JP2000208577A - Semiconductor evaluating method and defect position specifying device - Google Patents

Semiconductor evaluating method and defect position specifying device

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JP2000208577A
JP2000208577A JP11004275A JP427599A JP2000208577A JP 2000208577 A JP2000208577 A JP 2000208577A JP 11004275 A JP11004275 A JP 11004275A JP 427599 A JP427599 A JP 427599A JP 2000208577 A JP2000208577 A JP 2000208577A
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a semiconductor evaluating method and a defect position specifying device, with which a defect position can be three-dimensionally specified. SOLUTION: In a semiconductor evaluating method 100, a defect condition detecting process 110, a defect position specifying process 120 and a defect factor analyzing process 130 are successively executed. Furthermore, in the defect position specifying process 120, a first optical induced current (OBIC) process 122 corresponding to a first process, a second OBIC process 124 corresponding to a second process and an analytic process 126 corresponding to a third process are performed. In the first OBIC process 122 and the second OBIC process 124, an observation plane is irradiated with a laser beam at respectively different irradiating angles and two mutually different pieces of planar information at defect positions are detected from the relation of the irradiated positions and OBIC. In the analysis process 126, the defect position is specified three-dimensionally from such two pieces of mutually different planar information.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は,半導体評価方法及
び欠陥位置特定装置に関する。
The present invention relates to a semiconductor evaluation method and a defect position specifying device.

【0002】[0002]

【従来技術の説明】近年,大規模集積回路(Large
Scale Integrated circui
t;以下,「LSI」という。)の微細化及び高集積化
の進展に伴い,LSIについて,動作不良原因の特定が
困難になりつつある。一般に,LSIの動作不良原因を
特定するためには,不良モードの特定(不良状況の検
出)と該不良を生じさせている欠陥の位置の特定と該欠
陥の物理的観察による不良原因の解析とを,順次行う必
要がある。尚,本明細書においては,例えば不良モード
や結晶欠陥或いは不純物濃度の異常等の半導体装置の動
作不良の原因と成り得るものを,「欠陥」という。
2. Description of the Related Art In recent years, large-scale integrated circuits (Large
Scale Integrated circuit
t; hereinafter, referred to as “LSI”. With the advancement of miniaturization and high integration, it is becoming difficult to identify the cause of operation failure of LSI. In general, in order to identify the cause of an LSI operation failure, it is necessary to specify a failure mode (detect a failure situation), specify a position of a defect causing the failure, and analyze the failure cause by physical observation of the defect. Must be performed sequentially. In this specification, a defect that can cause an operation failure of a semiconductor device such as a defect mode, a crystal defect, or an abnormal impurity concentration is referred to as a “defect”.

【0003】従来,不良モードや欠陥位置の特定方法と
しては,様々な方法が実用化されている。従来実用化さ
れている特定方法は,いずれも万能なものではない。そ
こで,従来,半導体評価方法においては,実用化されて
いる特定方法中からいくつかの方法を選択しそれらを適
宜組み合わせることによって実行されている。
Conventionally, various methods have been put into practical use as methods for specifying a failure mode or a defect position. None of the identification methods that have been practically used in the past are universal. Therefore, conventionally, in a semiconductor evaluation method, some methods are selected from specific methods that have been put into practical use, and the methods are appropriately combined and executed.

【0004】従来,LSIの不良モードを特定するため
の方法としては,テストエレメントグループ(Test
Element Group;以下,「TEG」とい
う。)による間接評価がしばしば用いられている。かか
るTEGによる間接評価は,実際の半導体素子を可能な
限り再現するTEGを,半導体素子と同時にウェハ上に
作り込み,該TEGを評価することで実際の半導体素子
に発生している不具合を特定するものである。一般に,
TEGによる間接評価は,LSIの集積規模が大きく不
良状況を直接的に特定・観察できない場合に行われてい
る。
Conventionally, as a method for specifying a failure mode of an LSI, a test element group (Test
Element Group; hereinafter, referred to as “TEG”. ) Is often used. In the indirect evaluation using the TEG, a TEG that reproduces an actual semiconductor element as much as possible is formed on a wafer at the same time as the semiconductor element, and a defect occurring in the actual semiconductor element is identified by evaluating the TEG. Things. In general,
The indirect evaluation by TEG is performed when the integration scale of the LSI is large and the defect state cannot be directly specified and observed.

【0005】例えば,コンタクト孔の開孔不良の不具合
が1%程度の割合で発生する場合,LSIの直接評価で
は,「LSIの不具合がコンタクト孔の開孔不良による
ものである」と結論づけることが難しい。しかし,実際
の半導体素子と同一のウェハ上にTEGとして例えば1
000個のコンタクト孔を直列配置した評価パターンが
形成されていれば,実際の半導体素子のコンタクト孔の
状況は,TEGを測定することによって明らかとなる。
[0005] For example, when the defect of the contact hole opening defect occurs at a rate of about 1%, the direct evaluation of the LSI can conclude that "the LSI defect is due to the contact hole opening defect". difficult. However, a TEG such as 1
If an evaluation pattern in which 000 contact holes are arranged in series is formed, the actual state of the contact holes of the semiconductor element becomes clear by measuring the TEG.

【0006】即ち,TEGに開孔不良の不具合が所定確
率以上で発生していれば,実際の半導体素子にもコンタ
クト孔の開孔不良が存在することは一目瞭然であり,
「LSIの不具合がコンタクト孔の開孔不良によるもの
である」と結論づけることが可能となる。以上のよう
に,TEGは,プロセスが内包する不具合を強調し,解
析担当者に適切な情報を提供してくれるため,半導体装
置の不良解析において非常に重要な意味を持つ。
In other words, if a defect of a hole defect occurs in the TEG with a predetermined probability or more, it is obvious that an actual semiconductor element also has a defect of a contact hole.
It is possible to conclude that "the failure of the LSI is due to defective opening of the contact hole". As described above, the TEG has a very important meaning in failure analysis of a semiconductor device because it emphasizes a defect included in a process and provides appropriate information to a person in charge of analysis.

【0007】しかし,一般に,不良の状況(例えば断線
や短絡)が判明しても,該不良の原因は明確にはならな
い。不良の原因は,実際の不良個所即ち欠陥部分を物理
的に解析しなければ,判明しない。即ち,半導体装置の
TEGによる間接評価においては,不良の状況が判明し
た次のステップとして,例えば不良の状況を再現したT
EGについて,該不良を生じさせている欠陥の発生位置
を特定する必要がある。
However, in general, even if the status of a defect (for example, disconnection or short circuit) is found, the cause of the defect is not clear. The cause of the failure cannot be found unless the actual failure location, that is, the defective portion, is physically analyzed. That is, in the indirect evaluation of the semiconductor device by TEG, as the next step in which the defect status is found, for example, T
With respect to the EG, it is necessary to specify the position where the defect causing the defect occurs.

【0008】従来,欠陥位置の特定において多用されて
いる方法としては,(a)液晶によるヒートスポット法
(以下,「液晶法」という。),(b)フォトエミッン
ョン法,(c)光誘起電流(Optical Beam
Induced Current:以下,「OBI
C」という。)法がある。次に,これら従来の欠陥位置
特定方法それぞれの特徴について略述する。
Heretofore, methods often used to identify defect positions include (a) a heat spot method using a liquid crystal (hereinafter, referred to as a "liquid crystal method"), (b) a photo emission method, and (c) light. Induced current (Optical Beam)
Induced Current: "OBI
C ". ) There is a law. Next, the features of each of these conventional defect position identification methods will be briefly described.

