohe Frequenzkomponente, die einen Terahertz-Bereich erreicht.
2 ist eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zum Prüfen von Drahtbruch einer integrierten Schaltung in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Wie in dieser Zeichnung dargestellt ist, umfasst die Vorrichtung 10 zum Prüfen von Drahtbruch einer integrierten Schaltung eine Spannungsanlegeeinrichtung 12, eine Lichtimpulsquelle 14, eine Abtasteinrichtung 16, eine Einrichtung 18 zum Erfassen elektromagnetischer Wellen sowie eine Drahtbruch-Erfassungseinrichtung 20.
Die Spannungsanlegeeinrichtung 12 ist eine Stromschaltung und legt eine Spannung an eine zu prüfende integrierte Zielhalbleiterschaltung 1 an, um sie in einem Zustand zu halten, in dem eine vorgegebene Spannung an sie angelegt wird. Der Zustand, in dem eine vorgegebene Spannung angelegt wird, bezeichnet einen Zustand, in dem eine Spannung (beispielsweise DC 10 V), die für die integrierte Halbleiterschaltung 1 geeignet ist, an eine Stromleitung davon angelegt wird, wobei die Erdleitung davon geerdet ist. Dementsprechend verfügt in diesem Zustand ein Schaltungsteil der integrierten Halbleiterschaltung 1, das mit der Stromleitung verbunden ist, über die vorgegebene Spannung, ein Schaltungsteil der integrierten Halbleiterschaltung 1, das mit der Erdleitung verbunden ist, verfügt über eine Erdspannung (beispielsweise 0 V) und es wird eine Potenzialdifferenz zwischen ihnen erzeugt.
Die Lichtimpulsquelle 14 emittiert einen ultrakurzen Lichtimpuls 2. Die Lichtimpulsquelle 14 ist vorzugsweise ein modensynchronisierter Ti-Saphir-Laser oder ein Femtosekunden-Faserlaser.
Des Weiteren hat der ultrakurze Lichtimpuls 2 vorzugsweise eine Wellenlänge von 300 Nanometer oder mehr (300 nm = 0,3 μm) und 2 Mikrometer oder weniger (2 μm), eine zeitgemittelte Leistung von 0,1 mW oder mehr und 10 W oder weniger sowie eine Impulsbreite von 1 Femtosekunde oder mehr (1 fs = 0,001 ps) und 10 Pikosekunden oder weniger (10 ps).
Mit anderen Worten bedeutet dies, das es unter Verwendung des kurzen Impulses als die Lichtquelle möglich ist, die elektromagnetische Welle zu induzieren, ohne die integrierte Schaltung groß zu beeinträchtigen. Die maximale Impulsbreite, die keine Wärmewirkung auf die integrierte Schaltung verursacht, kann auf ungefähr 10 Pikosekunden geschätzt werden.
Wenn der ultrakurze Lichtimpuls 2 eine Wellenlänge von weniger als 300 Nanometer, eine zeitgemittelte Leistung von weniger als 0,1 mW oder eine Impulsbreite von weniger als 1 Femtosekunde hat, ist die Intensität der induzierten elektromagnetischen Welle gering, so dass das Prüfen schwierig ist. Wenn jedoch der ultrakurze Lichtimpuls 2 eine Wellenlänge von mehr als 2 Mikrometer, eine zeitgemittelte Leistung von mehr als 10 W oder eine Impulsbreite von mehr als 10 Pikosekunden hat, wird die Laserintensität zu hoch, so dass die Befürchtung einer Beschädigung der integrierten Halbleiterschaltung 1 besteht.
Die Abtasteinrichtung 16 tastet die zweidimensionale Schaltung der integrierten Halbleiterschaltung 1 unter Verwendung des ultrakurzen Lichtimpulses 2 ab, um die integrierte Halbleiterschaltung 1 zu bestrahlen. In diesem Beispiel enthält die Abtasteinrichtung 16 eine Lichtfokussierlinse 15, einen Schwingspiegel 16a und eine Schwingeinrichtung 16b, die den Schwingspiegel 16a schwingt. Die Schwingbewegung des Schwingspiegels 16a bewirkt, dass der ultrakurze Lichtimpuls 2 die zweidimensionale Schaltung der integrierten Halbleiterschaltung 1 zweidimensional abtastet und bestrahlt. Die vorliegende Erfindung ist nicht auf diese Konfiguration beschränkt, und die integrierte Halbleiterschaltung 1 kann zweidimensional bewegt werden, so dass der ultrakurze Lichtimpuls 2 die integrierte Halbleiterschaltung 1 abtasten kann.
