JP2002118156A - 半導体装置をテストする装置 - Google Patents

半導体装置をテストする装置

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JP2002118156A JP2001223694A JP2001223694A JP2002118156A JP 2002118156 A JP2002118156 A JP 2002118156A JP 2001223694 A JP2001223694 A JP 2001223694A JP 2001223694 A JP2001223694 A JP 2001223694A JP 2002118156 A JP2002118156 A JP 2002118156A
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wafer
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Abstract

(57)【要約】 【課題】温度を変更する際に待つ必要がなく、したがっ
て、長い待ち時間を回避することができ、その上様々な
半導体装置をテストする際に費用のかかる装備の変更を
する必要がないような半導体装置をテストする装置を提
供すること。 【解決手段】上記半導体装置(3)に、それぞれ特定の
波長(λ)および特定の強度(I)の光を、それぞれ所
定の時間(T)当てることが可能であり、その結果、上
記半導体装置(3)にこの光を照射すると、伝導帯への
距離が短過ぎる価電子帯から、それぞれの伝導帯へ電子
を移行させることができる同調可能な光源(4)を備え
る装置。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置から欠
陥(fehlerhaft)のある半導体装置を選別す
るために、半導体装置をテストする装置に関する。欠陥
のある半導体装置では、価電子帯と伝導帯との間の距離
は、欠陥のない半導体装置に比べて低い値を有する。
【0002】半導体装置(特に、揮発性(fluech
tig)メモリチップおよび不揮発性メモリチップ)で
は、欠陥のある半導体装置(例えば、いわゆるソフトエ
ラー(weich Fehler)を有するメモリセル
トランジスタ)を選別するために、現在、ウエハ平面上
でテストされている。このソフトエラーでは、半導体装
置の高過ぎる漏れ電流、低過ぎるカットオフ電圧などが
問題である。
【0003】
【従来の技術】半導体装置の1例として、これまでメモ
リチップがウエハ平面でテストされ、このメモリチップ
ではこの妨害サイクルは高められた温度で行われる。す
なわち、まず第1にメモリチップに書き込みがされる。
次いで、メモリチップの温度が上げられる。最後に、こ
の高められた温度でメモリチップの読みとりが行われ
る。
【0004】この工程で、これらのメモリチップから、
そのようなメモリチップ(このようなメモリチップは、
「エージング処理」(Alterungsbehand
lung)の結果、欠陥があることが判明している)を
選別することを可能にするために、温度上昇が、漏れ電
流の増加およびそれゆえメモリチップの保持時間の減少
を引き起こす。
【0005】上述の工程で不都合なことは、半導体チッ
プの温度を変更するために保持する必要がある待ち時間
が比較的長いことである。このように待ち時間が長い
と、他方でテスト時間が長くなり、そのため、テストプ
ログラム全体の費用が高くなる。その上、半導体装置の
種類によりテストに必要な温度範囲が異なり、このため
に対応するテスト装置に再度様々な装備が必要になるこ
とを考慮する必要がある。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】したがって、本発明の
課題は、温度を変更する際に待つ必要がなく、したがっ
て、長い待ち時間を回避することができ、その上様々な
半導体装置をテストする際に費用のかかる装備の変更を
する必要がないような半導体装置をテストする装置を提
供することである。
【0007】
【課題を解決するための手段】この課題は、初めに述べ
た様式の装置において本発明に従い同調可能な光源によ