【0009】(a)液晶法 液晶法は,欠陥位置が高抵抗状態となり発熱する場合
に,液晶の熱による相転位を偏光板で検出し,欠陥位置
を特定する方法である。即ち,液晶解析法は,故障IC
に液晶を塗布して通電し,リーク電流などによる異常発
熱を検出するものである。具体的には,塗布した液晶を
相転移温度直下の温度に保っておき通電すると,リーク
部だけが発熱により相転移温度を超え,リーク部上の液
晶だけが周囲と違う分子配列になり光の透過率が変わ
り,顕微鏡像で欠陥位置が特定できる。
(A) Liquid crystal method In the liquid crystal method, when a defect position is in a high resistance state and generates heat, a phase transition caused by heat of the liquid crystal is detected by a polarizing plate to specify the defect position. In other words, the liquid crystal analysis method uses a faulty IC
A liquid crystal is applied to the substrate and a current is applied to detect an abnormal heat generation due to a leak current or the like. Specifically, when the applied liquid crystal is kept at a temperature just below the phase transition temperature and energized, only the leaked part exceeds the phase transition temperature due to heat generation, and only the liquid crystal on the leaked part has a different molecular arrangement from the surroundings, causing light The transmittance changes, and the defect position can be specified on the microscope image.

【0010】本方法は,一般に,簡単な構成の装置で実
施可能であるため,解析の初期の段階で多く使用され
る。反面,本方法は,微小領域の特定に弱く,又,欠陥
位置がほとんど発熱しない場合や半導体層全体が発熱し
てしまうような不具合には,適用することができない。
The present method is generally used in an early stage of analysis because it can be implemented with a device having a simple configuration. On the other hand, this method is weak in identifying minute regions, and cannot be applied to a case where a defect position hardly generates heat or a problem that the entire semiconductor layer generates heat.

【0011】(b)フォトエミッション法 フォトエミッション法は,不良箇所に電流を流した際に
発生するフォトンの数をカウントして高抵抗領域や多量
に再結合が生じている領域を特定する方法である。具体
的には,まず,ICチップ上の微小箇所の微小発光を光
学顕微鏡を通して高感度フォトカウンティングカメラに
より検出し映像化し,次に,検出した微小発光をイメー
ジブロセッサに取り込み,最後に,画像処理を行ってモ
ニタに表示し光学顕微鏡像と重ね合わせることにより発
光箇所を特定する。
(B) Photo Emission Method The photo emission method is a method of counting the number of photons generated when a current is applied to a defective portion, and specifying a high resistance region or a region where a large amount of recombination occurs. is there. Specifically, first, the minute light emission of a minute part on the IC chip is detected and imaged by a high-sensitivity photo-counting camera through an optical microscope, and then the detected minute light emission is taken into an image processor. Is performed, the image is displayed on a monitor, and the light emitting portion is specified by superimposing the image on an optical microscope image.

【0012】本方法は,微小領域の特定が可能であり,
作業も比較的容易であるため多用されている。反面,本
方法は,位置特定のために一定量以上の電流を流す必要
があり,微小電流の解析には不向きであり,又大がかり
な装置を用いる必要がある。
According to the present method, a minute area can be specified.
It is often used because work is relatively easy. On the other hand, this method requires a current of a certain amount or more to flow for position identification, and is not suitable for analysis of a small current, and requires the use of a large-scale device.

【0013】(c)OBIC法 OBIC法は,レーザ光を照射することにより半導体層
に生じるOBICの変動をアンプで増幅し,例えば再結
合の発生状況や光起電力に生じる差異等を検出して,欠
陥位置を特定するものである。即ち,OBIC法では,
まず,レーザ光の照射により半導体層に電子−正孔対を
発生させ,該キャリア(電子及び正孔)を内部電界によ
りドリフトさせてOBICとして検出し,更に,レーザ
光の照射位置と対応させてOBICの変化を検出するこ
とにより欠陥位置を特定する。
(C) OBIC method In the OBIC method, fluctuations in OBIC generated in a semiconductor layer by irradiating a laser beam are amplified by an amplifier, and for example, a recombination occurrence state and a difference generated in photovoltaic power are detected. , To specify the defect position. That is, in the OBIC method,
First, electron-hole pairs are generated in the semiconductor layer by laser light irradiation, the carriers (electrons and holes) are drifted by an internal electric field, detected as OBIC, and are further associated with the laser light irradiation position. A defect position is specified by detecting a change in OBIC.

【0014】本方法は,微小な電流変化を検出できるた
め大電流が必要なく,微小領域の特定も可能である。反
面,本方法は,作業に技術的な習熟が要求され,装置の
構成も簡易とはいえない。
According to the present method, since a minute current change can be detected, a large current is not required, and a minute area can be specified. On the other hand, this method requires technical proficiency in the work, and the configuration of the device is not simple.

【0015】さらに,欠陥位置が特定された後は,欠陥
位置を,例えば,走査型電子顕微鏡(Scanning
Electron Microscope;SEM)
や透過型電子顕微鏡(Transmission El
ectron Microscope;TEM)等によ
る形状観察や,X線分光法(EDX)等による組成分析
を行うことで,欠陥の状況が想定でき,改善への足掛り
となる。
Further, after the defect position is specified, the defect position is determined, for example, by using a scanning electron microscope (Scanning).
Electron Microscope (SEM)
And transmission electron microscope (Transmission El)
By performing shape observation using an electron microscope (TEM) or the like, or performing composition analysis using an X-ray spectroscopy (EDX) or the like, the state of a defect can be assumed, and it is a foothold for improvement.

【0016】[0016]

【発明が解決しようとする課題】以上説明したように,
欠陥位置の特定は,半導体装置の評価において非常に重
要な意味を持つ反面,作業に困難を伴うことが多い。特
に,先に例示した3の欠陥位置特定方法は,全てシリコ
ンウェハ表面からの平面的な観察方法であることから,
欠陥位置に関する深さ方向の情報は得られない。
As described above, as described above,
Determining the position of a defect is very important in the evaluation of a semiconductor device, but often involves difficulties in operation. In particular, since the three defect position identification methods exemplified above are all planar observation methods from the silicon wafer surface,
Information on the defect position in the depth direction cannot be obtained.

【0017】近年の半導体装置では,集積度を向上させ
るために平面方向の広がりを抑え,深さ方向に伸展した
素子構造を形成する傾向が強くなっている。特徴的なも
のとしては,素子分離技術として最近多く使われている
トレンチ構造による素子分離技術を挙げることができ
る。例えば深さ6μm以下程度のトレンチ構造を有する
半導体素子において,素子分離領域に電流のリークが発
生した場合を考える。
In recent semiconductor devices, there is a strong tendency to suppress the spread in the planar direction and to form an element structure extending in the depth direction in order to improve the degree of integration. As a characteristic feature, a device isolation technology using a trench structure, which has been widely used recently as a device isolation technology, can be cited. For example, in a semiconductor device having a trench structure with a depth of about 6 μm or less, consider a case where a current leak occurs in an element isolation region.

【0018】従来,ウェハ上の平面的な位置情報からか
かるリークの発生位置を特定し,その位置でリークが発
生する原因を想定し,対策実験を数サイクル行い,リー
クの対策方法及び原因の究明を行っていた。
Conventionally, the location of the occurrence of such a leak is specified from planar positional information on a wafer, the cause of the occurrence of the leak at that position is assumed, and a countermeasure experiment is performed for several cycles to find a method and a cause of the leak. Had gone.

【0019】また,従来,欠陥の深さ方向の位置情報
は,試料を劈開若しくはFIBで研削した後に,断面を
SEM・SIM(Scanning Ion Micr
oscope)等で観察するといった方法が多用されて
きた。
Conventionally, the position information of a defect in the depth direction is obtained by cleaving a sample or grinding it by FIB, and then examining the cross section by SEM / SIM (Scanning Ion Micron).
oscopy) or the like has been frequently used.

【0020】しかしながら,以上説明した深さ方向の欠
陥位置情報を観察する方法では,金属的に異常のある位
置の情報しか得られない。したがって,結晶欠陥等に起
因するリーク電流の発生位置等の特定は行えないうえ,
破壊試験であるということから試料の使い回しが行えな
くなる。また,観察位置を特定して試料の断面を劈開若
しくは研削するためには,習熟した技術が要求され,非
常に困難である。
However, according to the method of observing the defect position information in the depth direction described above, only the information of the position having a metal abnormality can be obtained. Therefore, it is not possible to specify a position where a leak current occurs due to a crystal defect or the like.
Since it is a destructive test, the sample cannot be reused. In addition, it is very difficult to cleave or grind the cross section of the sample by specifying the observation position, which requires a skilled technique.

