JP2001284425A

JP2001284425A - 故障解析方法及び故障解析装置

Info

Publication number: JP2001284425A
Application number: JP2000100618A
Authority: JP
Inventors: Toru Koyama; 小山　　徹
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2000-04-03
Filing date: 2000-04-03
Publication date: 2001-10-12
Also published as: US6677760B1

Abstract

(57)【要約】【課題】レーザビームの照射によって得られる電流像
を参照することのみによって、チップの故障原因及び故
障箇所を特定し得る故障解析方法を得る。【解決手段】レーザビーム発生部１は、波長が異なる
複数のレーザビーム源を有している。まず、レーザビー
ム発生部１は、波長が１．１μｍ付近のレーザビームＢ
１を発生し、故障解析部６は、このとき得られる第１の
電流像を記憶する。次に、レーザビーム発生部１は、波
長が１．３μｍ付近のレーザビームＢ１を発生し、故障
解析部６は、このとき得られる第２の電流像を記憶す
る。次に、レーザビーム発生部１は、波長が２．０μｍ
以上のレーザビームＢ１を発生し、故障解析部６は、こ
のとき得られる第３の電流像を記憶する。故障解析部６
は、記憶している第１〜第３の電流像を参照することに
より、試料３内における故障原因及び故障箇所を解析す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、ＬＳＩ等の半導
体装置の故障解析に用いられる故障解析方法及び故障解
析装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】ＬＳＩ等の半導体装置においては、素子
の微細化、高集積化に伴って、金属配線構造の多層化が
進んでいる。また、高性能ＬＳＩでは、電極パッド数の
増加に伴い、チップの周辺のみならずチップの内部にも
電極パッドを形成する、いわゆるフリップチップ構造が
主流になってきている。こうした金属配線構造の多層
化、ＬＳＩのフリップチップ構造化により、電子ビーム
やイオンビーム等の荷電粒子ビーム、あるいは可視光を
用いた、従来のチップ（又はウェハ）上面からのアプロ
ーチによる故障解析は不可能になり、チップの裏面（デ
バイスが設けられた主面とは反対側の面）からのアプロ
ーチによる故障解析が必須となっている。このようなチ
ップの裏面からのアプローチによる故障解析として、近
赤外レーザビームを利用したレーザ誘起電流解析（Infr
ared-Optical Beam Induced Current：ＩＲ−ＯＢＩ
Ｃ）が有効である。チップの裏面からのアプローチによ
るＯＢＩＣ解析については、例えば特開平５−１３６２
４０号公報に記載されている。

【０００３】シリコンのバンドギャップエネルギー以下
の光、即ち波長が１μｍ以上の光は、シリコン基板内を
ある程度透過する。近赤外レーザビームをチップの裏面
から照射し、ビームの走査と同期して観測される電流の
変化を輝度変換することによって電流像を得る。この電
流像に基づいてチップの故障発生領域に関する情報を得
るのがＩＲ−ＯＢＩＣ解析である。

【０００４】レーザビームの照射による電子や正孔の光
励起及び熱励起によって、観測される電流が変化する。
シリコン基板内のｐｎ接合近傍において光励起された電
子−正孔対が光起電流として観測され、ｐｎ接合の顕在
化、接合リーク箇所、ゲートリーク箇所等の検出が可能
になる。また、金属配線内の電子又は正孔が選択的に光
励起されることによって、ショットキーバリアの顕在化
が可能になる。これにより、製造工程の不具合、例えば
ドーパントの枯渇等に起因した、金属配線とシリコン基
板とのコンタクト部分における不良箇所の検出が可能に
なる。一方、熱励起を利用して、金属配線内やコンタク
トホール内に生じているボイドや界面層等の高抵抗箇所
の検出が可能である。これは、高抵抗箇所での発熱によ
って熱起電流の発生や抵抗変化が生じ、これらに起因す
る観測電流の変化が電流像に現れることを利用してい
る。

【０００５】図１７は、半導体装置の従来の故障解析装
置の構成を示すブロック図である。図１７に示すように
従来の故障解析装置は、レーザビーム源１０１と、レー
ザビーム制御部１０２と、直流電源１０４と、電流検出
部１０５と、主制御部１０７と、表示部１０８とを備え
ている。レーザビーム源１０１としては、波長が１．１
μｍ付近、あるいは１．３μｍ付近のレーザビームを発
生するレーザビーム源が一般的に使用されている。波長
が１．１μｍ付近のレーザビームを発生するレーザビー
ム源１０１を使用した場合は、上記の全てのモードの故
障（即ち、ｐｎ接合部の欠陥、ショットキー接合部の欠
陥、及び金属配線内等の不良箇所）の解析が可能であ
る。また、波長が１．３μｍ付近のレーザビームを発生
するレーザビーム源１０１を使用した場合は、上記３つ
のモードのうち、ショットキー接合部の欠陥及び金属配
線内等の不良箇所の解析が可能である。

【０００６】以下、図１７に示した故障解析装置を用い
た、従来の故障解析方法について説明する。レーザビー
ム源１０１は、主制御部１０７からの制御信号Ｓ１０１
に基づいてレーザビームＢ１０１を発生する。レーザビ
ーム制御部１０２は、主制御部１０７からの制御信号Ｓ
１０２に基づいてレーザビームＢ１０１の軌道を制御
し、試料１０３の裏面をレーザビームＢ１０２によって
走査する。電流検出部１０５は、直流電源１０４からの
所定電圧の印加、及びレーザビーム制御部１０２による
レーザビームＢ１０２の照射によって試料１０３内に流
れる電流を検出し、データＤ１０１として主制御部１０
７に入力する。主制御部１０７は、データＤ１０１に基
づいて、電流の変化を輝度変換することにより、２次元
平面像としての電流像を生成する。生成された電流像は
データＤ１０２として表示部１０８に入力され、表示部
１０８にて画面に表示される。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかし、このような従
来の故障解析装置及び故障解析方法によると、生成され
た電流像を参照することによってチップの故障発生領域
を２次元的に特定できるとはいえ、電流像を参照するの
みでは、その故障が３次元的にチップのどの部分で生じ
ているのか、即ち、ｐｎ接合部の欠陥であるのか、ショ
ットキー接合部の欠陥であるのか、あるいは金属配線内
の不良であるのかという、チップの故障原因及び故障箇
所を具体的に特定することは困難であるという問題があ
る。

【０００８】本発明はかかる問題を解決するために成さ
れたものであり、レーザビームの照射によって得られる
電流像を参照することのみによって、試料の故障原因及
び故障箇所を特定し得る故障解析方法、及び該方法を実
現するための故障解析装置を得ることを目的とするもの
である。

【０００９】

【課題を解決するための手段】この発明のうち請求項１
に記載の故障解析方法は、（ａ）レーザビームを試料に
照射するステップと、（ｂ）レーザビームの照射に起因
して試料内に発生する電流を検出するステップと、
（ｃ）レーザビームを波長を異ならせて試料にそれぞれ
照射した場合における、ステップ（ｂ）の各検出結果に
基づいて、試料の故障を解析するステップとを備えるも
のである。