り解決される。この同調可能な光源は、半導体装置に対
してそれぞれ特定の波長と特定の強度を有する光をそれ
ぞれ所定の時間当てることができるので、この光を半導
体装置に照射すると、伝導帯に対する距離が短過ぎる価
電子帯から、それぞれの伝導帯へ電子を移行させること
が可能である。
【0008】本発明は、さらに以下を提供する。
【0009】1つの局面において、本発明は、半導体装
置から欠陥のある半導体装置を選別するための、半導体
装置をテストするための装置を提供する。上記欠陥のあ
る半導体装置では、価電子帯と伝導帯との間の距離が、
欠陥のない半導体装置よりも低い値を有する。ここで、
同調可能な光源(4)は上記半導体装置(3)に、それ
ぞれ特定の波長(λ)および特定の強度(I)の光を、
それぞれ所定の時間(T)当てることが可能であり、そ
の結果、上記半導体装置(3)にこの光を照射すると、
伝導帯への距離が短過ぎる価電子帯から、それぞれの伝
導帯へ電子を移行させることができる。
【0010】1つの実施形態において、本発明は、上記
半導体装置(3)がウエハ平面上のメモリチップである
ことを特徴とする。
【0011】別の実施形態において、本発明は、上記光
源(4)により照射された光の周波数(f)が無段階で
制御できることを特徴とする。
【0012】別の実施形態において、本発明は、上記光
源(4)がウエハプローバ(1)に組み込まれることを
特徴とする。
【0013】別の実施形態において、本発明は、上記半
導体装置(3)が上記光源(4)に関して調整可能であ
ることを特徴とする。
【0014】別の実施形態において、本発明は、上記光
源(4)が光ファイバーの端部からつくられていること
を特徴とする。
【0015】別の実施形態において、本発明は、上記半
導体装置(3)が書き込みがされたメモリセルを有する
メモリチップであることを特徴とする。
【0016】別の実施形態において、本発明は、上記半
導体装置(3)の電圧供給装置(7)がテスト中保持さ
れていることを特徴とする。
【0017】
【発明の実施の形態】本発明に従う装置は、漏れ電流が
高くなったメモリセルを見つけるために、温度を変更す
る代わりにテストの際に同調可能な光源から放出された
照射エネルギーを用いる。光源から放射された光の波長
により、欠陥のある半導体装置において価電子帯から低
過ぎる伝導帯へと到達させるために、電子が半導体装置
で保持しなければならないエネルギーは、直接調整され
得る。価電子帯から伝導帯への電子のこの移行は、実際
には瞬間的に行われることから、温度を変更する場合に
必然的に起きる長い待ち時間はなくなる。さらに、同調
可能な光源を用いるので、装備の変更または交換は不必
要である。何故ならば、光源から放出されたエネルギー
または光源から放出された光の波長は、「できの悪い」
(schlecht)半導体装置では価電子帯と伝導帯
との間の短過ぎる距離に難なく適合させることができる
からである。
【0018】「できの悪い」半導体装置における価電子
帯から低過ぎる伝導帯への電子の移行に必要なエネルギ
ーEの値は、たとえば、2.5 eVになり、公知の式
E=hf および c=λf(h=プランクの定数;f
=入射光の周波数;c=光速)により波長λについては
497 nmの値が得られる。
【0019】それゆえ、本質的には、本発明の装置にお
いて、色温度を無段階で制御することができる光源を用
いて半導体装置に照射することによりある妨害量(St
oergroesse)が発生する。言い換えると、放
出された光の波長を予め調節することができる光源が使
われる。したがって、半導体装置に作用するエネルギー
を直接調節することができ、そのため、この半導体装置
の価電子帯から必要に応じて低過ぎる伝導帯に難なく電
子を持ち込むことができる。
【0020】従って、本発明の装置では、同調可能な光
源が備えられ、この光源は場合によっては半導体装置を
テストサイクルに従属させるウエハプローバ(Wafe
rprober)の中に組み込むことができる。このウ
エハプローバは、半導体装置、とくにウエハを光源の下
で調整することができる。同様に、ウエハの上で光源を
調整することもできる。その際重要なのは、半導体装
置、すなわち、いま取り上げている例ではウエハについ
