JP2861849B2 - 半導体集積回路チップ上の配線試験方法及びその装置 - Google Patents
半導体集積回路チップ上の配線試験方法及びその装置Info
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Description
に関し、特に半導体集積回路チップ上において配線の通
電状態を観測することで故障箇所を推定するための手法
に関するものである。
所を推定する方法としては、(1)液晶を用いてホット
スポットを検出する方法(以下、液晶法と称する)、
(2)エミッション顕微鏡を用いて異常発光を検出する
方法(以下、エミッション顕微鏡法と称する)、(3)
EBテスタを用いて配線電位の異常を検査する方法(以
下、EBT法と称する)、(4)OBIC(Optic
al Beam Induced Current)法
を用いてトランジスタの通電状態の異常を検査する方法
等が用いられている。
な情報である配線の通電状態の情報を用いて故障箇所を
推定する方法はないので、電位の変化は僅かであるが、
電流値の変化が大きいような異常モードの解析は従来法
では困難である。
れている方法は、故障箇所を推定する際の状況に応じて
使い分けられ、それぞれ有効に用いられている。しか
し、それぞれ万能ではない。例えば、上記(1)から
(4)の方法についてその限界を挙げてみる。
であり、簡便に検出できる発熱の電力は例えば1mW程
度であり、この程度以下の発熱しか伴わない異常の検出
はきわめて困難である。また、発熱量が減少するような
故障に対しては、ほとんど適用できない。
う異常現象を検出する方法であるが、発光を伴わない故
障も多々ある。また、発光箇所の上部が金属配線で覆わ
れているような場合には光が金属配線に遮られて、上部
から検出できない。
る。問題となる配線の上部が厚い絶縁膜で覆われている
場合は、チャージアップにより配線電位の観測が困難に
なる。また、電位の異常を検出できる電位差は、通常、
例えば電位像モードで1V程度であるため、電位の異常
が正常な場合と比べて小さい場合には観測が困難であ
る。
照射によって半導体中に電子・正孔対が発生する。その
結果、電源電流が変化する。電源電流の変化の程度は集
積回路を構成するトランジスタの状態の違いによって異
なるため、電源電流の変化を観測することで、トランジ
スタの状態の異常が検出できる。しかし、この方法では
トランジスタの状態が分かるのみで、配線の電位や電流
は観測できない。このため、故障箇所の推定には実用的
でなく、余り使われていない。
上の故障箇所を推定するために、異常発熱、異常発光、
異常電位等を検出する方法が用いられているが、各々適
用範囲に制限がある。
を提供することで、このような制限を少しでも緩和する
ことを目的とする。よって、本発明は故障箇所推定のた
めのツールの幅を広げるために、集積回路チップ上での
配線の通電状態を観測する方法を提供することを目的と
する。
試験方法は、半導体集積回路チップ上の配線の通電状態
を観測する配線試験方法であって、集積回路に電力を供
給する工程と、前記配線を含む前記集積回路上の走査領
域を集束した輻射ビームで走査する工程と、前記輻射ビ
ームによる走査箇所の各点の電流変化を検出して表示す
る工程とを備えている。
の工程のほかに、検出された電流変化を一定の閾値に基
づいて分離表示する工程を具備している。
の工程のほかに、前記半導体集積回路チップ表面に前記
輻射ビームのエネルギを吸収する吸収膜を形成する工程
を具備している。
の工程のほかに、前記走査領域を配線部分にのみ設定す
る工程を具備している。
体集積回路チップ上の配線の試験を行う配線試験方法で
あって、前記半導体集積回路チップ表面に集束した輻射
ビームのエネルギを吸収する吸収膜を形成する工程と、
前記配線を含む前記集積回路上に前記輻射ビームを照射
する工程と、前記輻射ビームによる照射箇所の電流変化
を検出して表示する工程とを備えている。
の工程のほかに、前記輻射ビームの照射領域を設定する
工程を具備している。
体集積回路チップ上の配線の通電状態の観測を行う配線
試験方法であって、前記配線を含む前記集積回路上に集
束した輻射ビームを照射する工程と、前記輻射ビームの
照射領域を配線部分にのみ設定する工程と、前記輻射ビ
ームによる照射箇所の電流変化を検出して表示する工程
とを備えている。
体集積回路チップ上の配線の通電状態を観測する配線試
験装置であって、集積回路に電力を供給する手段と、前
記集積回路の配線を集束した輻射ビームで走査する手段
と、前記輻射ビームによる走査箇所の各点の電流変化を
検出して表示する手段とを備えている。
の構成のほかに、検出された電流変化を一定の閾値に基
づいて分離表示する手段を具備している。
の構成のほかに、前記半導体集積回路チップ表面に前記
輻射ビームのエネルギを吸収する吸収膜を形成する手段
を具備している。
の構成のほかに、前記輻射ビームの照射領域を配線部分
にのみ設定する手段を具備している。
体集積回路チップ上の配線の試験を行う配線試験装置で
あって、前記半導体集積回路チップ表面に集束した輻射
ビームのエネルギを吸収する吸収膜を形成する手段と、
前記配線を含む前記集積回路上に前記輻射ビームを照射
する手段と、前記輻射ビームによる照射箇所の電流変化
を検出して表示する手段とを備えている。
の構成のほかに、前記輻射ビームの照射領域を設定する
手段を具備している。
体集積回路チップ上の配線の通電状態の観測を行う配線