Die Einrichtung 18 zum Erfassen elektromagnetischer Wellen ist beispielsweise ein Bolometer zum Erfassen magnetischer Wellen oder ein optischer Halbleiterschalter und erfasst eine elektromagnetische Welle 3 von der Position auf der integrierten Halbleiterschaltung 1, die mit dem ultrakurzen Lichtimpuls 2 bestrahlt wird.
Die Drahtbruch-Erfassungseinrichtung 20 erfasst Drahtbruch an der bestrahlten Position auf Basis des Vorhandenseins und Nichtvorhandenseins oder der Intensität der elektromagnetischen Welle 3. In diesem Beispiel ist die Drahtbruch-Erfassungseinrichtung 20 ein Computer und steuert die Lichtimpulsquelle 14 sowie die Abtasteinrichtung 16. Des Weiteren zeigt die Drahtbruch-Erfassungseinrichtung 20 durch Helligkeit oder eine Farbe die Intensität der elektromagnetischen Welle 3, die von der Einrichtung 18 zum Erfassen elektromagnetischer Wellen eingegeben wird, an einer Position auf einem Bildschirm an, die einer Position auf der integrierten Halbleiterschaltung 1 entspricht. Auf diese Weise zeigt die Drahtbruch-Erfassungseinrichtung 20 ausgehend von der Intensität der elektromagnetischen Welle 3 ein zweidimensionales Bild der Schaltungsverdrahtung auf dem Bildschirm an. Dieses Bild wird mit einem entsprechenden Bild verglichen, das von einer normalen integrierten Halbleiterschaltung 1 erhalten wird. Wenn Drahtbruch in der Verdrahtung vorliegt, tritt dementsprechend eine Änderung der Intensität der elektromagnetischen Welle zwischen der Drahtbruch-Position und dem Verdrahtungsteil nach der Drahtbruch-Position auf. Demzufolge ist es möglich, den Drahtbruch-Abschnitt zweidimensional zu erfassen.
In Übereinstimmung mit einem Verfahren der vorliegenden Erfindung zum Erfassen von Drahtbruch einer integrierten Schaltung wird unter Verwendung der vorangehend beschriebenen Vorrichtung (10) zum Erfassen von Drahtbruch einer integrierten Schaltung eine integrierte Haltleiterschaltung 1 in dem Zustand gehalten, in dem eine vorgegebene Spannung an sie angelegt wird, die zweidimensionale Schaltung der integrierten Halbleiterschaltung 1 wird durch den ultrakurzen Lichtimpuls 2 abgetastet und bestrahlt und eine elektromagnetische Welle 3, die von der bestrahlten Position auf der Schaltung ausgestrahlt wird, wird erfasst. Auf diese Weise wird der Drahtbruch der bestrahlten Position auf Basis des Vorhandenseins und Nichtvorhandenseins oder der Intensität der elektromagnetischen Welle 3 kontaktlos erfasst.
In Übereinstimmung mit dem vorangehend beschriebenen Verfahren sowie der vorangehend beschriebenen Vorrichtung der vorliegenden Erfindung wird die integrierte Halbleiterschaltung 1, an die eine Spannung angelegt wird, mit dem ultrakurzen Lichtimpuls 2 bestrahlt, so dass eine starke und schwache elektromagnetische Welle 3 in Abhängigkeit von den Spannungsanlegezuständen der jeweiligen Teile der integrierten Schaltung ausgestrahlt werden kann. Folglich wird die integrierte Halbleiterschaltung 1, an die die vorgegebene Spannung angelegt wird, mit dem ultrakurzen Lichtimpuls 2 von außerhalb bestrahlt, um die elektromagnetische Welle 3 zu erzeugen, und die erzeugte elektromagnetische Welle 3 wird durch die Einrichtung 18 zum Erfassen elektromagnetischer Wellen, die außerhalb der integrierten Halbleiterschaltung 1 angeordnet ist, erfasst. Demzufolge ist es unter Verwendung des Lichtes, dessen Wellenlänge als die minimale Ortsauflösung fungiert, möglich, den Drahtbruch-Abschnitt über einen Abstand (Luft) kontaktlos zu erfassen.
Beim Erfassen der elektromagnetischen Welle 3 bewirkt die Abtasteinrichtung 16, dass der ultrakurze Lichtimpuls 2 die integrierte Halbleiterschaltung 1 zweidimensional abtastet, wobei die elektromagnetische Welle 3 induziert wird. Auf Basis der erzeugten (induzierten) elektromagnetischen Welle 3 kann ein zweidimensionales Bild der Schaltungsverdrahtung erhalten werden. Wenn Drahtbruch in der Schaltungsverdrahtung vorliegt, ändert sich die Intensität der elektromagnetischen Wellen 3 von der Drahtbruch-Position und von dem Verdrahtungsteil neben der Drahtbruch-Position, so dass es möglich ist, die Drahtbruch-Position zweidimensional zu erfassen.