【００１０】また、この発明のうち請求項２に記載の故
障解析方法は、請求項１に記載の故障解析方法であっ
て、ステップ（ｃ）においては、波長がそれぞれ１．１
μｍ程度、１．３μｍ程度、２．０μｍ以上のレーザビ
ームが、試料に照射されることを特徴とするものであ
る。

【００１１】また、この発明のうち請求項３に記載の故
障解析方法は、請求項１に記載の故障解析方法であっ
て、ステップ（ａ）は、いずれか一方が選択的に実行さ
れる、（ａ−１）レーザビームを、試料に走査して照射
するステップと、（ａ−２）レーザビームを、試料の特
定箇所に固定して照射するステップとを有し、ステップ
（ｃ）は、（ｃ−１）ステップ（ａ−１）を実行した場
合の、ステップ（ｂ）における検出結果に基づいて、何
からの故障が発生している故障発生領域を特定するステ
ップと、（ｃ−２）ステップ（ａ−２）においてレーザ
ビームを故障発生領域に固定して照射しつつ、レーザビ
ームの波長を変更した場合の、ステップ（ｂ）における
各検出結果に基づいて、故障発生領域の故障原因を解析
するステップとを有することを特徴とするものである。

【００１２】また、この発明のうち請求項４に記載の故
障解析方法は、請求項３に記載の故障解析方法であっ
て、ステップ（ｂ）においては、レーザビームの照射に
よって発生するキャリアの励起原因の相違に起因して生
じる、電流の時定数の相違に対応させて、レーザビーム
を故障発生領域に瞬間的に照射した後の複数のタイミン
グで電流が検出されることを特徴とするものである。

【００１３】また、この発明のうち請求項５に記載の故
障解析方法は、（ａ）所定波長のレーザビームを試料に
照射するステップと、（ｂ）試料に電圧を印加するステ
ップと、（ｃ）電圧の印加及びレーザビームの照射に起
因して試料内に発生する電流を検出するステップと、
（ｄ）レーザビームを試料に照射しつつ電圧を変化させ
た場合の、ステップ（ｂ）における検出結果に基づい
て、試料の故障を解析するステップとを備えるものであ
る。

【００１４】また、この発明のうち請求項６に記載の故
障解析方法は、請求項５に記載の故障解析方法であっ
て、ステップ（ａ）は、いずれか一方が選択的に実行さ
れる、（ａ−１）レーザビームを、試料に走査して照射
するステップと、（ａ−２）レーザビームを、試料の特
定箇所に固定して照射するステップとを有し、ステップ
（ｄ）は、（ｄ−１）ステップ（ａ−１）を実行した場
合の、ステップ（ｃ）における検出結果に基づいて、何
らかの故障が発生している故障発生領域を特定するステ
ップと、（ｄ−２）ステップ（ａ−２）においてレーザ
ビームを故障発生領域に固定して照射しつつ、電圧を変
化させた場合の、ステップ（ｃ）における検出結果に基
づいて、故障発生領域の故障原因を解析するステップと
を有することを特徴とするものである。

【００１５】また、この発明のうち請求項７に記載の故
障解析方法は、請求項３又は６に記載の故障解析方法で
あって、ステップ（ａ−２）においては、レーザビーム
が断続的に遮断されて試料に照射されることを特徴とす
るものである。

【００１６】また、この発明のうち請求項８に記載の故
障解析方法は、請求項６又は７に記載の故障解析方法で
あって、ステップ（ｃ）においては、レーザビームの照
射によって発生するキャリアの励起原因の相違に起因し
て生じる、電流の時定数の相違に対応させて、レーザビ
ームを故障発生領域に照射した後の複数のタイミングで
電流が検出されることを特徴とするものである。

【００１７】また、この発明のうち請求項９に記載の故
障解析方法は、（ａ）所定波長のレーザビームを試料に
瞬間的に照射するステップと、（ｂ）レーザビームの照
射に起因して試料内に発生する電流を、レーザビームの
照射によって発生するキャリアの励起原因の相違に起因
して生じる、電流の時定数の相違に対応させて、レーザ
ビームを試料に照射した後の複数のタイミングで検出す
るステップと、（ｃ）ステップ（ｂ）における各検出結
果に基づいて、試料の故障を解析するステップとを備え
るものである。

【００１８】また、この発明のうち請求項１０に記載の
故障解析装置は、波長の異なる複数のレーザビームを選
択的に発生するレーザビーム発生部と、レーザビームの
照射に起因して試料内に発生する電流を検出する電流検
出部と、電流検出部による各検出結果と波長との関係に
基づいて、試料の故障を解析する故障解析部とを備える
ものである。

【００１９】また、この発明のうち請求項１１に記載の
故障解析装置は、請求項１０に記載の故障解析装置であ
って、レーザビーム発生部は、複数のレーザビームのそ
れぞれを発生する複数のレーザビーム源を有することを
特徴とするものである。

【００２０】また、この発明のうち請求項１２に記載の
故障解析装置は、請求項１０に記載の故障解析装置であ
って、レーザビーム発生部は、所定波長のレーザビーム
を発生するレーザビーム源と、レーザビーム源が発生し
たレーザビームの波長を変換して複数のレーザビームを
生成する波長変換部とを有することを特徴とするもので
ある。

【００２１】また、この発明のうち請求項１３に記載の
故障解析装置は、請求項１０〜１２のいずれか一つに記
載の故障解析装置であって、複数のレーザビームには、
波長がそれぞれ１．１μｍ程度、１．３μｍ程度、２．
０μｍ以上のレーザビームが含まれることを特徴とする
ものである。

【００２２】また、この発明のうち請求項１４に記載の
故障解析装置は、請求項１０に記載の故障解析装置であ
って、レーザビームを試料に走査して照射する第１の機
能と、レーザビームを試料の特定箇所に固定して照射す
る第２の機能とを有するレーザビーム制御部をさらに備
えることを特徴とするものである。

【００２３】また、この発明のうち請求項１５に記載の
故障解析装置は、所定波長のレーザビームを発生するレ
ーザビーム発生部と、試料に電圧を可変に印加する電圧
印加部と、電圧の印加及びレーザビームの照射に起因し
て試料内に発生する電流を検出する電流検出部と、電流
検出部による検出結果と電圧との関係に基づいて、試料
の故障を解析する故障解析部とを備えるものである。

【００２４】また、この発明のうち請求項１６に記載の
故障解析装置は、請求項１５に記載の故障解析装置であ
って、レーザビームを試料に走査して照射する第１の機
能と、レーザビームを試料の特定箇所に固定して照射す
る第２の機能とを有するレーザビーム制御部をさらに備
えることを特徴とするものである。

【００２５】また、この発明のうち請求項１７に記載の
故障解析装置は、請求項１４又は１６に記載の故障解析
装置であって、試料の特定箇所は、何からの故障が発生
している故障発生領域であり、レーザビーム制御部がレ
ーザビームを故障発生領域に固定して照射するにあた
り、レーザビームを断続的に遮断するレーザビーム遮断
部をさらに備えることを特徴とするものである。