て、光源を正確に調整することができることのみであ
る。
【0021】光源の代わりに、場合によっては光波導体
を用いることもできる。この導体は遠く隔てられた同調
可能な光源から光を半導体装置まで導くことができる。
【0022】光源自体はたとえば、通常のインターフェ
ースを介して操作することができることから、光源は光
の照射を半導体装置まで到達させることができる。
【0023】一つのテストでは、たとえば、ウエハ内の
メモリセルに従来の方法で書き込みをすることができ
る。次いで、ウエハプローバを操作して、ウエハプロー
バの光源の下方にウエハの位置を決める。次いで、光源
には、テストプログラムから所望の波長に関する情報が
提供される。ここで、この所望の波長はメモリセルの価
電子帯と伝導帯との間の短過ぎる距離に対応している。
次いで、テストプログラムに従って光源が点滅する。次
いで、ウエハプローバを操作して、ウエハプローバがテ
スト位置に移動し、そこで光源から照射されたメモリセ
ルを検査することができる。次いで、このテストでは欠
陥のあるメモリセルが確認され、欠陥のあるセルでは、
価電子帯と伝導帯との間の距離が短過ぎるために光源を
用いた照射により電子が伝導帯へと移行する。
【0024】上述のテスト工程では、テストされるそれ
ぞれの半導体装置に依存して、必要に応じ、例えば、D
RAMにおけるリフレッシュ信号のような信号によっ
て、必要な電圧供給または操作が遮断されていないか確
認せねばならない。
【0025】
【実施例】以下、本発明を図面に基づいてより詳細に説
明する。
【0026】図1には、光の波長λのエネルギーEへの
依存関係、すなわち、関数λ=f(E)を模式的に示し
ている。この図から分かるように、たとえば、2.5
eVのエネルギーは497 nmの波長λに相当する。
【0027】図1に模式的に示した光の波長λとエネル
ギーEとの関係を考慮すると、光源から放射されるべき
光の波長を選択することができる。たとえば、半導体装
置の価電子帯と伝導帯との間の「正常な」距離が約2.
7eVにより与えられるとすると、2.5eVのエネル
ギーはこれら両帯の間の距離が短過ぎることを意味して
いる。次いで、欠陥のある半導体装置は、この装置に
2.5 eVのエネルギーを有する光を照射することに
より選び出すことができる。何故ならば、このエネルギ
ーを有する光を照射することにより、価電子帯と低い伝
導帯との間の電子の移行を引き起こせるからである。
【0028】図2には本発明に従う装置が例示されてい
る:すなわち、ウエハプローバ1には、調整テーブル2
上に多数のメモリチップを有するシリコンウエハ3があ
る。シリコンウエハ3はウエハプローバ1に配置されて
いる光源4により照射される。調整テーブル2を用い
て、シリコンウエハ3と光源4との間の相対的な位置を
調節することができる。
【0029】光源4は同調させることができるので、光
源4は所望の波長λおよび所望の強度Iの光を所定の時
間T放出することができる。これに加えて、ウエハプロ
ーバ1に接続した制御ユニット(Steuereinh
eit)5には調整ユニット(Stelleinhei
t)6を具備することができる。調整ユニット6を用い
て、光源4から放出された光の波長λと強度I、ならび
にこの照射の時間Tを調節することができる。
【0030】それに加えて、電圧供給装置7が、場合に
よってはウエハプローバ1におけるテストの実行の間に
シリコンウエハ3またはそのメモリチップにとって必要
不可欠な供給電圧を保持するのに役立つ。
【0031】光源4からシリコンウエハ3に照射される
光のエネルギーEが波長λにより決められ、一方、強度
Iにより、光流密度の強度およびそれゆえ他の帯に移送
される電子の数が決められる。光源4によりシリコンウ
エハ3が照射される時間Tは、電子の帯域間の移行は実
際には瞬間的に行われることから、非常に短いmsの領
域に選択することができる。言い換えると、本発明に従
う装置では待ち時間を長くする必要はない。
【0032】もちろん、シリコンウエハ3の代わりにそ
の他の半導体装置もまたテストすることができる。これ
らの半導体装置は、たとえば、SiC、AIIIV,Ge
などの任意の適切な半導体材料から作製され得る。
【0033】ウエハプローバ1では、ウエハ3のその他