試験装置であって、前記配線を含む前記集積回路上に集
束した輻射ビームを照射する手段と、前記輻射ビームの
照射領域を配線部分にのみ設定する工程と、前記輻射ビ
ームによる照射箇所の電流変化を検出して表示する手段
とを備えている。
法(Optical BeamInduced Res
istance Change)と呼ばれているものを
利用したものである。この方法は、従来は配線の欠陥を
検出するのに用いられていた方法である。
は、図25に示すように、レーザ発生部20で発生した
ビーム24をレーザ走査部19および顕微鏡部18で試
料台17に載置されたパッケージ16上のチップ15の
対象領域に走査しながら照射し、これと同期して対象配
線の抵抗変化を照射位置ごとにOBIC電流検出/増幅
部22により検出・増幅し、輝度として信号処理/画像
処理/システム制御部21でCRTに表示することで、
配線の中に存在する欠陥を観察している。図25中、2
5は光伝送路、26は電流伝送路、27は信号線を示し
ており、チップ15には電圧供給源23から電源が供給
されている。
欠陥の観測が可能になるとともに、配線に流れている電
流の値の大小の観測も可能となる。その原理を図2を参
照しながら説明する。ビーム1を配線2に照射すると、
ビーム1の照射箇所を中心にして配線2の温度(T)が
上昇(T+ΔT)するため、配線2の抵抗Rがビーム1
の照射箇所を中心に上昇(R+ΔR)する。
電流(I)が減少(I−ΔI)する。この電流の減少量
(ΔI)は元々流れていた電流の値(I)にほぼ比例す
るため、この減少量を知ることができれば電流値がわか
る。
るため、チップ内の配線各々に流れる電流の値をチップ
の外部から観察することはできないが、ビーム1が照射
された配線2における電流値の変化はその電流の減少量
を観測することでチップの外部からでも観測可能であ
る。
状態の観測が可能になり、このような通電状態の観測を
行うことで、従来方法だけでは困難であるか、あるいは
不可能であった故障箇所の同定が可能になる。
(Test Element Group)のようにp
−n接合等の半導体の活性層を観測系に含まない場合、
BIRCH(Beam Induced Resist
ance Change;光ビーム、電子ビーム、イオ
ンビームを用いたOBIRCH、EBIRCH、IBI
RCHの総称)像を容易に得ることができるが、p−n
接合等の半導体の活性層を観測系に含むような場合には
レーザビームを用いるとOBIC(Optical B
eam Induced Current)信号との分
離が、また電子ビームを用いるとEBIC(Elect
ron Beam Induced Current)
信号との分離が困難となる。
配線以外の部分で発生するバックグラウンド信号36と
OBIC/EBIC信号37とOBIRCH/EBIR
CH信号38とが混在することとなり、OBIC/EB
IC信号37とOBIRCH/EBIRCH信号38と
の分離が困難となる。
は、一般的に、OBIC/EBIC信号が元の電流から
増加する向きに変化し、BIRCH信号が元の電流から
減少する向きに変化するという特徴を利用している。
ビーム31が照射されると、チップ30の半導体中に電
子34−正孔(ホール)35対が発生して電流(ΔI
2)が発生するので、OBIC/EBIC信号は元の電
流(I)から増加(I+ΔI2)する向きに変化する。
ると、レーザ/電子ビーム31の照射箇所を中心にして
配線32の温度(T)が上昇(T+ΔT)し、配線32
の抵抗(R)がレーザ/電子ビーム31の照射箇所を中
心に上昇(R+ΔR)するので、BIRCH信号が元の
電流(I)から減少(I−ΔI1)する向きに変化す
る。
をメモリに記憶させる工程と、それをヒストグラム表示
させる工程と、ヒストグラム上で電流変化の閾値をバッ
クグラウンドの上下に設定する工程と、その下側閾値の
下側の電流変化に対応した点のみを像表示する工程(B
IRCH像が得られる)と、その上側閾値の上側の電流
変化に対応した点のみを像表示する工程(OBIC像ま
たはEBIC像が得られる)とを加えることで、OBI
RCH像とOBIC像とを、あるいはEBIRCH像と
EBIC像とを明確に分離することが可能となる。
ムや電子ビームを照射した際にチップの基板の半導体中
に電子−正孔対が発生し、それが電流を発生する[OB
IC(Optical Beam Induced C
urrent)、EBIC(Electron Bea
m Induced Current)現象]ので、O
BIRCH像にオーバラップする形でOBIC/EBI
C像が現れる。
BIRCH/EBIRCH信号よりも強いため、図27
に示すように、チップ61上にOBIC/EBIC像が
現れると、配線62のOBIRCH/EBIRCH像が
明確には見えなくなる。尚、図27では説明の簡単化の
ために、OBIRCH/EBIRCH像も少しは見える
ように描いてあるが、実際にはほとんど、あるいはまっ
たく見えない。
oup)の場合にはOBIC信号が現れないような結線
が可能であるが、通常、製品化されてしまうと上記のよ
うな結線は不可能であり、このことがOBIRCH/E
BIRCH法の実用化の大きな障害の一つになってい
る。
観測できることが、「高感度OBIC装置を用いたノン
バイアス下でのAl配線評価手法」(小山徹 他著、第
55回応用物理学会学術講演会予稿集、586(22a
−ZP−10)、1994)でレーザビームの場合につ
いて報告されている。この無バイアスの場合でもOBI