【００２６】また、この発明のうち請求項１８に記載の
故障解析装置は、請求項１４，１６，１７のいずれか一
つに記載の故障解析装置であって、電流検出部は、レー
ザビームの照射によって発生するキャリアの励起原因の
相違に起因して生じる、電流の時定数の相違に対応させ
て、レーザビームを故障発生領域に瞬間的に照射した後
の複数のタイミングで電流を検出することを特徴とする
ものである。

【００２７】

【発明の実施の形態】実施の形態１．図１は、本発明の
実施の形態１に係る故障解析装置の構成を示すブロック
図である。図１に示すように本実施の形態１に係る故障
解析装置は、レーザビーム発生部１と、該レーザビーム
発生部１と試料３との間に配置されたレーザビーム制御
部２と、試料３にそれぞれ接続された直流電源４及び電
流検出部５と、電流検出部５の出力に接続された入力を
有する故障解析部６と、故障解析部６の出力に接続され
た入力を有する主制御部７と、主制御部７の出力に接続
された入力を有する表示部８とを備えている。レーザビ
ーム発生部１及びレーザビーム制御部２の各入力は、主
制御部７の出力にそれぞれ接続されている。

【００２８】レーザビーム制御部２は、レンズ等の光学
系や、レーザビームの軌道を制御するためのスキャナ等
によって構成されている。試料３は、ＬＳＩ等の半導体
チップ又は半導体ウェハである。電流検出部５は、試料
３内に流れる電流を検出するための、高速微小電流検出
器によって構成されている。主制御部７は、ＭＰＵ（Mi
cro Processing Unit）等の信号処理装置によって構成
されている。表示部８は、ＣＲＴ等によって構成されて
いる。

【００２９】図２は、レーザビーム発生部１の具体的な
構成を、レーザビーム制御部２及び主制御部７とともに
示すブロック図である。レーザビーム発生部１は、複数
（図２では３つ）のレーザビーム源１ａ〜１ｃを有して
いる。レーザビーム源１ａ〜１ｃは、波長がそれぞれ
１．１μｍ付近、１．３μｍ付近、２．０μｍ以上のレ
ーザビームＢ１ａ〜Ｂ１ｃを発生するレーザビーム源で
ある。実際には、レーザビーム源１ａ〜１ｃは、走査領
域（視野）の中心が同一となるようにセッティングされ
ている。また、レーザビーム源１ａ〜１ｃには、主制御
部７からそれぞれ制御信号Ｓ１ａ〜Ｓ１ｃが入力されて
いる。この制御信号Ｓ１ａ〜Ｓ１ｃによって、３つのレ
ーザビーム源１ａ〜１ｃの中から１つのレーザビーム源
が選択されて、レーザビームＢ１ａ〜Ｂ１ｃのいずれか
が図１のレーザビームＢ１として採用される。

【００３０】また、図３は、レーザビーム発生部１の他
の具体的な構成を、レーザビーム制御部２及び主制御部
７とともに示すブロック図である。レーザビーム発生部
１は、主制御部７からの制御信号Ｓ１ｄを受けて所定波
長のレーザビームＢ１ｄを発生する１つのレーザビーム
源１ｄと、該レーザビーム源１ｄとレーザビーム制御部
２との間に配置された波長変換部１ｅとを有している。
波長変換部１ｅは、レーザビーム源１ｄが発生したレー
ザビームＢ１ｄの波長を変換して、レーザビームＢ１と
する。波長変換部１ｅは、主制御部７からの制御信号Ｓ
１ｅによって、レーザビームＢ１の波長を、少なくと
も、１．１μｍ付近、１．３μｍ付近、及び２．０μｍ
付近に設定可能である。但し、波長が例えば１．１μｍ
のレーザビームＢ１ｄをレーザビーム源１ｄが発生する
場合において、波長が１．１μｍのレーザビームＢ１を
得たい場合は、波長変換部１ｅがレーザビームの波長変
換を行う必要はない。波長変換部１ｅは例えば、光パラ
メトリック効果を利用して波長変換を行う、ドメイン反
転結晶等の波長変換素子によって構成されている。

【００３１】図４は、試料３の具体的な構成の一例を、
直流電源４及び電流検出部５とともに示す断面図であ
る。ｐ型のシリコン基板５０の上面上には、ゲート酸化
膜５１、ポリシリコン層５２、及び金属シリサイド層５
３がこの順に積層された積層構造を有するゲート構造５
４が選択的に形成されている。また、シリコン基板５０
の主面内には、ｎ型のソース・ドレイン領域５５が選択
的に形成されている。また、ゲート構造５４と、ゲート
構造５４が形成されていない部分のシリコン基板５０の
上面とを覆って、層間絶縁膜５６が形成されている。層
間絶縁膜５６上には金属配線５８が形成されており、層
間絶縁膜５６内には、金属配線５８とソース・ドレイン
領域５５とを互いに電気的に接続するための、内部が金
属プラグで充填されたコンタクトホール５７が選択的に
形成されている。金属配線５８は直流電源４に接続され
ており、シリコン基板５０の裏面は電流検出部５に接続
されている。

【００３２】以下、図１に示した故障解析装置を用い
た、本実施の形態１に係る故障解析方法について説明す
る。レーザビーム発生部１は、主制御部７からの制御信
号Ｓ１に基づいて、波長が１．１μｍ付近のレーザビー
ムＢ１を発生する。レーザビーム制御部２は、主制御部
７からの制御信号Ｓ２に基づいてレーザビームＢ１の軌
道を制御し、試料３の裏面をレーザビームＢ２によって
走査する。電流検出部５は、直流電源４からの所定電圧
の印加（任意）、及びレーザビーム制御部２によるレー
ザビームＢ２の照射によって試料３内に流れる電流を検
出し、データＤ１として故障解析部６に入力する。故障
解析部６は、データＤ１に基づいて、電流の変化を輝度
変換することによって、２次元平面像としての電流像
（本実施の形態１において、以下「第１の電流像」と称
する）を生成する。そして、故障解析部６は、生成した
第１の電流像を記憶する。

【００３３】次に、レーザビーム発生部１は、主制御部
７からの制御信号Ｓ１に基づいて、波長が１．３μｍ付
近のレーザビームＢ１を発生する。レーザビーム制御部
２は、主制御部７からの制御信号Ｓ２に基づいてレーザ
ビームＢ１の軌道を制御し、試料３の裏面をレーザビー
ムＢ２によって走査する。そして、上記と同様の動作を
繰り返すことにより、故障解析部６は、２次元平面像と
しての電流像（本実施の形態１において、以下「第２の
電流像」と称する）を生成し、その第２の電流像を記憶
する。

【００３４】次に、レーザビーム発生部１は、主制御部
７からの制御信号Ｓ１に基づいて、波長が２．０μｍ以
上のレーザビームＢ１を発生する。レーザビーム制御部
２は、上記と同様に、試料３の裏面をレーザビームＢ２
によって走査する。そして、故障解析部６は、上記と同
様に、２次元平面像としての電流像（本実施の形態１に
おいて、以下「第３の電流像」と称する）を生成し、そ
の第３の電流像を記憶する。