【0021】さらに,現状では,FIBによる断面研削
の後TEMによる結晶欠陥発生位置の特定も,同様に技
術的・時間的に容易に行えない。以上述べたように,従
来の半導体評価方法では,半導体の基板中に欠陥が存在
する場合に,当該欠陥の深さ方向での発生位置を特定す
ることは困難であった。
Furthermore, under the present circumstances, it is also difficult to specify the crystal defect generation position by TEM after the cross section grinding by FIB similarly in terms of technical and time. As described above, in the conventional semiconductor evaluation method, when a defect exists in a semiconductor substrate, it is difficult to specify the position of the defect in the depth direction.

【0022】本発明は,従来の半導体評価方法が有する
上記問題点に鑑みて成されたものであり,試料を切断せ
ずに欠陥位置の深さ方向の位置情報が得られ,即ち,欠
陥位置を3次元的に特定できる,新規かつ改良された半
導体評価方法及び欠陥位置特定装置を提供することを目
的とする。
The present invention has been made in view of the above-mentioned problems of the conventional semiconductor evaluation method, and provides position information in the depth direction of a defect position without cutting the sample. It is an object of the present invention to provide a new and improved semiconductor evaluation method and a defect position specifying device capable of three-dimensionally specifying a semiconductor device.

【0023】[0023]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に,請求項1に記載の発明は,評価対象内の所定の半導
体層に生じた欠陥位置を特定する欠陥位置特定工程を含
む半導体評価方法において,欠陥位置特定工程は,照射
位置を移動させながら第1の光を半導体層に照射して第
1の光の照射位置と半導体層に生じる光起電力との関係
を検出する第1の工程と,照射位置を移動させながら第
1の光に対し所定の傾きを成す第2の光を半導体層に照
射して第2の光の照射位置と半導体層に生じる光起電力
との関係を検出する第2の工程と,第1の工程で検出さ
れた関係と第2の工程で検出された関係とから半導体層
の欠陥位置を特定する第3の工程と,を含む構成を採用
する。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a semiconductor evaluation method including a defect position specifying step of specifying a defect position generated in a predetermined semiconductor layer in an evaluation target. In the method, the defect position specifying step includes a first step of irradiating the semiconductor layer with the first light while moving the irradiation position, and detecting a relationship between the irradiation position of the first light and the photoelectromotive force generated in the semiconductor layer. A step of irradiating the semiconductor layer with second light having a predetermined inclination with respect to the first light while moving the irradiation position to determine the relationship between the irradiation position of the second light and the photoelectromotive force generated in the semiconductor layer. A configuration including a second step of detecting, and a third step of specifying a defect position in the semiconductor layer from the relationship detected in the first step and the relationship detected in the second step is employed.

【0024】かかる構成を有する請求項1に記載の発明
では,欠陥と光起電力との関係に,空間幾何学の基本原
理を組み合わせることで,半導体層の欠陥位置の3次元
的特定が実現できる。一般に,半導体層において,欠陥
部分では局所準位が発生するため,欠陥付近では再結合
が促進される。したがって,半導体層における照射光の
照射位置と光起電力との関係によって,欠陥位置を通る
場合の該照射光の光路が特定可能である。一方,空間幾
何学の基本原理によれば,3次元空間内の任意の直線
は,該直線の傾きと該直線が通る空間内の1点とによっ
て特定可能であり,3次元空間内の任意の点は,該点を
通る非平行な2直線の交点として特定可能である。
According to the first aspect of the present invention having the above-described structure, three-dimensional identification of a defect position in a semiconductor layer can be realized by combining a basic principle of spatial geometry with a relationship between a defect and photovoltaic power. . In general, in a semiconductor layer, a local level is generated at a defect portion, and thus recombination is promoted near a defect. Therefore, the optical path of the irradiation light when passing through the defect position can be specified by the relationship between the irradiation position of the irradiation light on the semiconductor layer and the photoelectromotive force. On the other hand, according to the basic principle of space geometry, any straight line in the three-dimensional space can be specified by the slope of the straight line and one point in the space through which the straight line passes, and any straight line in the three-dimensional space can be specified. A point can be specified as an intersection of two non-parallel straight lines passing through the point.

【0025】請求項1に記載の発明では,第1及び第2
の工程において,非平行な第1の光と第2の光とのそれ
ぞれについて,照射位置と光起電力との関係を検出して
いる。したがって,検出された2の関係を解析すれば,
欠陥位置を通る第1の光の光路と欠陥位置を通る第2の
光の光路とが特定可能である。さらに,上記空間幾何学
の基本原理を用いれば,特定された第1の光の光路と特
定された第2の光の光路との交点として,欠陥位置が3
次元的に特定される。
According to the first aspect of the present invention, the first and the second
In the step (3), the relationship between the irradiation position and the photoelectromotive force is detected for each of the non-parallel first light and second light. Therefore, by analyzing the relationship between the two detected,
The optical path of the first light passing through the defect position and the optical path of the second light passing through the defect position can be specified. Further, if the basic principle of the spatial geometry is used, the defect position is defined as the intersection of the specified first light path and the specified second light path.
Dimensionally specified.

【0026】以上から,請求項1に記載の発明によれ
ば,評価対象試料を切断せずに欠陥位置を3次元的に特
定可能であり,半導体層に生じた欠陥の深さ方向の位置
情報が取得可能な半導体評価方法が提供される。尚,請
求項1に記載の発明においては,更に,第1の光及び第
2の光と所定の角度を成す1以上の光を半導体層に照射
して,該光の照射位置と半導体層に生じる光起電力との
関係を検出することによって,欠陥位置の特定精度を向
上させることが可能である。
As described above, according to the first aspect of the present invention, the defect position can be specified three-dimensionally without cutting the sample to be evaluated, and the position information in the depth direction of the defect generated in the semiconductor layer can be specified. Is provided. According to the first aspect of the present invention, the semiconductor layer is further irradiated with one or more lights forming a predetermined angle with the first light and the second light, and the irradiation position of the light and the semiconductor layer are irradiated on the semiconductor layer. By detecting the relationship with the generated photovoltaic power, it is possible to improve the accuracy of specifying the defect position.

【0027】次に,請求項2に記載の発明は,評価対象
は,更に,第1の極性を有し半導体層と接合される他の
半導体層を備え,半導体層は,第1の極性と逆極性の第
2の極性を有する構成を採用する。かかる構成を有する
請求項2に記載の発明においては,半導体層と他の半導
体層とによってpn接合構造が形成される。
According to a second aspect of the present invention, the object to be evaluated further includes another semiconductor layer having a first polarity and joined to the semiconductor layer, wherein the semiconductor layer has the first polarity. A configuration having a second polarity of the opposite polarity is employed. In the invention according to claim 2 having such a configuration, a pn junction structure is formed by the semiconductor layer and another semiconductor layer.

【0028】したがって,該接合構造に逆方向バイアス
を印加し接合部に所定幅の空乏層を形成すれば,光照射
で該空乏層に生じるキャリアが内部電界によって走行
(ドリフト)し,拡散電流が発生する。結果として,評
価対象外部においては,半導体層に生じる光起電力とし
てOBICが検出可能となる。尚,請求項1に記載の発
明においては,半導体層を含む他の接合構造,例えばp
in接合を評価対象内に形成する構成を採用しても,光
電流を評価対象外部で検出することができる。
Therefore, when a reverse bias is applied to the junction structure to form a depletion layer having a predetermined width at the junction, carriers generated in the depletion layer by light irradiation travel (drift) due to the internal electric field, and the diffusion current is reduced. appear. As a result, outside the evaluation target, the OBIC can be detected as photovoltaic power generated in the semiconductor layer. According to the first aspect of the present invention, another junction structure including a semiconductor layer, for example,
Even if a configuration in which an in-junction is formed in the evaluation target is adopted, the photocurrent can be detected outside the evaluation target.