C/EBIC像が現れるため、OBIRCH/EBIR
CH像の観測の場合と同様の障害となる。
ムや電子ビームを照射した際にそのエネルギの全てが効
率よくOBIRCH/EBIRCH現象に用いられてい
るわけではない。OBIRCHの場合、配線に照射され
たレーザ光は80%から90%が反射され、配線には残
りの10%から20%しか吸収されないため、照射され
たレーザ光のうちOBIRCH現象に寄与する割合は1
0%から20%である。
れた電子ビームは試料中で横方向及び深さ方向ともに散
乱によって広がる。熱の発生領域はこの広がり領域全体
にわたるため、広がり方によってはOBIRCH現象の
効率が悪くなる。
は、照射されたレーザ光の反射を抑えるために、あるい
は照射された電子ビームの広がりを抑えるために、これ
らレーザ光や電子ビームのエネルギを吸収する薄膜をチ
ップ上に塗布(形成)することで、OBIRCH/EB
IRCH信号をOBIC/EBIC信号よりも強くし、
OBIRCH/EBIRCH像が明確に見えるようにし
ている。
配線の部分を検出し、その検出した配線の部分のみにレ
ーザ光や電子ビームを照射することで、OBIRCH/
EBIRCH信号をOBIC/EBIC信号よりも強く
し、OBIRCH/EBIRCH像が明確に見えるよう
にしている。
る。
示すフローチャートであり、図2は本発明の第1の実施
例の原理を説明するための図であり、図3は本発明の第
1の実施例による配線試験装置の構成を示す構成図であ
る。尚、本発明の第1の実施例の原理は図2による上記
の説明の通りである。
る配線試験装置はレーザビーム5を発生するレーザビー
ム発生部4と、試料(集積回路)6を載置する試料台7
と、電源8と、電流変化検出部9と、像表示部10とか
ら構成されている。
に夫々可動自在となっている。この試料台7に試料6を
載置し、試料台7を可動させて試料6をレーザビーム5
の照射位置まで移動する。この後に、電源8から試料6
に電力を供給し、レーザビーム発生部4で発生したレー
ザビーム5を試料6上の観測したい領域に照射し、試料
6上の観測したい領域をレーザビーム5で走査する。電
源8から試料6への電力の供給は試料6の入力端子から
テストパタンを入力し、試料6を所望の特定状態とする
ことで行う。
で、出力が2mWのHe−Neレーザを用いており、そ
のビーム径は約0.4μmである。また、試料6の観察
領域の大きさを、例えば35μm×35μmの領域とす
ると、その領域に対する1回の走査に要する時間は約
0.5秒である。電流変化検出部9は試料6の観察領域
をディジタル的に縦512×横512の各点を走査した
時の各点での電流変化を検出する。像表示部10は電流
変化検出部9で検出された各走査点における電流変化を
CRT画面上での輝度の変化に変換して表示する。
の実施例による集積回路(試料6)の通電試験について
説明する。
の観察領域がレーザビーム5による走査が可能な範囲内
となるように、試料6を試料台7で移動させた後に、電
源8から試料6に電力を供給する。
察領域に照射し、その観察領域をディジタル的に走査す
る(図1ステップS1)。この場合、観察領域の各走査
点の滞留時間は2μsecである。電流変化検出部9は
この滞留時間内における電流変化を平均化して電圧に変
換する(図1ステップS2)。
流変化を電圧に変換すると、その電圧をA/D(アナロ
グ/ディジタル)変換し(8ビット:256階調)、そ
の走査点の座標に対応するメモリ(図示せず)の番地に
記憶する(図1ステップS3)。電流変化検出部9は観
察領域全ての走査が完了したか否かを判断し(図1ステ
ップS4)、観察領域全ての走査が完了していなけれ
ば、ステップS2からステップS4の処理を繰返し行
う。
の走査が完了すると、その旨を像表示部10に通知す
る。像表示部10は試料6の観察領域の各走査点に対応
するメモリの番地から電圧値を読出して輝度情報あるい
は疑似カラー情報に変換し、各走査点に対応するCRT
画面上の各点に256階調表示する(図1ステップS
5)。これによって、集積回路の配線(正常な部分及び
異常な部分ともに)中を流れる電流を観測することがで
きる。
104 A/cm2 以上ならば、配線を観測できることが
確認されているが、より低い電流密度での観察も原理的
には可能である。通常の集積回路においては、配線に流
れる電流の電流密度が1×105 A/cm2 程度以下で
あるので、上記の数値は実際の集積回路に多くの場合に
適用可能である。
二次電子を検出するEBテスタのようなチャージアップ
の問題が無く、配線上が絶縁膜で覆われていても観測の
大きな障害にはならない。さらに、OBIC法ではトラ
ンジスタの通電状態を見るため、対象とするトランジス
タの上層が配線で覆われているような場合には適用でき
ない。
験方法では配線の通電状態を観測するため、その一部が
上層の配線で覆われていても、配線全部が他の上層配線
で覆われる確率が低いために適用できる場合が多い。ま
た、多層配線の場合には、レーザビームの焦点を合わせ
た各層毎の像をディジタル的に記憶し、その記憶させた
複数の像をディジタル的に加算した像を表示すること
で、多層配線の全層の観測を一度に行うことができる。
るいは異常かの判断は、正常品あるいは正常箇所の電流
変化と、異常品あるいは異常箇所の電流変化とを比較す
ることで行われる。例えば、試料6が正常品に比べて電
源電流が多く、試料6のどこかに異常パスが生じている
ものと推測された場合の動作について以下説明する。
の状態でレーザビーム5を照射して電流変化検出部9及