Wir vorangehend beschrieben wird, ist es durch das Konfigurieren der Vorrichtung zum Erfassen von Drahtbruch einer integrierten Schaltung, die eine Kombination von Lichtimpulserzeugung und Erfassung elektromagnetischer Wellen verwendet, möglich, die neuartige Vorrichtung, die Drahtbruch einer integrierten Schaltung zweidimensional erfasst, auszuführen.
Ausführungsform
Die 3A und 3B zeigen Kennlinien einer elektromagnetischen Welle entsprechend einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. 3A zeigt eine Wellenform einer elektromagnetischen Welle auf der Zeitachse, die durch Bestrahlen eines op tischen Halbleiterschalters mit einem ultrakurzen Lichtimpuls mit einer Impulsbreite von 50 Femtosekunden erzeugt wird. 3B zeigt die Frequenzkomponente, die durch die Fourier-Transformation der Wellenform der in 3A gezeigten elektromagnetischen Welle auf der Zeitachse erhalten wird.
In 3B zeigt die horizontale Achse die Frequenz an, und die vertikale Achse zeigt die Intensität an. Aus 3B geht hervor, dass die Frequenzkomponente der erzeugten elektromagnetischen Welle in dem Bereich von 0,5 THz (1 THz = 10¹² Hz) bis 4 THz liegt. Dementsprechend liegt die Wellenlänge der erzeugten elektromagnetischen Welle in dem Bereich von 75 Mikrometer bis 500 Mikrometer und mit einer Wellenlänge, die als die minimale Ortsauflösung verwendet wird, ist es möglich, Drahtbruch über einen Abstand kontaktlos zu erfassen.
Im Folgenden wird eine Ausführungsform der Vorrichtung zum Erfassen von Drahtbruch einer integrierten Schaltung in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung ausführlich beschrieben.
2 (vorangehend erwähnt) zeigt eine Ausführungsform einer Konfiguration der Vorrichtung zum Erfassen von Drahtbruch einer integrierten Schaltung in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung. Entsprechend dieser Vorrichtung zum Erfassen von Drahtbruch einer integrierten Schaltung wird eine integrierte Schaltung 1, an die eine Spannung angelegt wird, mit einem Lichtimpuls 2 bestrahlt, um eine elektromagnetische Welle 3 zu erzeugen, und die erzeugte und ausgestrahlte elektromagnetische Welle 3 wird durch eine Einrichtung 18 zum Erfassen elektromagnetischer Wellen beobachtet.
In diesem Beispiel ist eine Lichtimpulsquelle 14 ein modensynchronisierter Ti-Saphir-Laser, der ein Argon-Ionen-Laserinduzierter Typ ist. Die Einrichtung 18 zum Erfassen elektromagnetischer Wellen ist ein Indiumantimonid-Hot-Electron-Bolometer. Alternativ kann beispielsweise ein optischer LT-GaAs-(Low Temperature grown Gallium Arsenide) Schalter als die Einrichtung 18 zum Erfassen elektromagnetischer Wellen verwendet werden.
Die 4A, 4B und 4C sind Bilder, die die Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellen. In diesen Zeichnungen ist eine integrierte Schaltung (Halbleiterbauele ment) ein Prüfziel. 4A zeigt eine Gesamtkonfiguration des Halbleiterbauelementes, und 4B ist eine vergrößerte Darstellung, die den mittleren Glassfensterteil des Halbleiterbauelementes zeigt.
In dieser Ausführungsform wird eine Vorspannung von 10 V an das Halbleiterbauelement angelegt, und das Halbleiterbauelement wird über das mittlere Glassfenster durch einen Lichtimpuls bestrahlt und abgetastet, der auf einen Strahldurchmesser von 30 μm fokussiert wird. Unter dieser Bedingung wird die Intensitätsverteilung der ausgestrahlten elektromagnetischen Welle zweidimensional erfasst. 4C zeigt eine quadratische 750-μm-Fläche der erfassten Intensitätsverteilung der von dem Halbleiterbauelement ausgestrahlten elektromagnetischen Welle.
Der weiße Teil in 4C zeigt die hohe Ausstrahlungsintensität der elektromagnetischen Welle, das heißt, die große Potenzialdifferenz.
Demzufolge zeigt das in 4C dargestellte Ergebnis, dass, wenn eine Potenzialdifferenz zwischen den Drähten auftritt, sich die Intensität der elektromagnetischen Welle, die von der Position ausgestrahlt wird, an der die Potenzialdifferenz auftritt, von der Intensität des anderen Teils unterscheidet. Dies bedeutet, dass sich die Intensität einer elektromagnetischen Welle, die von einer Drahtbruch-Position ausgestrahlt wird, von der Intensität einer elektromagnetischen Welle, die von dem Drahtteil nach der Drahtbruch-Position ausgestrahlt wird, entsprechend der Potenzialdifferenz unterscheidet, wodurch gezeigt wird, dass die vorliegende Erfindung eine Drahtbruch-Position erfassen kann.