【００３５】故障解析部６は、記憶している第１〜第３
の電流像を参照することにより、何らかの故障が発生し
ている故障発生領域の、故障原因及び具体的な故障箇所
を解析する。具体的には、第１〜第３の電流像の全てに
おいて現れる故障発生領域では、金属配線５８内あるい
はコンタクトホール５７内における高抵抗不良が発生し
ていると判断する。また、第１及び第２の電流像におい
て現れ、第３の電流像においては現れない箇所発生領域
では、コンタクトホール５７とソース・ドレイン領域５
５との間のショットキー接合部の欠陥が発生していると
判断する。また、第１の電流像において現れ、第２及び
第３の電流像においては現れない故障発生領域では、シ
リコン基板５０とソース・ドレイン領域５５との間のｐ
ｎ接合部の欠陥が発生していると判断する。

【００３６】ここで、故障解析部６による故障原因の解
析方法について説明する。図５は、故障が発生していな
い試料３に関して、レーザビーム制御部２から照射され
るレーザビームＢ２の波長と、電流検出部５によって観
測される電流値との関係（以下「正常特性」と称す）の
一例を示すグラフである。図５に示すように、正常特性
Ａは、レーザビームＢ２の波長に応じて３つの領域Ｒ１
〜Ｒ３に分けることができる。例えば領域Ｒ１〜Ｒ３
は、正常特性Ａの変曲点を境界として分けることができ
る。領域Ｒ１は、ｐｎ接合部の欠陥、ショットキー接合
部の欠陥、及び金属配線内等における高抵抗不良の全て
が観測電流値の変動に影響を及ぼす領域であり、波長
１．１μｍは領域Ｒ１内に含まれる。領域Ｒ２は、ショ
ットキー接合部の欠陥及び金属配線内等における高抵抗
不良が観測電流値の変動に影響を及ぼす領域であり、波
長１．３μｍは領域Ｒ２内に含まれる。領域Ｒ３は、金
属配線内等における高抵抗不良のみが観測電流値の変動
に影響を及ぼす領域であり、波長２．０μｍは領域Ｒ３
内に含まれる。

【００３７】図５に示した正常特性Ａを各領域Ｒ１〜Ｒ
３ごとに分離して示すと、図６のようになる。図６に示
した特性Ｓ，Ｔ，Ｕが、それぞれ図５の領域Ｒ１，Ｒ
２，Ｒ３に対応する。換言すると、図６に示した特性
Ｓ，Ｔ，Ｕを合成したものが、図５に示した正常特性Ａ
となる。図６を参照して、特性Ｓは、１．１μｍ（エネ
ルギーに換算すると、シリコンのバンドギャップのエネ
ルギーにほぼ等しい）以上の波長で、電流値が急激に減
衰している。また、特性Ｔは、ショットキーバリアのポ
テンシャル差に相当する波長（図６では約１．８μｍ）
以上の波長で、電流値が急激に減衰している。但し、特
性Ｔは、ショットキーバリアのポテンシャル差が小さく
なるに従って、特性が右側にシフトする（図６のＴａ，
Ｔｂ参照）。また、特性Ｕにおいては、照射されたレー
ザビームは加熱源としてのみ機能するため、電流値はビ
ームの透過率のみに依存し、急激な電流変動は起こらな
い。

【００３８】試料３の各検査ポイントにレーザビームＢ
２を順に照射し、各検査ポイントに関して電流検出部５
によって検出される電流値が、図５に示した正常特性Ａ
と一致するか否かによって、各検査ポイントごとに、そ
の検査ポイントが故障発生領域であるか否かを判定する
ことができる。

【００３９】故障解析部６は、故障発生領域の故障原因
及び具体的な故障箇所に関するデータをデータＤ２とし
て主制御部７に入力する。データＤ２はデータＤ３とし
て主制御部７から表示部８に入力され、表示部８にて画
面に表示される。

【００４０】このように本実施の形態１に係る故障解析
装置及び故障解析方法によれば、レーザビームＢ２の波
長を切り換えて試料３をそれぞれ走査することにより第
１〜第３の電流像を生成し、故障解析部６がこれら第１
〜第３の電流像を参照して故障原因の解析を行う。そし
て、試料３が例えば図４に示した構造を有する場合に
は、故障原因の解析のみならず、その故障箇所が、
（１）ｐｎ接合を構成するシリコン基板５０とソース・
ドレイン領域５５との間であるのか、（２）ショットキ
ー接合を構成するコンタクトホール５７とソース・ドレ
イン領域５５との間であるのか、あるいは（３）導電部
となる金属配線５８内あるいはコンタクトホール５７内
であるのかといった、故障発生領域の故障箇所の３次元
的な解析も可能となる。

【００４１】実施の形態２．本実施の形態２に係る故障
解析装置においては、図１に示したレーザビーム制御部
２に対して、レーザビームＢ２を試料３に走査して照射
する第１の機能に加えて、レーザビームＢ２を試料３の
特定箇所に固定して照射する第２の機能を付加する。具
体的に上記第２の機能は、レーザビーム制御部２の有す
るビーム軌道制御素子（例えば音響光学素子やガルバノ
ミラー等の素子）の動作を主制御部７が制御することに
よって実現できる。本実施の形態２に係る故障解析装置
のその他の構成は、図１に示した上記実施の形態１に係
る故障解析装置の構成と同様である。

【００４２】以下、本実施の形態２に係る故障解析方法
について説明する。まず、レーザビーム発生部１は、主
制御部７からの制御信号Ｓ１に基づいて、波長が１．１
μｍ付近のレーザビームＢ１を発生する。レーザビーム
制御部２は、主制御部７からの制御信号Ｓ２に基づいて
レーザビームＢ１の軌道を制御し、試料３の裏面をレー
ザビームＢ２によって走査する。電流検出部５は、直流
電源４からの所定電圧の印加（任意）、及びレーザビー
ム制御部２によるレーザビームＢ２の照射によって試料
３内に流れる電流を検出し、データＤ１として故障解析
部６に入力する。

【００４３】故障解析部６は、データＤ１に基づいて、
電流の変化を輝度変換することによって、２次元平面像
としての電流像を生成する。さらに故障解析部６は、生
成した電流像に基づいて、（１）シリコン基板５０とソ
ース・ドレイン領域５５との間のｐｎ接合部の欠陥、
（２）コンタクトホール５７とソース・ドレイン領域５
５との間のショットキー接合部の欠陥、及び（３）金属
配線５８内あるいはコンタクトホール５７内における高
抵抗不良、のいずれかが発生している、試料３内の故障
発生領域を特定する。そして、その故障発生領域に関す
る位置データを、データＤ２として主制御部７に入力す
る。