び像表示部10の処理によって試料6のOBIRCH像
を得る。このOBIRCH像の視野は倍率を下げ過ぎる
と配線の識別が困難になるため、最低倍率でも500μ
m角程度が限度である。
度)を観測するのは時間がかかりすぎるため、故障箇所
に絞って観測する必要がある。上記のように試料6に異
常パスが生じていると推測される場合には、電源配線及
びそれに接続された配線に絞って観測を行えばよい。
箇所、つまり配線に電流が流れてOBIRCH像として
検出できる箇所を捜す。OBIRCH像が見える箇所が
見つかったら、そのOBIRCH像をメモリに取込む。
件で同一箇所のOBIRCH像をメモリに取込み、試料
6のOBIRCH像と正常品のOBIRCH像との差を
算出して像表示部10のCRT画面上に表示する。この
CRT画面上に表示された内容から電流が異常に流れる
配線を読取ることが可能となる。
たOBIRCH像を用いて試料6の異常箇所を検出して
いるが、試料6上の異常と思われる箇所(試験対象箇
所)と同一設計でかつ正常であることが確認されている
箇所のOBIRCH像でも上記と同様にして異常箇所の
検出に用いることができる。
構成図である。図において、本発明の第2の実施例はレ
ーザビーム5の代わりに電子ビーム発生部11で発生さ
せた電子ビーム12を用いるようにした以外は図3に示
す本発明の第1の実施例と同様の構成となっており、同
一構成要素には同一符号を付してある。また、それら同
一構成要素の動作は本発明の第1の実施例と同様であ
る。
と、その条件を種々にかつ容易に変更可能である。例え
ば、電子ビーム発生部11としては加速電圧が10KV
で、ビーム電流が2nAで、ビーム径が約0.1μmの
発生器を用いている。また、試料6の観察領域の大きさ
を、例えば35μm×35μmの領域とすると、その領
域に対する1回の走査に要する時間は約0.5秒であ
る。
ィジタル的に縦512×横512の各点を走査した時の
各点での電流変化を検出する。像表示部10は電流変化
検出部9で検出された各走査点における電流変化をCR
T画面上での輝度の変化に変換して表示する。
る輻射ビームとして電子ビーム12を用いているが、こ
の電子ビーム12はEBテスタのようにエネルギの小さ
な二次電子を検出するのではないため、チャージアップ
による障害がなく、配線上が絶縁膜で覆われていてもそ
の配線の観測に対して大きな障害とはならない。
構成図である。図において、本発明の第3の実施例はレ
ーザビーム5の代わりにイオンビーム発生部13で発生
させたイオンビーム14を用いるようにした以外は図3
に示す本発明の第1の実施例と同様の構成となってお
り、同一構成要素には同一符号を付してある。また、そ
れら同一構成要素の動作は本発明の第1の実施例と同様
である。
に、レーザビーム5に比してその条件を種々にかつ容易
に変更可能である。例えば、イオンビーム発生部13と
しては加速電圧が30KVで、ビーム電流が30pA
で、ビーム径が約0.1μmの発生器を用いている。ま
た、試料6の観察領域の大きさを、例えば35μm×3
5μmの領域とすると、その領域に対する1回の走査に
要する時間は約0.5秒である。
ィジタル的に縦512×横512の各点を走査した時の
各点での電流変化を検出する。像表示部10は電流変化
検出部9で検出された各走査点における電流変化をCR
T画面上での輝度の変化に変換して表示する。
ビーム12とは異なり、試料6に対して破壊的に働く。
すなわち、イオンビーム14の照射箇所では観測中にエ
ッチングが進行する。しかしながら、上記の条件の下で
はエッチングレートが約0.01nm/sと小さく、観
測中に生ずるエッチングはほとんど無視することができ
る。
る輻射ビームとして荷電粒子であるイオンビーム14を
用いているが、このイオンビーム14はEBテスタのよ
うにエネルギの小さな二次電子を検出するのではないた
め、チャージアップによる障害がなく、配線上が絶縁膜
で覆われていてもその配線の観測に対して大きな障害と
はならない。
示すフローチャートであり、図7は本発明の第4の実施
例の原理を説明するための図であり、図8は本発明の第
4の実施例によるOBIRCH/EBIRCH像の表示
例を示す図である。尚、本発明の第4の実施例の原理は
図7による上記の説明の通りである。
OBIRCH/EBIRCH信号38とOBIC/EB
IC信号37とを分離して表示したものであり、図8
(b)は本発明の第4の実施例による電流変化の検出結
果をヒストグラム表示したものである。
実施例による集積回路(試料6)の通電試験について説
明する。ここで、本発明の第4の実施例の構成は図3及
び図4に示す構成のいずれでもよいので、図3または図
4に示すように構成された場合について以下説明する。
の観察領域がレーザビーム5または電子ビーム12によ
る走査が可能な範囲となるように、試料6を試料台7で
移動させた後に、電源8から試料6に電力を供給する。
ーム12を試料6の観察領域に照射し、その観察領域を
ディジタル的に走査する(図6ステップS11)。この
場合、観察領域の各走査点の滞留時間は2μsecであ
る。電流変化検出部9はこの滞留時間内における電流変
化を平均化して電圧に変換する(図6ステップS1
2)。
流変化を電圧に変換すると、その電圧をA/D変換し
(8ビット:256階調)、その走査点の座標に対応す
るメモリの番地に記憶する(図6ステップS13)。電
流変化検出部9は観察領域全ての走査が完了したか否か