【0029】次に,請求項3に記載の発明は,第1の光
の照射位置の群と第2の光の照射位置の群とが実質的に
同一である構成を採用する。かかる構成を有する請求項
3に記載の発明では,第1の工程と第2の工程とのそれ
ぞれにおいて,照射位置の範囲が実質的に同一の条件下
で,照射位置と光電流との関係を検出することができ
る。したがって,第3の工程において,信頼性の高い欠
陥位置の特定が効率的に実現可能となる。
Next, the invention according to claim 3 employs a configuration in which the group of the irradiation positions of the first light and the group of the irradiation positions of the second light are substantially the same. According to the third aspect of the present invention having such a configuration, in each of the first step and the second step, the relationship between the irradiation position and the photocurrent is determined under the condition that the range of the irradiation position is substantially the same. Can be detected. Therefore, in the third step, highly reliable defect position identification can be efficiently realized.

【0030】尚,請求項1又は請求項2に記載の発明に
おいて,第1の光の照射位置の群と第2の光の照射位置
の群とは,各照射光(第1の光又は第2の光である。)
が欠陥位置を通る場合の照射位置を含む範囲において,
重なり合っていればよい。したがって,第1の光の照射
位置の群と第2の光の照射位置の群との関係は,他の様
々な関係,例えば一方が他方を含む関係や一部分のみが
重なる関係或いは大半が重なり合うが一部分が重なり合
わない関係等でもよい。さらに,請求項1〜請求項3に
おいて,両照射位置の群は,照射位置が連続的なもの又
は断続的なもののいずれでも良い。
In the first or second aspect of the present invention, the group of the irradiation positions of the first light and the group of the irradiation positions of the second light are each of the irradiation light (the first light or the second light). 2 light.)
In the range including the irradiation position when the laser passes through the defect position,
It is only necessary that they overlap. Therefore, the relationship between the group of the irradiation positions of the first light and the group of the irradiation positions of the second light may be various other relationships, for example, a relationship in which one includes the other, a relationship in which only a part overlaps, or most overlaps. A relationship where parts do not overlap may be used. Further, in the first to third aspects, the group of the two irradiation positions may be one in which the irradiation positions are continuous or intermittent.

【0031】次に,請求項4に記載の発明は,評価対象
がウェハであり,半導体層がウェハの表面に露出する露
出面を有する構成を採用する。かかる構成を有する請求
項4に記載の発明によれば,半導体素子の製造工程にお
いて,各半導体素子のチップ化前のウェハに対し一括的
な評価が可能である。したがって,半導体装置の評価を
効率的に実施することができる。
Next, the invention according to claim 4 employs a configuration in which the object to be evaluated is a wafer and the semiconductor layer has an exposed surface exposed on the surface of the wafer. According to the fourth aspect of the present invention having such a configuration, in a semiconductor device manufacturing process, it is possible to perform a collective evaluation of a wafer before each semiconductor device is formed into chips. Therefore, it is possible to efficiently evaluate the semiconductor device.

【0032】かかる請求項4に記載の発明においては,
半導体層における照射光の透過距離や劈開面における光
の散乱等を考慮すると,第1の光と第2の光とを露出面
に照射する構成が好適である。ただし,請求項1〜請求
項4に記載の発明においては,半導体層の露出面以外の
部分から照射光を照射する構成も可能である。尚,請求
項1〜請求項3に記載の発明において,評価対象には,
ウェハ以外にも,例えばチップ化後の半導体素子や各半
導体装置等が適用可能である。
In the invention according to claim 4,
In consideration of the transmission distance of irradiation light in the semiconductor layer, light scattering on the cleavage plane, and the like, it is preferable that the exposed surface be irradiated with the first light and the second light. However, in the inventions described in claims 1 to 4, a configuration in which the irradiation light is irradiated from a portion other than the exposed surface of the semiconductor layer is also possible. In the inventions described in claims 1 to 3,
Other than the wafer, for example, a semiconductor element or a semiconductor device after chipping can be applied.

【0033】さらに,請求項4に記載の発明において
は,半導体層をウェハに形成されたTEG内に設定する
ことが好適である。なぜなら,TEGにおいては,当該
欠陥以外の原因による光起電力への影響を抑制し易いた
めである。これに対し,実際の半導体素子では,印加バ
イアスや回路構造によって半導体層に生じる空乏層の均
一化が困難である等の他の原因によって,光起電力に影
響が生じ易い。
Further, in the invention described in claim 4, it is preferable that the semiconductor layer is set in the TEG formed on the wafer. This is because in the TEG, it is easy to suppress the influence on the photovoltaic power due to causes other than the defect. On the other hand, in an actual semiconductor device, the photovoltaic effect is likely to be affected by other factors such as difficulty in equalizing a depletion layer generated in a semiconductor layer due to an applied bias or a circuit structure.

【0034】ここで,照射光の照射角度に関しては,請
求項5に記載の発明によれば,第1の光又は第2の光の
いずれか一方は露出面に対して実質的に垂直に照射され
る構成を採用することができる。
Here, with respect to the irradiation angle of the irradiation light, according to the invention described in claim 5, one of the first light and the second light is irradiated substantially perpendicularly to the exposed surface. Configuration can be adopted.

【0035】また,上記課題を解決するために,請求項
6に記載の発明は,評価対象内の所定の半導体層に生じ
た欠陥位置を特定する欠陥位置特定装置であって,照射
位置を移動させながら半導体層に第1の光を照射する第
1の光照射機能と,照射位置を移動させながら半導体層
に第1の光に対し所定の傾きを成す第2の光を照射する
第2の光照射機能と,半導体層に生じる光起電力を検出
する検出機能と,を備える構成を採用する。
According to a sixth aspect of the present invention, there is provided a defect position specifying apparatus for specifying a defect position generated in a predetermined semiconductor layer in an evaluation object, wherein the irradiation position is moved. A first light irradiating function of irradiating the semiconductor layer with the first light while causing the second layer to irradiate the semiconductor layer with a second light having a predetermined inclination with respect to the first light while moving the irradiation position. A configuration having a light irradiation function and a detection function of detecting a photoelectromotive force generated in the semiconductor layer is employed.

【0036】かかる構成を有する請求項6に記載の発明
においては,2の光照射機能(第1の光照射機能及び第
2の光照射機能)によって相互に異なる照射角で光を照
射することができる。さらに,請求項6に記載の発明に
おいては,それぞれの光照射の場合について,半導体層
に生じる光起電力と照射位置との関係を検出手段によっ
て検出することができる。したがって,請求項6に記載
の発明によれば,照射位置と光起電力との2の関係をそ
れぞれ解析を介した欠陥位置の3次元的特定が可能とな
る。
According to the sixth aspect of the present invention having such a configuration, it is possible to irradiate light at mutually different irradiation angles by the two light irradiation functions (the first light irradiation function and the second light irradiation function). it can. Further, in the invention according to claim 6, for each light irradiation, the relation between the photoelectromotive force generated in the semiconductor layer and the irradiation position can be detected by the detecting means. Therefore, according to the invention of claim 6, it is possible to three-dimensionally specify a defect position through analysis of the relationship between the irradiation position and the photoelectromotive force.

【0037】尚,かかる請求項6に記載の発明において
は,第1の光照射機能を有する第1の光照射手段と,第
2の光照射機能を有する第2の光照射手段と,半導体層
に生じる光起電力を検出する検出手段と,を備える構成
を採用することが可能である。また,照射位置を移動さ
せながら半導体層に光を照射する光照射手段と,光照射
手段の照射角を調整する照射角調整手段と,半導体層に
生じる光起電力を検出する検出手段と,を備える構成を
採用することも可能である。
According to the present invention, the first light irradiation means having the first light irradiation function, the second light irradiation means having the second light irradiation function, and the semiconductor layer are provided. And a detecting means for detecting the photovoltaic force generated in the above. Further, light irradiation means for irradiating the semiconductor layer with light while moving the irradiation position, irradiation angle adjustment means for adjusting the irradiation angle of the light irradiation means, and detection means for detecting a photoelectromotive force generated in the semiconductor layer are provided. It is also possible to adopt a configuration provided.