【００４４】次に、主制御部７は、データＤ２に基づい
て、試料３内における故障発生領域の位置を割り出す。
レーザビーム発生部１は、主制御部７からの制御信号Ｓ
１に基づいて、波長が１．３μｍ付近のレーザビームＢ
１を発生する。また、レーザビーム制御部２は、主制御
部７からの制御信号Ｓ２に基づいて、主制御部７によっ
て割り出された上記故障発生領域の位置にレーザビーム
Ｂ１の軌道を固定する。これにより、試料３内における
故障発生領域に、波長が１．３μｍ付近のレーザビーム
Ｂ２が固定照射される。電流検出部５はレーザビームＢ
２の照射によって試料３内に流れる電流を検出し、デー
タＤ１として故障解析部６に入力する。そして、故障解
析部６は、データＤ１に基づいて、ショットキー接合部
の欠陥及び金属配線内における高抵抗不良の発生の有無
を判定する。

【００４５】次に、レーザビームＢ１の軌道が上記故障
発生領域に固定された状態を維持したまま、レーザビー
ム発生部１は、主制御部７からの制御信号Ｓ１に基づい
て、波長が２．０μｍ以上のレーザビームＢ１を発生す
る。これにより、試料３内における故障発生領域に、波
長が２．０μｍ以上のレーザビームＢ２が固定照射され
る。電流検出部５はレーザビームＢ２の照射によって試
料３内に流れる電流を検出し、データＤ１として故障解
析部６に入力する。そして、故障解析部６は、データＤ
１に基づいて、金属配線内における高抵抗不良の発生の
有無を判定する。

【００４６】このように本実施の形態２に係る故障解析
装置及び故障解析方法によれば、波長が１．１μｍ付近
のレーザビームＢ２を走査して試料３内における故障発
生領域を特定した後、その特定した故障発生領域に関し
てのみ、レーザビームＢ２を波長変換して照射して故障
原因の解析を行う。従って、波長が１．１μｍ付近、
１．３μｍ付近、及び２．０μｍ以上の全てのレーザビ
ームＢ２を試料３に走査して照射する上記実施の形態１
に係る故障解析装置及び故障解析方法と比較すると、故
障原因の解析に要する処理時間の短縮化を図ることがで
きる。

【００４７】実施の形態３．図７は、本発明の実施の形
態３に係る故障解析装置の構成を示すブロック図であ
る。直流電源４と主制御部７とを電気的に接続すること
により、直流電源４から試料３に印加される電圧（又は
電流）の値を、主制御部７からの制御信号Ｓ３によって
可変に制御可能としたものである。本実施の形態３に係
る故障解析装置のその他の構成は、上記実施の形態２に
係る故障解析装置の構成と同様である。

【００４８】以下、図７に示した故障解析装置を用い
た、本実施の形態３に係る故障解析方法について説明す
る。まず、上記実施の形態２と同様に、波長が１．１μ
ｍ付近のレーザビームＢ２を試料３に走査して照射する
ことによって、試料３の故障発生領域を特定する。次
に、試料３の故障発生領域に波長が１．１μｍ付近のレ
ーザビームＢ２を固定照射しつつ、主制御部７からの制
御信号Ｓ３によって、直流電源４から試料３へ印加する
電圧の値を所定の範囲内で変化させる。電流検出部５
は、直流電源４からの電圧の印加、及びレーザビームＢ
２の照射に起因して試料３内に流れる電流を、印加電圧
値の変化状況に対応させて検出し、データＤ１として故
障解析部６に入力する。故障解析部６は、データＤ１に
基づいて、故障発生領域の故障原因を解析する。

【００４９】ここで、故障解析部６による故障原因の解
析方法について説明する。図８は、直流電源４によって
試料３へ印加する電圧の値に対する、試料３内に流れる
電流の値を、各故障原因ごとに区別して示すグラフであ
る。特性Ｌ，Ｍ，Ｎはそれぞれ、ｐｎ接合部の欠陥、シ
ョットキー接合部の欠陥、金属配線内等における高抵抗
不良に対応している。但し、図８での電流の値は、電流
検出部５によって検出される電流の値から、レーザビー
ムＢ２の照射に起因して試料３内に流れる電流の値を差
し引いたもの、即ち、直流電源４からの印加電圧のみに
起因して試料３内に流れる電流の値を示しており、しか
も、試料３の故障箇所と、故障が発生していない正常箇
所との相対比較において、故障箇所に流れる電流の値か
ら正常箇所に流れる電流の値を差し引いた値を示してい
る。印加電圧が０Ｖの時に観測される電流は起電流その
ものであり、特性Ｌ，Ｍは光励起、特性Ｎは熱励起に起
因する起電流である。なお、直流電源４からの印加電圧
のみに起因して試料３内に流れる電流の値は、直流電源
４から試料３へ電圧印加を行った場合の観測電流値と、
電圧印加を行わない場合の観測電流値との差分をとるこ
とによって得られる。

【００５０】図８に示すように、各故障原因あるいは各
励起原因によって、印加電圧に対する観測電流の変化傾
向、及び各電圧に対して試料３内を電流が流れる方向は
異なり、印加電圧に対する観測電流の変化状況を確認す
ることによっても、故障原因を明確に分類できることが
分かる。例えば試料３の故障発生領域の故障原因がｐｎ
接合部の欠陥である場合は特性Ｌが得られ、故障原因が
ショットキー接合部の欠陥である場合は特性Ｍが得られ
ることになる。換言すると、直流電源４から試料３に印
加する電圧の値を変化させた結果、特性Ｌ，Ｍ，Ｎのう
ちのどの特性が得られるかによって、故障発生領域の故
障原因を解析することができる。

【００５１】このように本実施の形態３に係る故障解析
装置及び故障解析方法によれば、レーザビームＢ２を試
料３の故障発生領域に固定照射しつつ、直流電源４から
試料３へ印加する電圧の値を変化させた場合の、電流検
出部５による検出結果に基づいて、試料３の故障発生領
域の故障原因を解析する。そのため、試料３の故障原因
の解析及び故障箇所の３次元的な解析が可能となる。

【００５２】実施の形態４．上記実施の形態２，３で
は、予め特定した試料３の故障発生領域にレーザビーム
Ｂ２を固定照射しつつ、レーザビームＢ２の波長を変更
することにより、あるいは直流電源４から試料３に印加
する電圧の値を変更することにより、故障原因の解析を
行った。本実施の形態４では、レーザビームＢ２の固定
照射に伴う試料３のダメージを回避し得る故障解析装置
及び故障解析方法を提案する。

【００５３】図９は、本実施の形態４に係る故障解析装
置の構成を示すブロック図である。レーザビーム制御部
２と試料３との間のレーザビームＢ２の光路中に、試料
３へのレーザビームＢ２の照射を断続的に遮断（又は変
更）するためのレーザビーム遮断部９を配置したもので
ある。レーザビーム遮断部９は例えば周知のシャッタ機
構等によって構成することができ、主制御部７からの制
御信号Ｓ４によって、その動作が制御される。あるいは
レーザビーム遮断部９を配置する代わりに、レーザビー
ム発生部１の有するレーザビーム源１ａ〜１ｄを、パル
スレーザを発生するレーザビーム源によってそれぞれ構
成してもよい。本実施の形態４に係る故障解析装置のそ
の他の構成は、上記実施の形態２又は３に係る故障解析
装置の構成と同様である。