を判断し(図6ステップS14)、観察領域全ての走査
が完了していなければ、ステップS12からステップS
14の処理を繰返し行う。
の走査が完了すると、その旨を像表示部10に通知す
る。像表示部10はメモリに記憶された電圧値を読出
し、その電圧値を電流変化に逆変換して各電流変化毎に
計数し、試料6の観察領域の各走査点の電流変化をCR
T画面上にヒストグラム表示する(図6ステップS1
5)[図8(b)参照]。図8(b)においては横軸に
電流変化量ΔIを、縦軸にその電流変化量ΔIを示した
走査点の数(出現頻度)をとって電流変化をヒストグラ
ム表示している。
表示を見て下側閾値(ΔIL )と上側閾値(ΔIU )と
を指定すると、像表示部10は操作者から指定された下
側閾値及び上側閾値を夫々CRT画面上に設定して表示
する(図6ステップS16)。ここで、図8(b)に示
すように、OBIC/EBIC信号37による電流増加
ヒストグラムとOBIRCH/EBIRCH信号38に
よる電流減少ヒストグラムとの間にはバックグラウンド
信号36を示すヒストグラムの山があるため、下側閾値
(ΔIL )及び上側閾値(ΔIU )の設定はヒストグラ
ムの山の谷間で行えばよく、比較的容易に行える。
定されると、ヒストグラム表示において下側閾値の下側
[図8(b)のΔIL の左側]電流減少の電流変化に対
応する各走査点をCRT画面上に像表示する(図6ステ
ップS17)。つまり、これら各走査点に対応してメモ
リに記憶された電圧値を読出して輝度情報あるいは疑似
カラー情報に変換し、各走査点に対応するCRT画面上
の各点に256階調表示する[図8(a)のOBIRC
H/EBIRCH信号38参照]。
において上側閾値の上側[図8(b)のΔIU の右側]
の電流増加の電流変化に対応する各走査点をCRT画面
上に像表示する(図6ステップS18)。つまり、これ
ら各走査点に対応してメモリに記憶された電圧値を読出
して輝度情報あるいは疑似カラー情報に変換し、各走査
点に対応するCRT画面上の各点に256階調表示する
[図8(a)のOBIC/EBIC信号37参照]。
示において下側閾値と上側閾値との間[図8(b)のΔ
IL とΔIU との間]の電流変化に対応する各走査点、
つまり基本的には電流変化のない走査点をCRT画面上
に像表示して処理を終了する。この場合も、各走査点に
対応してメモリに記憶された電圧値が読出されて輝度情
報あるいは疑似カラー情報に変換され、各走査点に対応
するCRT画面上の各点に256階調表示される[図8
(a)のバックグラウンド信号36参照]。これによっ
て、像表示部10のCRT画面上にはバックグラウンド
信号36とOBIC/EBIC信号37とOBIRCH
/EBIRCH信号38とが夫々分離して表示される。
RCH/EBIRCH像の他の表示例を示す図である。
図9(a)は本発明の第4の実施例によるOBIRCH
/EBIRCH信号38とOBIC/EBIC信号37
とを分離して表示したものであり、図9(b)は本発明
の第4の実施例による電流変化の検出結果をヒストグラ
ム表示したものである。
IC/EBIC信号37による電流増加のヒストグラム
表示とOBIRCH/EBIRCH信号38による電流
減少のヒストグラム表示との間のバックグラウンド信号
36を示すヒストグラム表示の山の裾が広く、その裾が
OBIC/EBIC信号37による電流増加のヒストグ
ラム表示とOBIRCH/EBIRCH信号38による
電流減少のヒストグラム表示とを隠してしまっている例
を示している。この例は、電流変化検出系のS/N(信
号対ノイズ比)が悪い場合に生じやすく、電流変化量Δ
Iが微弱な場合にはこのようなことが起こる。この例で
も下側閾値(ΔIL )及び上側閾値(ΔIU )の設定
を、配線の形状やトランジスタが存在する領域の形状が
図9(a)の像においてできるだけ明確に見えるよう
に、試行錯誤的に、山の裾の方で行うことで信号分離は
可能である。
より小さい方[図9(b)のΔILの左側]はOBIR
CH/EBIRCH現象による電流減少を示した走査点
のヒストグラム表示とバックグラウンド信号36のヒス
トグラム表示とが重なり合ったヒストグラム表示を示し
ている。また、上側閾値(ΔIU )より大きい方はOB
IC/EBIC現象による電流増加を示した走査点のヒ
ストグラム表示とバックグラウンド信号36のヒストグ
ラム表示とが重なり合ったヒストグラム表示を示してい
る。
を示すフローチャートであり、図11は本発明の第5の
実施例の原理を説明するための図であり、図12は本発
明の第5の実施例の構成を示す構成図である。
は配線2の表面に、ビーム1に対する反射率の小さい、
つまりビーム1に対する吸収率の高い薄膜2aを塗布
(形成)することで、ビーム1のエネルギを効率よくO
BIRCH/EBIRCH現象に用いることを可能とし
ている。
場合には、薄膜2aを黒くすることでビーム1の反射率
を小さく、言い換えると吸収率を高くすることができ
る。この薄膜2aの形成方法としては、炭素を蒸着する
方法や、カーボンブラックの入った塗料を吹きつける方
法、あるいは、筆で墨を塗布する方法等がある。
に塗布すると、チップ上の位置の確認が困難になるた
め、黒い被膜をチップ上に格子状に塗ったり、あるいは
CADによるナビゲーションが可能なようにチップ上で
座標の標準点になるような箇所には塗らないこと、また
はレーザでマークを付けることで、黒い被膜の除去後
も、位置の確認を容易とすること等の工夫が必要であ
る。尚、部分的に黒い被膜を塗布する方法としては、F