【0038】さらに,請求項6に記載の発明において,
照射角調整手段による照射角の調整は,半導体層の方を
動かす構成と光照射手段の方を動かす構成とのいずれを
採用しても良い。半導体層の方を動かす構成としては,
評価対象を保持固定するために,例えば,揺動可能な載
置台や揺動可能なアーム等の可動式のウェハ保持手段を
用いる構成が採用可能である。光照射手段の方を動かす
構成としては,例えば,角度調節が可能な鏡を含む光学
系を備える光照射手段や角度調節が可能な光源を含む光
照射手段等を適用する構成が採用可能である。
Further, in the invention according to claim 6,
The adjustment of the irradiation angle by the irradiation angle adjusting means may employ either a configuration in which the semiconductor layer is moved or a configuration in which the light irradiation means is moved. As a configuration to move the semiconductor layer,
In order to hold and fix the evaluation object, for example, a configuration using a movable wafer holding means such as a swingable mounting table or a swingable arm can be adopted. As a configuration for moving the light irradiation unit, for example, a configuration in which a light irradiation unit including an optical system including a mirror whose angle can be adjusted, a light irradiation unit including a light source whose angle can be adjusted, or the like can be used. .

【0039】また,請求項6に記載の発明においては,
評価対象はウェハであり,半導体層はウェハの表面に露
出する露出面を有し,露出面が光照射手段と対向するよ
うにウェハを保持固定するウェハ保持手段を備える構成
を採用することができる。
In the invention according to claim 6,
The object to be evaluated is a wafer, the semiconductor layer has an exposed surface exposed on the surface of the wafer, and a configuration including a wafer holding means for holding and fixing the wafer such that the exposed surface faces the light irradiation means can be adopted. .

【0040】[0040]

【発明の実施の形態】以下に,添付図面を参照しなが
ら,本発明の好適な実施の形態について,詳細に説明す
る。尚,以下の説明及び添付図面において,同一の機能
及び構成を有する構成要素については,同一の符号を付
すことにより,重複説明を省略する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Preferred embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings. In the following description and the accompanying drawings, components having the same function and configuration are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.

【0041】(1)半導体評価方法 まず,図1を参照しながら,本実施の形態にかかる半導
体評価方法100の概略について説明する。ここで,図
1は,本実施の形態にかかる半導体評価方法100につ
いての流れ図(フローチャート)である。
(1) Semiconductor Evaluation Method First, an outline of a semiconductor evaluation method 100 according to the present embodiment will be described with reference to FIG. Here, FIG. 1 is a flowchart (flow chart) of the semiconductor evaluation method 100 according to the present embodiment.

【0042】半導体評価方法100では,不良状況検出
工程110と欠陥位置特定工程120と不良原因解析工
程130とが順次実施される。半導体評価方法100に
おいて,不良状況検出工程110では,例えばTEGを
用いた間接評価により,LSIに生じている不良モード
が検出される。
In the semiconductor evaluation method 100, a failure status detection step 110, a defect position identification step 120, and a failure cause analysis step 130 are sequentially performed. In the semiconductor evaluation method 100, in a failure status detection step 110, a failure mode occurring in an LSI is detected by indirect evaluation using, for example, TEG.

【0043】本実施の形態にかかる欠陥位置特定工程1
20では,不良原因を解析する前段階として,例えば欠
陥が発生しているTEGや実際の半導体素子等の所定の
観察試料等について欠陥位置が特定される。かかる欠陥
位置特定工程120では,第1の工程に相当する第1の
OBIC工程122と第2の工程に相当する第2のOB
IC工程124と第3の工程に相当する解析工程126
とが行われる。
Defect position specifying step 1 according to the present embodiment
In 20, as a stage before analyzing the cause of the defect, for example, a defect position is specified for a predetermined observation sample such as a TEG having a defect or an actual semiconductor element. In such a defect position specifying step 120, a first OBIC step 122 corresponding to the first step and a second OBIC step 122 corresponding to the second step are performed.
IC step 124 and analysis step 126 corresponding to the third step
Is performed.

【0044】不良原因解析工程130では,上記欠陥位
置特定工程120で特定された欠陥位置の物理的観察や
該欠陥の解析等を通じて,評価対象,例えばLSIにつ
いて,不良原因が解析される。
In the failure cause analysis step 130, the failure cause is analyzed for the object to be evaluated, for example, an LSI, through physical observation of the defect position specified in the defect position specification step 120 and analysis of the defect.

【0045】(欠陥位置特定工程120)次に,本実施
の形態にかかる欠陥位置特定工程120について,図2
〜図4を参照しながら,観察試料1における欠陥9の位
置特定を例に挙げて,詳細に説明する。尚,図2は,欠
陥位置特定工程120におけるレーザ光の照射とOBI
Cとの関係についての説明図である。また,図3は,第
1のOBIC工程122についての説明図であり,図4
は,第2のOBIC工程124についての説明図であ
る。
(Defect Position Identification Step 120) Next, the defect position identification step 120 according to the present embodiment will be described with reference to FIG.
4 to 4, a detailed description will be given with an example of specifying the position of the defect 9 in the observation sample 1. FIG. 2 shows the irradiation of the laser beam and the OBI in the defect position specifying step 120.
It is explanatory drawing about the relationship with C. FIG. 3 is an explanatory diagram of the first OBIC step 122, and FIG.
Is an explanatory diagram of a second OBIC step 124. FIG.

【0046】図2に示すように,観察試料1は,第1導
電型の半導体基板3と半導体基板3に積層された第2導
電型の拡散層5と拡散層5の露出面である観察面7とを
有する。かかる観察試料1には,拡散層5内に欠陥9が
発生している。尚,以下の説明では,欠陥9として,例
えば結晶欠陥又は不純物濃度の高濃度欠陥等の再結合を
促進する欠陥を想定する。しかし,当業者であれば,欠
陥9が,例えば不純物濃度の低濃度欠陥等の再結合を抑
制する欠陥である場合についても,本実施の形態が適用
可能であることは,容易に理解可能である。
As shown in FIG. 2, the observation sample 1 has a first conductivity type semiconductor substrate 3, a second conductivity type diffusion layer 5 laminated on the semiconductor substrate 3, and an observation surface which is an exposed surface of the diffusion layer 5. And 7. In the observation sample 1, a defect 9 is generated in the diffusion layer 5. In the following description, it is assumed that the defect 9 promotes recombination such as a crystal defect or a high-concentration defect having a high impurity concentration. However, those skilled in the art can easily understand that the present embodiment can be applied to the case where the defect 9 is a defect that suppresses recombination such as a low-concentration impurity concentration defect. is there.

【0047】欠陥位置特定工程120において,観察試
料1には,半導体基板3の第1電極13と拡散層5の第
2電極15とから成る1組の引出電極対を介して,OB
ICを増幅するOBICアンプ11の入力側が接続され
る。さらに,欠陥位置特定工程120において,OBI
Cアンプ11の出力側には,OBICアンプ11により
OBICの増幅電流を検知する増幅電流検知装置21の
入力側が接続される。さらにまた,欠陥位置検出工程1
20において,観察試料1には,逆方向バイアスが印加
され,半導体基板3と拡散層5との接合部17付近に空
乏層19が形成される。
In the defect position specifying step 120, the observation sample 1 is subjected to the OB through a pair of extraction electrodes composed of the first electrode 13 of the semiconductor substrate 3 and the second electrode 15 of the diffusion layer 5.
The input side of the OBIC amplifier 11 for amplifying the IC is connected. Further, in the defect position specifying step 120, the OBI
The output side of the C amplifier 11 is connected to the input side of an amplified current detection device 21 for detecting the amplified current of the OBIC by the OBIC amplifier 11. Furthermore, the defect position detection step 1
At 20, a reverse bias is applied to the observation sample 1, and a depletion layer 19 is formed near the junction 17 between the semiconductor substrate 3 and the diffusion layer 5.

【0048】以上のように構成された観察試料1の観察
面7に対しレーザ光Pが照射されると,拡散層5には,
レーザ光Pの光エネルギによる励起によって,電子−正
孔対が発生する。通常空乏層内では再結合が生じ難いた
め,かかる電子と正孔とは,半導体基板3と拡散層5と
の接合部17付近に生じている内部電界によって走行す
る。結果として,観察試料1では,電子−正孔対の拡散
電流であるOBICが発生する。
When the observation surface 7 of the observation sample 1 configured as described above is irradiated with the laser light P, the diffusion layer 5
Electron-hole pairs are generated by excitation by the light energy of the laser light P. Normally, recombination is unlikely to occur in the depletion layer, and such electrons and holes travel due to an internal electric field generated near the junction 17 between the semiconductor substrate 3 and the diffusion layer 5. As a result, in the observation sample 1, OBIC, which is a diffusion current of an electron-hole pair, is generated.