【００５４】図１０は、試料３の故障発生領域を特定し
た後、その故障原因を解析する際に試料３の故障発生領
域に照射されるレーザビームＢ２の波形を示すタイミン
グチャートである。図１０に示すように、レーザビーム
Ｂ２は試料３に連続的に照射されるのではなく、所定の
パルス幅を有するパルスレーザとして、断続的に試料３
の故障発生領域に照射される。

【００５５】このように本実施の形態４に係る故障解析
装置及び故障解析方法によれば、高出力のレーザビーム
Ｂ２を試料３の一点に連続的に照射することに起因す
る、例えば発熱に伴う試料３の損傷の発生を回避するこ
とができ、試料３にダメージを与えることなく故障原因
の解析を行うことが可能となる。

【００５６】実施の形態５．図１１は、本発明の実施の
形態５に係る故障解析装置の構成を示すブロック図であ
る。主制御部７と電流検出部５とを電気的に接続するこ
とにより、電流検出部５が試料３内を流れる電流を検出
する検出タイミングを、主制御部７からの制御信号Ｓ５
によって制御可能としたものである。本実施の形態５に
係る故障解析装置のその他の構成は、上記実施の形態２
に係る故障解析装置の構成と同様である。

【００５７】以下、図１１に示した故障解析装置を用い
た、本実施の形態５に係る故障解析方法について説明す
る。まず、上記実施の形態２と同様に、波長が１．１μ
ｍ付近のレーザビームＢ２を試料３に走査して照射する
ことによって、試料３の故障発生領域を特定する。次
に、試料３の故障発生領域に、波長が１．１μｍ付近の
レーザビームＢ２を瞬間的に照射する。

【００５８】図１２は、試料３に瞬間的にレーザビーム
を照射した直後の、試料３内に流れる電流の経時変化を
模式的に示すグラフである。時定数がτ１の特性Ｉは、
レーザビームの照射による光励起に起因した電流値を示
しており、ｐｎ接合部及びショットキー接合部で生じる
電流がこれに相当する。時定数がτ２（＞τ１）の特性
Ｊは、レーザビームの照射による熱励起に起因した電流
値を示しており、金属配線内で生じる電流がこれに相当
する。図１２に示すように、特性Ｉと特性Ｊとでは、レ
ーザビームＢ２を瞬間的に照射した直後から電流値がピ
ークに至るまでの時定数τ１，τ２の値が大きく異なっ
ている。

【００５９】そこで、本実施の形態５に係る故障解析方
法では、レーザビームＢ２の照射によって発生する電子
−正孔対の励起原因（光励起及び熱励起）の相違に起因
して生じる、上記時定数τ１，τ２の相違に対応させ
て、レーザビームＢ２を試料３の故障発生領域に照射し
た後の複数のタイミングで電流を検出する。具体的に
は、レーザビーム制御部２が、主制御部７からの制御信
号Ｓ２に基づいて、試料３の故障発生領域にレーザビー
ムＢ２を瞬間的に照射した後、電流検出部５が、主制御
部７からの制御信号Ｓ５に基づいて、上記時定数τ１，
τ２に対応する複数のタイミングで、試料３内に流れる
電流を検出する。

【００６０】図１３，１４は、本実施の形態５に係る故
障解析方法によって得られた電流像の例を模式的に示す
図である。図１３は、試料３の故障発生領域にレーザビ
ームＢ２を照射した後、上記時定数τ１に相当する時間
の経過後に、電流検出部５によって電流を検出した場合
に得られる電流像を示している。光励起に起因する電流
発生部分Ｐ１が白っぽく表示され、電流像内において明
確に顕在化されている。従って、故障が生じていない正
常部分との相対比較により、当該故障発生領域の故障原
因が、ｐｎ接合部やショットキー接合部の欠陥であるか
否かを容易に判定することができる。なお、図１２に示
したように熱励起に起因する電流はこの時点ではまだ十
分に発生していないため、熱励起に起因する電流発生部
分Ｐ２は、電流像内において十分に顕在化されていな
い。また、当該故障発生領域の故障原因がｐｎ接合部の
欠陥であるかショットキー接合部の欠陥であるかは、上
記実施の形態２，３で述べたように、レーザビームＢ２
の波長を変化させることによって、あるいは直流電源４
から試料３に印加する電圧の値を変化させることによっ
て判定することが可能である。

【００６１】また、図１４は、試料３の故障箇所にレー
ザビームＢ２を照射した後、上記時定数τ２に相当する
時間の経過後に、電流検出部５によって電流を検出した
場合に得られる電流像を示している。熱励起に起因する
電流発生部分Ｐ２が白っぽく表示され、電流像内におい
て明確に顕在化されている。従って、故障が生じていな
い正常部分との相対比較により、当該故障発生領域の故
障原因が、金属配線内等における高抵抗不良であるか否
かを容易に判定することができる。なお、図１２に示し
たように光励起に起因する電流はこの時点では完全に終
息しているため、電流発生部分Ｐ１は電流像内に現れな
い。

【００６２】このように本実施の形態５に係る故障解析
装置及び故障解析方法によれば、電流検出部５は、キャ
リアの励起原因の相違に起因して生じる時定数τ１，τ
２の相違に対応させて、レーザビームＢ２を試料３の故
障発生領域に瞬間的に照射した後の複数のタイミングで
電流を検出する。従って、故障の発生が観測電流値の変
動に大きく影響を与えるタイミングで、各故障原因の発
生の有無を解析することができ、単一波長のレーザビー
ムＢ２を用いて、試料３の故障原因の解析及び試料３の
故障箇所の３次元的な解析が可能となる。

【００６３】実施の形態６．図１５は、本発明の実施の
形態６に係る故障解析装置の構成を示すブロック図であ
る。図１５に示すように本実施の形態６に係る故障解析
装置は、上記実施の形態１に係る故障解析装置を基礎と
して、上記実施の形態４に係るレーザビーム遮断部９
と、上記実施の形態５に係る、電流の検出タイミングを
主制御部７によって制御可能な電流検出部５とをさらに
備えたものである。

【００６４】図１６は、本実施の形態６に係る故障解析
方法を説明するためのタイミングチャートである。以
下、図１５，１６を参照して、本実施の形態６に係る故
障解析方法について具体的に説明する。レーザビーム発
生部１は、主制御部７からの制御信号Ｓ１に基づいて、
波長が１．１μｍ付近のレーザビームＢ１を発生する。
レーザビーム制御部２は、主制御部７からの制御信号Ｓ
２に基づいてレーザビームＢ１の軌道を制御し、試料３
の裏面の各検査ポイントをレーザビームＢ２によって走
査する。このとき、レーザビーム遮断部９は、主制御部
７からの制御信号Ｓ４に基づいて、上記実施の形態５と
同様にレーザビームＢ２が試料３の各検査ポイントに瞬
間的に照射されるように、レーザビームＢ２の通過／遮
断を制御する。電流検出部５は、主制御部７からの制御
信号Ｓ５に基づいて、上記実施の形態５と同様に上記時
定数τ１，τ２に対応する複数のタイミングで、試料３
内に流れる電流を検出する。