のテストも行うことができる。すなわち、光源4は既存
のウエハプローバに難なくさらに組み込み、かつ、対応
する制御ユニット5に接続することができる。
【0034】テストの実行の際に、シリコンウエハ3が
メモリチップからなる場合は、まず、このシリコンウエ
ハ3のメモリセルに通常の方法で書き込みをする。光源
をシリコンウエハ3上で調節し、そして調整ユニット6
を所望の波長λおよび強度Iに調節した後、シリコンウ
エハ3のメモリチップに光源4の光を照射する。さら
に、テストプログラムに応じて光源4を点滅させる。こ
の照射により「できの悪い」メモリセルでは、価電子帯
から伝導帯への電子の移行が行われる。従って、このセ
ルが記憶された情報を「良好な」メモリセルと同じよう
には保持することができないことから、価電子帯から伝
導帯へ電子が到達するこの「できの悪い」メモリセルが
選別され得る。
【0035】このようにしてウエハ平面でメモリセルの
信頼性の高いテストを比較的短時間で長い待ち時間なし
に行うことができる。
【0036】
【発明の効果】本発明は半導体装置、とくにウエハ平面
上のメモリチップ(3)をテストする装置に関する。こ
の装置では、同調可能な光源(4)が半導体装置(3)
にエネルギーを照射し、「できの悪い」メモリセルでは
価電子帯から伝導帯への移行が起こり、それにより「で
きの悪い」半導体装置(3)を選別することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 光の波長λ(nm単位)の依存関係を、光の
エネルギー(eV単位)の依存関係において示してい
る。
【図2】 本発明の装置の概略図を示す。
【符号の説明】
1 ウエハプローバ 2 調整テーブル 3 半導体装置 4 光源 5 制御ユニット 6 波長λ,強度Tおよび継続時間Tの調整ユニット 7 電圧供給装置 E エネルギー f 光周波数 I 光強度 T 継続時間 λ 光の波長

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 半導体装置から欠陥のある半導体装置を
    選別するための、半導体装置をテストするための装置で
    あって、該欠陥のある半導体装置では、価電子帯と伝導
    帯との間の距離が、欠陥のない半導体装置よりも低い値
    を有する、装置において、 同調可能な光源(4)であって、該同調可能な光源は、
    該半導体装置(3)に、それぞれ特定の波長(λ)およ
    び特定の強度(I)の光を、それぞれ所定の時間(T)
    当てることが可能であり、その結果、該半導体装置
    (3)にこの光を照射すると、伝導帯への距離が短過ぎ
    る価電子帯から、それぞれの伝導帯へ電子を移行させる
    ことができる、同調可能な光源、を備えることを特徴と
    する、装置。
  2. 【請求項2】 前記半導体装置(3)がウエハ平面上の
    メモリチップであることを特徴とする、請求項1に記載
    の装置。
  3. 【請求項3】 前記光源(4)により照射された光の周
    波数(f)が無段階で制御できることを特徴とする、請
    求項1または2に記載の装置。
  4. 【請求項4】 前記光源(4)がウエハプローバ(1)
    に組み込まれることを特徴とする、請求項1〜3のいず
    れか1項に記載の装置。
  5. 【請求項5】 前記半導体装置(3)が前記光源(4)
    に関して調整可能であることを特徴とする、請求項1〜
    4のいずれか1項に記載の装置。
  6. 【請求項6】 前記光源(4)が光ファイバーの端部か
    らつくられていることを特徴とする、請求項1〜5のい
    ずれか1項に記載の装置。
  7. 【請求項7】 前記半導体装置(3)が書き込みがされ
    たメモリセルを有するメモリチップであることを特徴と
    する、請求項1〜6のいずれか1項に記載の装置。
  8. 【請求項8】 前記半導体装置(3)の電圧供給装置
    (7)がテスト中保持されていることを特徴とする、請
    求項1〜7のいずれか1項に記載の装置。
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