【0049】かかるOBICは,第1電極13と第2電
極15とを介してOBICアンプ11に入力する。OB
ICアンプ11においては,入力したOBICが増幅さ
れ増幅電流として出力される。結果として,増幅電流検
知器21による増幅電流の検知を介して,観察面7にお
けるレーザ光Pの照射位置と拡散層5で生じるOBIC
との関係が検出される。
The OBIC is input to the OBIC amplifier 11 via the first electrode 13 and the second electrode 15. OB
In the IC amplifier 11, the input OBIC is amplified and output as an amplified current. As a result, through the detection of the amplified current by the amplified current detector 21, the irradiation position of the laser beam P on the observation surface 7 and the OBIC generated in the diffusion layer 5
Is detected.

【0050】ところで,欠陥9付近では,空乏層19内
の他の領域に比べて,再結合が生じ易い。したがって,
レーザ光Pの光路上に欠陥9が存在する場合には,レー
ザ光Pの光路上に欠陥9が存在しない場合と比較して,
発生するOBIC及び増幅電流が小さくなる。結果とし
て,光路上に欠陥9が存在する場合のレーザ光Pの照射
位置が特定可能となる。尚,欠陥位置検出工程120に
おいて,レーザ光Pの光源としては,拡散層5に対する
透過距離及び反射特性を考慮して適切なレーザを適用す
ることができる。公知のレーザには,例えば,HeNe
レーザやArレーザ等のガスレーザ,YAGレーザやガ
ラスレーザ等の固体レーザ,色素レーザ等の液体レー
ザ,或いは,GaAsやInP等の半導体レーザ等があ
る。
Incidentally, recombination is more likely to occur near the defect 9 than in other regions in the depletion layer 19. Therefore,
When the defect 9 exists on the optical path of the laser light P, compared with the case where the defect 9 does not exist on the optical path of the laser light P,
The generated OBIC and amplified current are reduced. As a result, the irradiation position of the laser light P when the defect 9 exists on the optical path can be specified. In the defect position detecting step 120, an appropriate laser can be applied as a light source of the laser light P in consideration of a transmission distance to the diffusion layer 5 and reflection characteristics. Known lasers include, for example, HeNe
There are a gas laser such as a laser and an Ar laser, a solid laser such as a YAG laser and a glass laser, a liquid laser such as a dye laser, and a semiconductor laser such as GaAs and InP.

【0051】(第1のOBIC工程122)次に,欠陥
位置特定工程120で行われる一の工程である第1のO
BIC工程122について,図3(図3(a)〜図3
(d))を参照しながら説明する。
(First OBIC Step 122) Next, the first OBIC step 122, which is one of the steps performed in the defect position specifying step 120, is performed.
The BIC process 122 is described with reference to FIGS.
This will be described with reference to (d)).

【0052】図3(a)には,第1のOBIC工程12
2における観察試料1の概略的な断面図を示す。図3
(a)に示すように,第1のOBIC工程122では,
レーザ光P1が,観察面7に対し観察試料1の上方(拡
散層5側)から略垂直に照射される。したがって,第1
のOBIC工程122では,レーザ光P1が観察面7上
で欠陥9の直上部に照射された場合に,欠陥9がレーザ
光P1の光路上に存在することになる。尚,第1のOB
IC工程122では,レーザ光P1の観察面7上の照射
位置が連続的に走査される。
FIG. 3A shows a first OBIC process 12.
2 shows a schematic sectional view of the observation sample 1 in FIG. FIG.
As shown in (a), in the first OBIC step 122,
The laser light P1 is applied to the observation surface 7 almost vertically from above the observation sample 1 (diffusion layer 5 side). Therefore, the first
In the OBIC step 122, when the laser light P1 is irradiated on the observation surface 7 immediately above the defect 9, the defect 9 exists on the optical path of the laser light P1. In addition, the first OB
In the IC step 122, the irradiation position of the laser beam P1 on the observation surface 7 is continuously scanned.

【0053】図3(b)には,第1のOBIC工程12
2における観察試料1の概略的な平面図を示す。図3
(b)では,観察面7における欠陥9の直上部分,即ち
欠陥9が光路上に存在する場合のレーザ光P1の照射位
置をb1で示す。かかる照射位置b1は,観察面7のd
1−d2線上に存在するものとする。
FIG. 3B shows a first OBIC process 12.
2 shows a schematic plan view of the observation sample 1 in FIG. FIG.
In (b), the position immediately above the defect 9 on the observation surface 7, that is, the irradiation position of the laser beam P1 when the defect 9 exists on the optical path is indicated by b1. The irradiation position b1 is set at d on the observation surface 7.
It is assumed that it exists on the 1-d2 line.

【0054】図3(c)には,レーザ光P1の照射位置
がd1−d2線上を移動している場合についてレーザ光
P1の照射位置とOBICとの関係を概略的なグラフと
して示す。図3(c)に示すように,レーザ光P1がb
1に照射されている場合には,レーザ光P1がd1−d
2線上のb1以外に照射されている場合と比べて,検知
されるOBICが小さくなる。なぜなら,欠陥9が存在
する領域にレーザ光P1が照射された場合には,欠陥9
が存在することによって,レーザ光P1の光エネルギで
励起された電子−正孔対の多くが再結合してしまうため
である。
FIG. 3C is a schematic graph showing the relationship between the irradiation position of the laser beam P1 and the OBIC when the irradiation position of the laser beam P1 moves on the line d1-d2. As shown in FIG. 3C, the laser beam P1
1, the laser beam P1 is d1-d.
The detected OBIC is smaller than in the case where the light is irradiated on other than b1 on the two lines. This is because when the area where the defect 9 exists is irradiated with the laser beam P1, the defect 9
This is because many electrons recombine due to the electron-hole pairs excited by the light energy of the laser beam P1.

【0055】図3(d)には,第1のOBIC工程12
2で検出されるOBICのコントラストのイメージを観
察面7におけるレーザ光P1の照射位置毎に光輝度で示
す。結果として,第1のOBIC工程122によって,
欠陥9の位置についての一の平面的な位置情報を得るこ
とができる。
FIG. 3D shows the first OBIC process 12.
The image of the contrast of the OBIC detected in 2 is shown by the light luminance for each irradiation position of the laser beam P1 on the observation surface 7. As a result, by the first OBIC step 122,
One planar position information on the position of the defect 9 can be obtained.

【0056】以上説明した第1のOBIC工程122が
終了した時点では,図3(b)に示すように,欠陥9の
発生位置について,平面的な位置情報を得ることができ
る。しかし,本時点では,欠陥9の発生位置について,
深さ方向の位置情報を得ることはできない。
When the first OBIC step 122 described above is completed, planar position information can be obtained on the position where the defect 9 is generated, as shown in FIG. 3B. However, at this time, regarding the position where the defect 9 occurs,
It is not possible to obtain position information in the depth direction.

【0057】(第2のOBIC工程124)次に,欠陥
位置特定工程120に含まれる他の工程である第2のO
BIC工程124について,図4(図4(a)〜図4
(d))を参照しながら説明する。
(Second OBIC Step 124) Next, the second OBIC step 124 which is another step included in the defect position specifying step 120
The BIC process 124 is described with reference to FIGS.
This will be described with reference to (d)).