IBアシストによる炭素付けを行う方法や塗布が不要な
部分のみをレジスト等で覆って薄膜を塗布する方法等が
ある。
は、電子ビームの加速電圧や塗布する薄膜2aの種類、
あるいは薄膜2aの膜厚によって最適条件が異なるた
め、対象に応じて実験的に膜質や膜厚、あるいは加速電
圧の条件を決めればよい。
ーム1が照射されると、ビーム1の照射箇所を中心とし
て配線2の温度(T)が上昇(T+ΔT)するため、配
線2の抵抗(R)がその照射箇所を中心に上昇(R+Δ
R)する。
電流(I)が減少(I−ΔI)する。この電流の減少量
(ΔI)は元々流れていた電流の値(I)にほぼ比例
(ΔI∝ΔR・I)するため、その減少量(ΔI)を知
ることができれば電流値がわかる。
るため、チップ内の配線各々に流れる電流の値をチップ
の外部から観察することはできないが、ビーム1が照射
された配線2における電流値の変化はその電流の減少量
を観測することで、チップの外部からでも観測可能であ
る。
状態の観測が可能になり、このような通電状態の観測を
行うことで、従来の方法だけでは困難であるかあるいは
不可能であった故障箇所の同定が可能になる。特に、本
発明の第5の実施例ではビーム1のエネルギを効率よく
OBIRCH/EBIRCH現象に用いることができる
ので、通電状態の観測を効率よく行うことができる。こ
のとき、配線2を搭載するチップ上にも薄膜2aが形成
されているので、ビーム1がチップ上の薄膜2aで吸収
されてチップを形成するシリコンまで到達しない。この
ため、チップ上ではOBIC/EBIC現象が生じにく
くなる。
よる配線試験装置はHe−Neレーザ41と、エキシマ
レーザ42と、光学系・走査系43と、墨汁スプレ装置
45と、スプレ式洗浄装置46と、ICチップ47を搭
載したICパッケージ48を載置する試料台49と、電
源部50と、電流変化検出部51と、信号処理部52
と、像表示部53とから構成されている。
5の実施例による電流変化の検出動作について説明す
る。
向に夫々可動自在となっている。この試料台49に、発
煙硝酸等で上面を被覆するプラスチックを溶してICチ
ップ47を露出させたICパッケージ48を載置し、試
料台49を可動させてICチップ47をレーザビーム4
4の照射位置まで移動する(図10ステップS21)。
に墨汁スプレ装置45で墨汁を塗布し(図10ステップ
S22)、電源部50からICチップ47に電力を供給
する(図10ステップS23)。この状態でHe−Ne
レーザ41で発生したレーザビーム44をICチップ4
7上の観測したい領域に照射し、その観測したい領域を
レーザビーム44で走査する(図10ステップS2
4)。電源部50からICチップ47への電力の供給は
ICチップ47の入力端子からテストパタンを入力し、
ICチップ47を所望の特定状態とすることで行う。
ける電源電流の変化を検出する(図10ステップS2
5)。つまり、電流変化検出部51はICチップ47の
観察領域をディジタル的に走査した時の各走査点の電流
変化を検出する。信号処理部52は電流変化検出部51
で検出された各走査点における電流変化を像表示部53
のCRT画面上での輝度の変化に変換し、像表示部53
のCRT画面に表示する(図10ステップS26)。こ
の場合、電流変化検出部51で検出された電流変化を疑
似カラー情報に変換して像表示部53のCRT画面に表
示するようにしてもよい。
像表示部53のCRT画面に表示されると、そのCRT
画面の表示内容に基づいて外部から入力される操作者か
らの指示情報に応答してICチップ47の着目すべき箇
所に、エキシマレーザ42で発生したレーザビーム44
で印を付ける(図10ステップS27)。その後に、I
Cチップ47上に塗布された墨汁をスプレ式洗浄装置4
6で、例えば超音波洗浄によって除去する(図10ステ
ップS28)。
1の適用例を示す図であり、図13(b)は図13
(a)の配線部の拡大図である。これらの図において
は、半導体ICの製造工程中や試験中、あるいは使用中
にストレスマイグレーションやエレクトロマイグレーシ
ョン等の原因で発生したチップ61上の配線62中のボ
イド/Siノジュール63を検出した例を示している。
ュール63の検出については、従来、「レーザビーム照
射による抵抗変化を利用したAl配線のボイド検出新手
法(2)」(二川清 他著、第41回応用物理学会学術
講演会予稿集、629(28p−ZH−13)、199
4)や特開平6−300824号公報に記載されている
ように、TEGを用いて行っている。このTEGを用い
ている場合には、製品化されたチップ61の配線62中
のボイド/Siノジュール63の検出が一般的に不可能
である。
製品化されたチップ61表面に輻射ビームを吸収しやす
い薄膜を形成して輻射ビームのエネルギをOBIRCH
/EBIRCH現象に効率よく用いるとともに、チップ
61表面の薄膜でOBIC/EBIC現象を抑えている
ので、図13(b)に示す如く、配線62中のボイド/
Siノジュール63の検出を高感度で行うことができ
る。
2の適用例を示す図であり、図14(b)は図14
(a)の配線部の拡大図である。これらの図において
は、多層配線のICチップ64の上層配線66と下層配
線67とを接続するビアホール部の異常を検出した例を
示している。
を含むチップ64表面に輻射ビームを吸収しやすい薄膜
を形成して輻射ビームのエネルギをOBIRCH/EB
IRCH現象に効率よく用いるとともに、チップ64表
面の薄膜でOBIC/EBIC現象を抑えているので、