【００６５】以上のような、検査ポイントへのレーザビ
ームＢ２の瞬間的な照射と、時定数τ１，τ２に対応す
る各タイミングでの電流検出とを互いに同期させて、試
料３内（あるいは視野内）の全ての検査ポイントに関し
て繰り返し実行する。図１６には、３つの検査ポイント
Ａ，Ｂ，Ｃのみに関する動作を代表して示している。そ
して、各検査ポイントの各電流検出タイミングでの観測
電流値を輝度変換することにより電流像を生成し、上記
実施の形態５と同様に、故障解析部６によって、試料３
の故障原因及び故障箇所の解析を各検査ポイントごとに
行う。

【００６６】このように本実施の形態６に係る故障解析
装置及び故障解析方法によれば、レーザビームＢ２の瞬
間的照射と、時定数τ１，τ２に対応する各タイミング
での電流検出とを互いに同期させて、試料３内の全ての
検査ポイントに関して順に実行することにより、単一波
長のレーザビームＢ２を用いて、試料３内の全ての検査
ポイントに関して、故障原因の解析及び故障箇所の３次
元的な解析が可能となる。

【００６７】

【発明の効果】この発明のうち請求項１に係るものによ
れば、波長の異なる複数のレーザビームを故障解析に用
いることにより、試料の故障原因の解析及び試料の故障
箇所の３次元的な解析が可能となる。

【００６８】また、この発明のうち請求項２に係るもの
によれば、シリコン基板を用いた半導体装置に関して、
ｐｎ接合部の欠陥、ショットキー接合部の欠陥、及び金
属配線内の不良箇所の、３つの故障を解析することがで
きる。

【００６９】また、この発明のうち請求項３に係るもの
によれば、試料へのレーザビームの走査照射によって故
障発生領域を特定でき、その後、故障発生領域のみへの
レーザビームの固定照射及びレーザビームの波長変換に
よって、故障発生領域の故障原因を解析することができ
る。

【００７０】また、この発明のうち請求項４に係るもの
によれば、故障の発生が電流値の変動に大きく影響を与
えるタイミングで、各故障原因の発生の有無を解析する
ことができる。

【００７１】また、この発明のうち請求項５に係るもの
によれば、レーザビームを照射しつつ試料への印加電圧
を変化させることにより、試料の故障原因の解析及び試
料の故障箇所の３次元的な解析が可能となる。

【００７２】また、この発明のうち請求項６に係るもの
によれば、試料へのレーザビームの走査照射によって故
障発生領域を特定でき、その後、故障発生領域のみへの
レーザビームの固定照射及び印加電圧の変更によって、
故障発生領域の故障原因を解析することができる。

【００７３】また、この発明のうち請求項７に係るもの
によれば、レーザビームの連続的な照射によって試料が
ダメージを受けることを回避することができる。

【００７４】また、この発明のうち請求項８に係るもの
によれば、故障の発生が電流値の変動に大きく影響を与
えるタイミングで、各故障原因の発生の有無を解析する
ことができる。

【００７５】また、この発明のうち請求項９に係るもの
によれば、故障の発生が電流値の変動に大きく影響を与
えるタイミングで、各故障原因の発生の有無を解析する
ことができ、単一波長のレーザビームを用いて、試料の
故障原因の解析及び試料の故障箇所の３次元的な解析が
可能となる。

【００７６】また、この発明のうち請求項１０に係るも
のによれば、波長の異なる複数のレーザビームを故障解
析に用いることにより、試料の故障原因の解析及び試料
の故障箇所の３次元的な解析が可能となる。

【００７７】また、この発明のうち請求項１１に係るも
のによれば、複数のレーザビーム源を備えることによ
り、波長の異なるレーザビームを各レーザビーム源から
得ることができる。

【００７８】また、この発明のうち請求項１２に係るも
のによれば、レーザビームの波長を波長変換部によって
変換するため、波長の異なるレーザビームを得るために
複数のレーザビーム源を個別に設ける必要がなく、装置
構成の簡略化を図ることができる。

【００７９】また、この発明のうち請求項１３に係るも
のによれば、シリコン基板を用いた半導体装置に関し
て、ｐｎ接合部の欠陥、ショットキー接合部の欠陥、及
び金属配線内の不良箇所の、３つの故障を解析すること
ができる。

【００８０】また、この発明のうち請求項１４に係るも
のによれば、試料へのレーザビームの走査照射によっ
て、何からの故障が発生している故障発生領域を特定で
き、故障発生領域へのレーザビームの固定照射及びレー
ザビームの波長変換によって、故障発生領域の故障原因
及び故障箇所を解析することができる。

【００８１】また、この発明のうち請求項１５に係るも
のによれば、レーザビームを照射しつつ試料への印加電
圧を変化させることにより、試料の故障原因の解析及び
試料の故障箇所の３次元的な解析が可能となる。

【００８２】また、この発明のうち請求項１６に係るも
のによれば、試料へのレーザビームの走査照射によっ
て、何からの故障が発生している故障発生領域を特定で
き、故障発生領域へのレーザビームの固定照射及び印加
電圧の変更によって、故障発生領域の故障原因及び故障
箇所を解析することができる。

【００８３】また、この発明のうち請求項１７に係るも
のにれば、レーザビームの連続的な照射によって試料が
ダメージを受けることを回避することができる。

【００８４】また、この発明のうち請求項１８に係るも
のによれば、故障の発生が電流値の変動に大きく影響を
与えるタイミングで、各故障原因の発生の有無を解析す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態１に係る故障解析装置の
構成を示すブロック図である。