【0058】図4(a)には,第2のOBIC工程12
4における観察試料1の概略的な断面図を示す。図4
(a)に示すように,第2のOBIC工程124では,
レーザ光P2が,観察面7に対し観察試料1の上方(拡
散層5側)から垂直ではない所定の照射角θで照射され
る。したがって,第2のOBIC工程124では,光路
上に欠陥9が存在する場合のレーザ光P2の照射位置
は,欠陥9の非直上部となる。尚,第2のOBIC工程
124でも,第1のOBIC工程124と同様に,レー
ザ光P2の観察面7上の照射位置が連続的に走査され
る。
FIG. 4A shows a second OBIC process 12.
4 shows a schematic cross-sectional view of the observation sample 1. FIG.
As shown in (a), in the second OBIC step 124,
The laser beam P2 is applied to the observation surface 7 from above the observation sample 1 (diffusion layer 5 side) at a predetermined irradiation angle θ that is not perpendicular. Therefore, in the second OBIC step 124, the irradiation position of the laser beam P2 when the defect 9 exists on the optical path is not directly above the defect 9. In the second OBIC step 124, similarly to the first OBIC step 124, the irradiation position of the laser beam P2 on the observation surface 7 is continuously scanned.

【0059】図4(b)には,第2のOBIC工程12
4における観察試料1の概略的な平面図を示す。図4
(b)では,欠陥9が光路上に存在する場合のレーザ光
P2の照射位置をb2で示す。かかるb2は,観察面7
のd1’−d2’線上に存在するものとする。
FIG. 4B shows a second OBIC process 12.
4 shows a schematic plan view of the observation sample 1 in FIG. FIG.
In (b), the irradiation position of the laser beam P2 when the defect 9 exists on the optical path is indicated by b2. The b2 corresponds to the observation surface 7
On the d1′-d2 ′ line.

【0060】図4(c)には,レーザ光P2の照射位置
がd1’−d2’線上を移動している場合についてレー
ザ光P2の照射位置とOBICとの関係を示す概略的な
グラフ図を示す。図4(c)に示すように,レーザ光P
2の照射位置がb2である場合には,レーザ光P2の照
射位置がd1’−d2’線上のb2以外である場合と比
べて,検知されるOBICが小さくなる。なぜなら,欠
陥9が存在する領域にレーザ光P2が照射された場合に
は,欠陥9が存在することによって,レーザ光P2の光
エネルギで励起された電子−正孔対の多くが再結合して
しまうためである。
FIG. 4C is a schematic graph showing the relationship between the irradiation position of the laser beam P2 and the OBIC when the irradiation position of the laser beam P2 moves on the line d1'-d2 '. Show. As shown in FIG.
When the irradiation position of No. 2 is b2, the detected OBIC is smaller than in the case where the irradiation position of the laser beam P2 is other than b2 on the d1′-d2 ′ line. This is because, when the region where the defect 9 is present is irradiated with the laser beam P2, many of the electron-hole pairs excited by the light energy of the laser beam P2 recombine due to the presence of the defect 9. This is because

【0061】図4(d)には,第2のOBIC工程12
4で検出されるOBICのコントラストのイメージを観
察面7におけるレーザ光P2の照射位置毎に光輝度で示
す。結果として,第2のOBIC工程124では,欠陥
9の位置について,第1のOBIC工程122で得られ
たものとは異なる平面的な位置情報を得ることができ
る。
FIG. 4D shows the second OBIC process 12.
The image of the contrast of the OBIC detected at 4 is indicated by the light luminance at each irradiation position of the laser beam P2 on the observation surface 7. As a result, in the second OBIC step 124, for the position of the defect 9, planar position information different from that obtained in the first OBIC step 122 can be obtained.

【0062】(1−3)解析工程126 次に,解析工程126について,引き続き図4を参照し
ながら説明する。解析工程126では,第1のOBIC
工程122で検出された照射位置blと第2のOBIC
工程124で検出された照射位置b2とから,図4
(a)に示す実際に欠陥9が存在する深さcが解析的に
検出される。具体的には,欠陥9の深さcは,c=b×
tanθとして求めることができる。ただし,bは,図
4(d)に示すように位置b1と位置b2との距離を表
す。
(1-3) Analysis Step 126 Next, the analysis step 126 will be described with reference to FIG. In the analysis step 126, the first OBIC
Irradiation position bl detected in step 122 and second OBIC
From the irradiation position b2 detected in step 124, FIG.
The depth c at which the defect 9 actually exists as shown in (a) is analytically detected. Specifically, the depth c of the defect 9 is c = b ×
tan θ. Here, b represents the distance between the position b1 and the position b2 as shown in FIG.

【0063】以上のように,解析工程126では,第1
のOBIC工程122と第2のOBIC工程124とで
別々に検出された欠陥9の平面的な位置情報から,欠陥
9の発生位置について深さ方向の位置情報が得られる。
結果として,欠陥位置特定工程120では,欠陥位置9
の位置が3次元的に特定される。
As described above, in the analysis step 126, the first
From the planar position information of the defect 9 separately detected in the OBIC step 122 and the second OBIC step 124, position information in the depth direction of the position where the defect 9 occurs can be obtained.
As a result, in the defect position specifying step 120, the defect position 9
Is three-dimensionally specified.

【0064】(2)欠陥位置特定装置 次に,図5及び図6を参照しながら本実施の形態にかか
る欠陥位置特定装置の構成例について説明する。ここ
で,図5は,本実施の形態にかかる一の装置である欠陥
位置特定装置20の概略的な構成説明図であり,図6
は,本実施の形態にかかる他の装置である欠陥位置特定
装置30の概略的な構成説明図である。本実施の形態に
かかる欠陥位置特定装置は,上記本実施の形態にかかる
半導体評価方法の欠陥位置特定工程126に適用可能な
装置である。
(2) Defect Position Specifying Apparatus Next, a configuration example of the defect position specifying apparatus according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. Here, FIG. 5 is a schematic configuration explanatory view of a defect position specifying device 20 which is one device according to the present embodiment, and FIG.
1 is a schematic configuration diagram of a defect position specifying device 30 which is another device according to the present embodiment. The defect position specifying apparatus according to the present embodiment is an apparatus applicable to the defect position specifying step 126 of the semiconductor evaluation method according to the present embodiment.

【0065】図5に示すように,欠陥位置特定装置20
は,ウェハ40を載置する載置台24と,ウェハ40の
観察面42に照射位置を走査しながらレーザ光を照射す
るレーザ照射器22と,を備えている。欠陥位置特定装
置20において,レーザ照射器22は,レーザ光の出力
角を変化させてウェハ40へのレーザ光の照射角を調整
することができる。
As shown in FIG. 5, the defect position specifying device 20
Includes a mounting table 24 on which a wafer 40 is mounted, and a laser irradiator 22 which irradiates a laser beam while scanning an irradiation position on an observation surface 42 of the wafer 40. In the defect position specifying device 20, the laser irradiator 22 can adjust the irradiation angle of the laser light to the wafer 40 by changing the output angle of the laser light.

【0066】かかるレーザ照射器22は,例えば,1の
レーザ光源と該レーザ光源から出力されるレーザ光の進
行方向を調整する光学系とを内装する構成や,相異なる
角度で配置した2のレーザ光源を内装する構成等によっ
て,実現することができる。尚,レーザ光の進行方向を
調節する光学系は,例えば,反射や屈折或いは回折や干
渉等の各種の光学的現象を利用して容易に実現すること
ができる。
The laser irradiator 22 includes, for example, a structure in which one laser light source and an optical system for adjusting the traveling direction of the laser light output from the laser light source are installed, or two laser light sources arranged at different angles. This can be realized by a configuration including a light source inside. The optical system that adjusts the traveling direction of the laser beam can be easily realized by using various optical phenomena such as reflection, refraction, diffraction, and interference.

【0067】また,図6に示すように,欠陥位置特定装
置30は,ウェハ40を載置する載置台34と,ウェハ
40の観察面42に照射位置を走査しながらレーザ光を
照射するレーザ照射器32と,を備えている。欠陥位置
特定装置30において,載置台34は,揺動可能な構成
となっている。即ち,欠陥位置特定装置30では,載置
台34の揺動動作によって,ウェハ40へのレーザ光の
照射角を調整することができる。
As shown in FIG. 6, the defect position specifying device 30 includes a mounting table 34 on which the wafer 40 is mounted and a laser irradiation for irradiating a laser beam while scanning the irradiation position on the observation surface 42 of the wafer 40. And a vessel 32. In the defect position specifying device 30, the mounting table 34 is configured to be swingable. That is, in the defect position specifying device 30, the irradiation angle of the laser beam to the wafer 40 can be adjusted by the swinging operation of the mounting table.