Wie vorangehend beschrieben wurde, kann durch das Verfahren und die Vorrichtung zum Erfassen von Drahtbruch einer integrierten Schaltung in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung eine Drahtbruch-Position einer integrierten Schaltung über einen Abstand kontaktlos erfasst werden. Auf diese Weise ist es möglich, Drahtbruch, der durch einen winzigen Riss einer integrierten Halbleiterschaltung verursacht wird, zu erfassen. Demzufolge besteht keine Besorgnis darüber, dass bei einem Prüfverfahren, das Röntgenstrahlen verwendet, die Gesundheit des Bedieners beeinträchtigt wird. Darüber hinaus ist es möglich, Drahtbruch kontaktlos zu erfassen, und es nicht erforderlich, eine teuere und große Vorrichtung, wie beispielsweise eine Elektronenstrahlquelle und eine Vakuumkammer, zu verwenden. Des Weiteren kann Drahtbruch in kurzer Zeit über Luft erfasst werden, und es ist möglich, eine verkleinerte Vorrichtung zum Erfassen von Drahtbruch einer integrierten Schaltung zu niedrigen Kosten herzustellen.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die vorangehend beschriebene Ausführungsform beschränkt, und es können viele Änderungen an der Ausführungsform vorgenommen werden, ohne von dem Umfang der in den Patentansprüchen offenbarten vorliegenden Erfindung abzuweichen.

Claims

Verfahren zum kontaktlosen Prüfen von Drahtbruch einer integrierten Halbleiterschaltung, die getestet wird, das die folgenden Schritte umfasst: Halten einer integrierten Halbleiterschaltung (1), die getestet wird, in einem Zustand, in dem eine vorgegebene Spannung an sie angelegt wird; zweidimensionales Abtasten und Bestrahlen einer zweidimensionalen Fläche der integrierten Halbleiterschaltung, die getestet wird, unter Verwendung eines ultrakurzen Lichtimpulses (2); Erfassen einer elektromagnetischen Welle (3), die von einer Position auf der integrierten Halbleiterschaltung, die getestet wird, ausgestrahlt wird, die mit dem ultrakurzen Lichtimpuls bestrahlt wird; und Erfassen von Drahtbruch an der bestrahlten Position auf Basis von Vorhandensein und Nichtvorhandensein oder Intensität der ausgestrahlten elektromagnetischen Welle.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der ultrakurze Lichtimpuls (2) eine Wellenlänge, die 300 Nanometer oder mehr und zwei Mikrometer oder weniger beträgt, eine zeitgemittelte Leistung von 0,1 mW oder mehr und 10 W oder weniger sowie eine Impulsbreite von 1 Femtosekunde oder mehr und 10 Pikosekunden oder weniger hat.
Vorrichtung, die Drahtbruch einer integrierten Halbleiterschaltung, die getestet wird, kontaktlos prüft, wobei sie umfasst: eine Lichtimpulsquelle (14), die einen ultrakurzen Lichtimpuls (2) erzeugt; und eine Einrichtung (18) zum Erfassen elektromagnetischer Wellen, die eine elektromagnetische Welle (3) erfasst, die von einer Position auf der integrierten Halbleiterschaltung, die getestet wird, ausgestrahlt wird, die mit dem ultrakurzen Lichtimpuls bestrahlt wird, eine Spannungsanlegeeinrichtung (12), die eine integrierte Halbleiterschaltung, die getestet wird, in einem Zustand hält, in dem eine vorgegebene Spannung an sie angelegt wird; eine Abtasteinrichtung (16), die eine zweidimensionale Fläche der integrierten Halbleiterschaltung, die getestet wird, unter Verwendung des ultrakurzen Lichtimpulses (2) zweidimensional abtastet und bestrahlt; und eine Drahtbruch-Erfassungseinrichtung (20), die Drahtbruch an der bestrahlten Position auf Basis von Vorhandensein und Nichtvorhandensein oder Intensität der ausgestrahlten elektromagnetischen Welle erfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 3, wobei die Lichtimpulsquelle (14) ein modensynchronisierter Ti-Saphir-Laser oder ein Femtosekunden-Faserlaser ist, der den ultrakurzen Lichtimpuls (2) erzeugen kann, der eine Wellenlänge von 300 Nanometer oder mehr und 2 Mikrometer oder weniger, eine zeitgemittelte Leistung von 0,1 mW oder mehr und 10 W oder weniger sowie eine Impulsbreite von 1 Femtosekunde oder mehr und 10 Pikosekunden oder weniger hat.