図14(b)に示すように、正常ビアホール68及び異
常ビアホール69各々のOBIRCH/EBIRCH像
のコントラストが明確になり、製品化されたICチップ
64で層間を接続するビアホール部の接続異常や構造上
の異常が高感度で検出可能となる。
3の適用例を示す図であり、図15(b)は図15
(a)の配線部の拡大図である。これらの図において
は、IDDQ不良と呼ばれている不良の原因箇所の絞り込
みにOBIRCH/EBIRCH法を用いた例を示して
いる。
く流れる不良で、その原因はある一箇所の物理的欠陥に
よる場合が多い。この原因については、「CMOS論理
回路のIDDQ 異常品の評価と除去方法」(真田克 他
著、日本学術振興会第132委員会第125回研究会資
料、pp.7−12、1993)に詳述されている。
いることで、配線を流れる電流の観測が行えることは上
述した通りである。よって、本発明の第5の実施例では
チップ70表面に輻射ビームを吸収しやすい薄膜を形成
して輻射ビームのエネルギをOBIRCH/EBIRC
H現象に効率よく用いるとともに、チップ70表面の薄
膜でOBIC/EBIC現象を抑えているので、OBI
RCH/EBIRCH法で配線71の通電状態を観測す
ることによって、図15(b)に示すように、配線71
の途中に生じた物理的欠陥のある箇所72の絞り込みが
可能となる。
4の適用例を示す図であり、図16(b),(c)は図
16(a)の配線部の拡大図であり、図16(d),
(e)は図16(a)の配線部の信号波形を示す図であ
る。これらの図においては、半導体ICの寿命を決定す
る一つの要因であるエレクトロマイグレーションの制御
に用いた例を示している。
る電流値を規定の値以下に抑えることで制御されてい
る。従来の技術では実製品で配線に流れる電流値を計測
することが事実上不可能であるため、設計後の実製品で
の検証が困難であり、市場に出荷した後に実製品の故障
が予想以上に発生する場合がある。
る配線13と観測対象の配線14とを搭載するチップ7
3表面に、輻射ビームを吸収しやすい薄膜を形成して輻
射ビームのエネルギをOBIRCH/EBIRCH現象
に効率よく用いるとともに、チップ73表面の薄膜でO
BIC/EBIC現象を抑えているので、配線13,1
4を流れる電流の観測が可能となり、設計後の実製品で
の電流値の検証が可能となる。
が流れる配線13のOBIRCH/EBIRCH信号の
波形[図16(d)参照]と観測対象の配線14のOB
IRCH/EBIRCH信号の波形[図16(e)参
照]とをオシロスコープ等で比較観測することで、定量
的な観測が可能である。
5の適用例を示す図であり、図17(b)は図17
(a)の配線部の拡大図である。これらの図において
は、チップ78に電圧を印加せずに配線79やビアホー
ル部のボイド80を検出する例を示している。
線79やビアホール部のボイド80を観測できること
は、熱起電力による効果として実験等により説明されて
いる。尚、この方法については、「高感度OBIC装置
を用いたノンバイアス下でのAl配線評価方法」(小山
徹 他著、第55回応用物理学会学術講演会予稿集、5
86(22a−ZP−10)、1994)に詳述されて
いる。
でもOBIC電流が発生するため、上記の無バイアス法
はTEGに対してしか適用できなかったが、本発明の第
5の実施例では製品化されたチップ78表面に輻射ビー
ムを吸収しやすい薄膜を形成して輻射ビームのエネルギ
をOBIRCH/EBIRCH現象に効率よく用いると
ともに、チップ78表面の薄膜でOBIC/EBIC現
象を抑えているので、配線79のボイド80の観測(配
線79のOBIRCH/EBIRCH像にボイド80を
境にして左右でコントラストが生ずる)が可能となり、
実製品に適用することができる。
を示すフローチャートである。この図18を用いて本発
明の第6の実施例による電流変化の検出動作について説
明する。尚、本発明の第6の実施例による配線試験装置
の構成は図12に示す構成と同様の構成とする。
るプラスチックを溶してICチップ47を露出させたI
Cパッケージ48を載置し、試料台49をX軸方向やY
軸方向、あるいはZ軸方向に可動させてICチップ47
をレーザビーム44の照射位置まで移動する(図18ス
テップS31)。
に墨汁スプレ装置45で墨汁を塗布し(図18ステップ
S32)、電源部50からICチップ47に電力を供給
する(図18ステップS33)。この状態でHe−Ne
レーザ41で発生したレーザビーム44をICチップ4
7上の観測したい領域に照射し、その観測したい領域を
レーザビーム44で走査する(図18ステップS3
4)。この場合、電源部50からICチップ47への電
力の供給はICチップ47の入力端子からテストパタン
を入力し、ICチップ47を所望の特定状態とすること
で行う。
ける電源電流の変化を検出する(図18ステップS3
5)。つまり、電流変化検出部51はICチップ47の
観察領域をデジタル的に走査した時の各走査点の電流変
化を検出する。信号処理部52は電流変化検出部51で
検出された各走査点における電流変化を像表示部53の
CRT画面上での輝度の変化に変換し、像表示部53の
CRT画面に表示する(図18ステップS36)。この
場合、電流変化検出部51で検出された電流変化を疑似
カラー情報に変換して像表示部53のCRT画面に表示
するようにしてもよい。尚、上述したステップS31か
らステップS36の処理は上記の第1〜第5の適用例に
用いるのに好適である。