【図２】レーザビーム発生部の具体的な構成を示すブ
ロック図である。

【図３】レーザビーム発生部の他の具体的な構成を示
すブロック図である。

【図４】試料の具体的な構成の一例を示す断面図であ
る。

【図５】正常特性の一例を示すグラフである。

【図６】図５に示した正常特性を各領域ごとに分離し
て示すグラフである。

【図７】本発明の実施の形態３に係る故障解析装置の
構成を示すブロック図である。

【図８】試料への印加電圧の値に対する試料内に流れ
る電流の値を、各故障原因ごとに区別して示すグラフで
ある。

【図９】本実施の形態４に係る故障解析装置の構成を
示すブロック図である。

【図１０】試料の故障発生領域に照射されるレーザビ
ームの波形を示すタイミングチャートである。

【図１１】本発明の実施の形態５に係る故障解析装置
の構成を示すブロック図である。

【図１２】試料に瞬間的にレーザビームを照射した後
の、試料内に流れる電流の経時変化を模式的に示すグラ
フである。

【図１３】本発明の実施の形態５に係る故障解析方法
によって得られた電流像の例を示す図である。

【図１４】本発明の実施の形態５に係る故障解析方法
によって得られた電流像の例を示す図である。

【図１５】本発明の実施の形態６に係る故障解析装置
の構成を示すブロック図である。

【図１６】本発明の実施の形態６に係る故障解析方法
を説明するためのタイミングチャートである。

【図１７】従来の故障解析装置の構成を示すブロック
図である。

【符号の説明】

１レーザビーム発生部、２レーザビーム制御部、３
試料、４直流電源、５電流検出部、６故障解析
部、７主制御部、１ａ〜１ｄレーザビーム源、１ｅ
波長変換部、９レーザビーム遮断部。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】（ａ）レーザビームを試料に照射するス
テップと、（ｂ）前記レーザビームの照射に起因して前記試料内に
発生する電流を検出するステップと、（ｃ）前記レーザビームを波長を異ならせて前記試料に
それぞれ照射した場合における、前記ステップ（ｂ）の
各検出結果に基づいて、前記試料の故障を解析するステ
ップとを備える故障解析方法。
【請求項２】前記ステップ（ｃ）においては、波長が
それぞれ１．１μｍ程度、１．３μｍ程度、２．０μｍ
以上のレーザビームが、前記試料に照射されることを特
徴とする、請求項１に記載の故障解析方法。
【請求項３】前記ステップ（ａ）は、いずれか一方が
選択的に実行される、（ａ−１）前記レーザビームを、前記試料に走査して照
射するステップと、（ａ−２）前記レーザビームを、前記試料の特定箇所に
固定して照射するステップとを有し、前記ステップ（ｃ）は、（ｃ−１）前記ステップ（ａ−１）を実行した場合の、
前記ステップ（ｂ）における検出結果に基づいて、何か
らの故障が発生している故障発生領域を特定するステッ
プと、（ｃ−２）前記ステップ（ａ−２）において前記レーザ
ビームを前記故障発生領域に固定して照射しつつ、前記
レーザビームの波長を変更した場合の、前記ステップ
（ｂ）における各検出結果に基づいて、前記故障発生領
域の故障原因を解析するステップとを有する、請求項１
に記載の故障解析方法。
【請求項４】前記ステップ（ｂ）においては、前記レ
ーザビームの照射によって発生するキャリアの励起原因
の相違に起因して生じる、前記電流の時定数の相違に対
応させて、前記レーザビームを前記故障発生領域に瞬間
的に照射した後の複数のタイミングで前記電流が検出さ
れることを特徴とする、請求項３に記載の故障解析方
法。
【請求項５】（ａ）所定波長のレーザビームを試料に
照射するステップと、（ｂ）前記試料に電圧を印加するステップと、（ｃ）前記電圧の印加及び前記レーザビームの照射に起
因して前記試料内に発生する電流を検出するステップ
と、（ｄ）前記レーザビームを前記試料に照射しつつ前記電
圧を変化させた場合の、前記ステップ（ｂ）における検
出結果に基づいて、前記試料の故障を解析するステップ
とを備える故障解析方法。
【請求項６】前記ステップ（ａ）は、いずれか一方が
選択的に実行される、（ａ−１）前記レーザビームを、前記試料に走査して照
射するステップと、（ａ−２）前記レーザビームを、前記試料の特定箇所に
固定して照射するステップとを有し、前記ステップ（ｄ）は、（ｄ−１）前記ステップ（ａ−１）を実行した場合の、
前記ステップ（ｃ）における検出結果に基づいて、何ら
かの故障が発生している故障発生領域を特定するステッ
プと、（ｄ−２）前記ステップ（ａ−２）において前記レーザ
ビームを前記故障発生領域に固定して照射しつつ、前記
電圧を変化させた場合の、前記ステップ（ｃ）における
検出結果に基づいて、前記故障発生領域の故障原因を解
析するステップとを有する、請求項５に記載の故障解析
方法。
【請求項７】前記ステップ（ａ−２）においては、前
記レーザビームが断続的に遮断されて前記試料に照射さ
れることを特徴とする、請求項３又は６に記載の故障解
析方法。
【請求項８】前記ステップ（ｃ）においては、前記レ
ーザビームの照射によって発生するキャリアの励起原因
の相違に起因して生じる、前記電流の時定数の相違に対
応させて、前記レーザビームを前記故障発生領域に照射
した後の複数のタイミングで前記電流が検出されること
を特徴とする、請求項６又は７に記載の故障解析方法。
【請求項９】（ａ）所定波長のレーザビームを試料に
瞬間的に照射するステップと、（ｂ）前記レーザビームの照射に起因して前記試料内に
発生する電流を、前記レーザビームの照射によって発生
するキャリアの励起原因の相違に起因して生じる、前記
電流の時定数の相違に対応させて、前記レーザビームを
前記試料に照射した後の複数のタイミングで検出するス
テップと、（ｃ）前記ステップ（ｂ）における各検出結果に基づい
て、前記試料の故障を解析するステップとを備える故障
解析方法。
【請求項１０】波長の異なる複数のレーザビームを選
択的に発生するレーザビーム発生部と、前記レーザビームの照射に起因して試料内に発生する電
流を検出する電流検出部と、前記電流検出部による各検出結果と前記波長との関係に
基づいて、前記試料の故障を解析する故障解析部とを備
える故障解析装置。
【請求項１１】前記レーザビーム発生部は、前記複数
のレーザビームのそれぞれを発生する複数のレーザビー
ム源を有する、請求項１０に記載の故障解析装置。
【請求項１２】前記レーザビーム発生部は、所定波長のレーザビームを発生するレーザビーム源と、前記レーザビーム源が発生した前記レーザビームの波長
を変換して前記複数のレーザビームを生成する波長変換
部とを有する、請求項１０に記載の故障解析装置。
【請求項１３】前記複数のレーザビームには、波長が
それぞれ１．１μｍ程度、１．３μｍ程度、２．０μｍ
以上のレーザビームが含まれることを特徴とする、請求
項１０〜１２のいずれか一つに記載の故障解析装置。
【請求項１４】前記レーザビームを前記試料に走査し
て照射する第１の機能と、前記レーザビームを前記試料
の特定箇所に固定して照射する第２の機能とを有するレ
ーザビーム制御部をさらに備える、請求項１０に記載の
故障解析装置。
【請求項１５】所定波長のレーザビームを発生するレ
ーザビーム発生部と、前記試料に電圧を可変に印加する電圧印加部と、前記電圧の印加及び前記レーザビームの照射に起因して
前記試料内に発生する電流を検出する電流検出部と、前記電流検出部による検出結果と前記電圧との関係に基
づいて、前記試料の故障を解析する故障解析部とを備え
る故障解析装置。
【請求項１６】前記レーザビームを前記試料に走査し
て照射する第１の機能と、前記レーザビームを前記試料
の特定箇所に固定して照射する第２の機能とを有するレ
ーザビーム制御部をさらに備える、請求項１５に記載の
故障解析装置。
【請求項１７】前記試料の特定箇所は、何からの故障
が発生している故障発生領域であり、前記レーザビーム制御部が前記レーザビームを前記故障
発生領域に固定して照射するにあたり、前記レーザビー
ムを断続的に遮断するレーザビーム遮断部をさらに備え
る、請求項１４又は１６に記載の故障解析装置。
【請求項１８】前記電流検出部は、前記レーザビーム
の照射によって発生するキャリアの励起原因の相違に起
因して生じる、前記電流の時定数の相違に対応させて、
前記レーザビームを前記故障発生領域に瞬間的に照射し
た後の複数のタイミングで前記電流を検出することを特
徴とする、請求項１４，１６，１７のいずれか一つに記
載の故障解析装置。