【0068】以上説明したように,本実施の形態では,
観察試料の観察面に対し2の照射角(略垂直と照射角
θ)にレーザ光を照射することにより,欠陥位置につい
て2の平面的な情報(観察面上での情報)が検出され
る。さらに,本実施の形態では,かかる2の平面的な情
報を解析することにより,欠陥位置について深さ方向の
情報を得ることができる。結果として,本実施の形態に
よれば,非破壊試験によって欠陥の深さ位置が特定でき
るため,大幅に効率が改善された半導体装置の評価が実
現可能となる。
As described above, in the present embodiment,
By irradiating the observation surface of the observation sample with a laser beam at an irradiation angle of 2 (substantially perpendicular and an irradiation angle θ), 2 planar information (information on the observation surface) of the defect position is detected. Furthermore, in the present embodiment, information on the defect position in the depth direction can be obtained by analyzing the two planar information. As a result, according to the present embodiment, since the depth position of the defect can be specified by the nondestructive test, the evaluation of the semiconductor device with greatly improved efficiency can be realized.

【0069】以上,本発明に係る好適な実施の形態につ
いて説明したが,本発明はかかる構成に限定されない。
当業者であれば,特許請求の範囲に記載された技術思想
の範囲内において,各種の修正例及び変更例を想定し得
るものであり,それら修正例及び変更例についても本発
明の技術範囲に包含されるものと了解される。
Although the preferred embodiment according to the present invention has been described above, the present invention is not limited to such a configuration.
A person skilled in the art can envisage various modified examples and modified examples within the scope of the technical idea described in the claims, and these modified examples and modified examples are also included in the technical scope of the present invention. It is understood to be included.

【0070】[0070]

【発明の効果】本発明によれば,半導体層に生じた欠陥
位置の3次元的な特定が,破壊試験によらずに簡単に実
施できる。したがって,本発明は,例えばトレンチ構造
による素子分離技術を用いて高集積化のために3次元構
造化された半導体装置についても容易に適用することが
できる。結果として,本発明によれば,LSIをはじめ
とする半導体装置の検査効率が,大幅に上昇する。
According to the present invention, the three-dimensional location of a defect generated in a semiconductor layer can be easily performed without using a destructive test. Therefore, the present invention can be easily applied to a semiconductor device having a three-dimensional structure for high integration by using, for example, an element isolation technique using a trench structure. As a result, according to the present invention, the inspection efficiency of a semiconductor device such as an LSI is greatly increased.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明を適用可能な半導体評価方法の流れ図で
ある。
FIG. 1 is a flowchart of a semiconductor evaluation method to which the present invention can be applied.

【図2】図1に示す半導体評価方法の欠陥位置特定工程
についての説明図である。
FIG. 2 is an explanatory diagram of a defect position specifying step of the semiconductor evaluation method shown in FIG.

【図3】図2に示す欠陥位置特定工程の第1のOBIC
工程についての説明図である。
FIG. 3 is a first OBIC in a defect position specifying step shown in FIG. 2;
It is explanatory drawing about a process.

【図4】図2に示す欠陥位置特定工程の第2のOBIC
工程についての説明図である。
FIG. 4 is a second OBIC in the defect position specifying step shown in FIG. 2;
It is explanatory drawing about a process.

【図5】本発明を適用可能な一の欠陥位置特定装置の概
略的な構成説明図である。
FIG. 5 is a schematic structural explanatory view of one defect position specifying device to which the present invention can be applied.

【図6】本発明を適用可能な他の欠陥位置特定装置の概
略的な構成説明図である。
FIG. 6 is a schematic structural explanatory view of another defect position specifying device to which the present invention can be applied.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 観察試料 5 拡散層 9 欠陥 20,30 欠陥位置特定装置 100 半導体評価装置 120 欠陥位置特定工程 122,124 OBIC工程 126 解析工程 P,P1,P2 レーザ光 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Observation sample 5 Diffusion layer 9 Defect 20,30 Defect position specifying device 100 Semiconductor evaluation device 120 Defect position specifying process 122,124 OBIC process 126 Analysis process P, P1, P2 Laser beam

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 評価対象内の所定の半導体層に生じた欠
陥位置を特定する欠陥位置特定工程を含む,半導体評価
方法であって:前記欠陥位置特定工程は;照射位置を移
動させながら第1の光を前記半導体層に照射して,前記
第1の光の照射位置と前記半導体層に生じる光起電力と
の関係を検出する,第1の工程と;照射位置を移動させ
ながら前記第1の光に対し所定の傾きを成す第2の光を
前記半導体層に照射して,前記第2の光の照射位置と前
記半導体層に生じる光起電力との関係を検出する,第2
の工程と;前記第1の工程で検出された関係と前記第2
の工程で検出された関係とから前記半導体層の前記欠陥
位置を特定する,第3の工程と;を含むことを特徴とす
る,半導体評価方法。
1. A semiconductor evaluation method, comprising: a defect position specifying step of specifying a defect position occurring in a predetermined semiconductor layer in an evaluation target; wherein the defect position specifying step includes: Irradiating the semiconductor layer with the first light and detecting a relationship between an irradiation position of the first light and a photoelectromotive force generated in the semiconductor layer; a first step; Irradiating the semiconductor layer with second light having a predetermined inclination with respect to the second light, and detecting the relationship between the irradiation position of the second light and the photoelectromotive force generated in the semiconductor layer.
And the relation detected in the first step and the second step.
A third step of specifying the defect position of the semiconductor layer from the relationship detected in the step (b).
【請求項2】 前記評価対象は,更に,第1の極性を有
し前記半導体層と接合される他の半導体層を備え;前記
半導体層は,前記第1の極性と逆極性の第2の極性を有
する:ことを特徴とする,請求項1に記載の半導体評価
方法。
2. The evaluation object further includes another semiconductor layer having a first polarity and joined to the semiconductor layer; wherein the semiconductor layer has a second polarity opposite to the first polarity. 2. The semiconductor evaluation method according to claim 1, wherein the semiconductor evaluation method has polarity.
【請求項3】 前記第1の光の照射位置の群と前記第2
の光の照射位置の群とは,実質的に同一であることを特
徴とする,請求項1又は2に記載の半導体評価方法。
3. A group of irradiation positions of said first light and said second light
The semiconductor evaluation method according to claim 1, wherein the group of light irradiation positions is substantially the same.
【請求項4】 前記評価対象は,ウェハであり;前記半
導体層は,前記ウェハの表面に露出する露出面を有す
る;ことを特徴とする,請求項1,2又は3のいずれか
に記載の半導体評価方法。
4. The semiconductor device according to claim 1, wherein the object to be evaluated is a wafer; and the semiconductor layer has an exposed surface exposed on a surface of the wafer. Semiconductor evaluation method.
【請求項5】 前記第1の光又は前記第2の光のいずれ
か一方は,前記露出面に対して実質的に垂直に照射され
ることを特徴とする,請求項1,2,3又は4のいずれ
かに記載の半導体評価方法。
5. The method according to claim 1, wherein one of the first light and the second light is emitted substantially perpendicularly to the exposed surface. 5. The semiconductor evaluation method according to any one of 4.
【請求項6】 評価対象内の所定の半導体層に生じた欠
陥位置を特定する,欠陥位置特定装置であって:照射位
置を移動させながら前記半導体層に第1の光を照射する
第1の光照射機能と,照射位置を移動させながら前記半
導体層に前記第1の光に対し所定の傾きを成す第2の光
を照射する第2の光照射機能と,前記半導体層に生じる
光起電力を検出する検出機能と,を備えることを特徴と
する,欠陥位置特定装置。
6. A defect position specifying device for specifying a defect position generated in a predetermined semiconductor layer in an evaluation object, wherein the first light is applied to the semiconductor layer while moving an irradiation position. A light irradiation function, a second light irradiation function of irradiating the semiconductor layer with a second light having a predetermined inclination with respect to the first light while moving the irradiation position, and a photovoltaic force generated in the semiconductor layer And a detection function for detecting a defect.
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