素蒸着装置を示す構成図である。図において、真空系及
び操作部81はベルジャ82内にICパッケージ85が
載置されると、ベルジャ82内を真空とする。このと
き、ICパッケージ85はICチップ86の表面が下向
きになるように載置される。
82内にAr(アルゴン)やHe(ヘリウム)等の不活
性ガスを数mTorr〜数十mTorr導入し、電極8
3に通電して炭素棒84から炭素を蒸発させる。炭素棒
84から蒸発した炭素はICチップ86表面に均一に付
着する。この場合、ベルジャ82内に不活性ガスを導入
しておくことで、ICチップ86表面への炭素の堆積が
ソフトになり、後にICチップ86表面から炭素を除去
する時の処理が容易となる。
過程を示す図である。図20(a)は蒸着時のマスク例
を示し、図20(b)は蒸着前のICチップ86を示
し、図20(c)は蒸着後のICチップ86を示してい
る。これらの図においてはICチップ86のパッド88
の部分に炭素が付着しないようにマスク89を設置した
例を示している。
合、まずベルジャ82内に設置されたマスク89上にI
Cパッケージ85を載置するが、このときマスク89上
には、ICパッケージ85をICチップ86の表面を下
向きに、つまり外部端子87が上にくるように載置する
とともに、ICチップ86のパッド88がマスク89で
隠れるように載置する〔図20(a)参照〕。
よって炭素棒84から炭素が蒸発しはじめると、炭素は
ICチップ86のパッド88を除く中央部分に徐々に堆
積していく。これによって、ICチップ86の中央部分
には炭素の薄膜90が形成される[図20(b),
(c)参照]。ICチップ86のパッド88に対して炭
素を付着させないことで、CADナビゲーションが可能
となる。
を示すフローチャートであり、図22(a)は本発明の
第8の実施例の原理を説明するための図であり、図22
(b)は図22(a)で用いるビームの照射パターンを
示す図である。
施例では配線2上に照射するビーム1の照射範囲1a
を、図22(b)に示す観察領域91内の照射パターン
91a〜91fを基に選択的に制御することで、ビーム
1のエネルギを効率よくOBIRCH/EBIRCH現
象に用いることを可能とするとともに、観察領域91内
の他の部分(チップ表面のシリコン層)にビーム1を照
射せずにOBIC/EBIC現象を抑えることを可能に
している。
ーム1を走査する際に観察領域91の全体を一様に走査
するのではなく、OBIC電流の流れる点、つまりチッ
プ表面のシリコン部分をとばして走査するという方法を
とる。その方法としては、例えばビーム走査をディジタ
ル的に行い、走査点をソフトウエア上で選択するという
方法をとる。
は、事前に観察領域91全体を一様に走査した際の各走
査点の電流変化量を記憶し、その電流変化量値が正の点
をOBIC電流の流れる点として記憶し、本番の走査の
際にはそれらの点をとばす。これはOBIC電流が正の
値であり、OBIRCH電流が負の値であることを利用
している。
1で走査する際、ビーム1は照射範囲1a内のみに照射
される。すると、ビーム1の照射箇所を中心として配線
2の温度(T)が上昇(T+ΔT)するため、配線2の
抵抗(R)がその照射箇所を中心に上昇(R+ΔR)す
る。
電流(I)が減少(I−ΔI)する。この電流の減少量
(ΔI)は元々流れていた電流の値(I)にほぼ比例
(ΔI∝ΔR・I)するため、この減少量(ΔI)を知
ることができれば電流値がわかる。
るため、チップ内の配線各々に流れる電流の値をチップ
の外部から観測することはできないが、ビーム1が照射
された配線2における電流値の変化はその電流の減少量
を観測することで、チップの外部からでも観測可能であ
る。
状態の観測が可能となり、このような通電状態の観測を
行うことで、従来の方法だけでは困難であるかあるいは
不可能であった故障箇所の同定が可能になる。特に、本
発明の第8の実施例ではビーム1のエネルギを効率よく
OBIRCH/EBIRCH現象に用いることができる
ので、通電状態の観測を効率よく行うことができる。こ
のとき、配線2が搭載されているチップ上にビーム1が
照射されないように照射範囲1aを設定すれば、チップ
を形成するシリコンにビーム1が照射されないので、チ
ップ上においてOBIC/EBIC現象が生じにくくな
る。
第8の実施例による電流変化の検出動作について説明す
る。ここで、本発明の第8の実施例による配線試験装置
は図3または図4に示す構成と同様の構成とする。
料6の観察領域91がレーザビーム5または電子ビーム
12で走査可能な範囲となるように、試料6を試料台7
で移動させた後に、電源8から試料6に電力を供給す
る。
ーム12を試料6の観察領域91に照射し、その観察領
域91全体を一様にディジタル的に走査する(図21ス
テップS41)。この場合、観察領域91の各走査点の
滞留時間は2μsecである。電流変化検出部9はこの
滞留時間内における電流変化を平均化して電圧に変換す
る(図21ステップS42)。
流変化を電圧に変換すると、その電圧をA/D変換し
(8ビット:256階調)、その走査点の座標に対応す
るメモリの番地に記憶する(図21ステップS43)。
電流検出部9は観察領域91全ての走査が完了したか否
かを判断し(図21ステップS44)、観察領域91全
ての走査が完了していなければステップS42からステ
ップS44の処理を繰返し行う。
全ての走査が完了すると、図示せぬ制御部にその旨を通
知する。制御部はメモリから電圧値を読出して各走査点
毎に電流変化が正か負かを判定し、正の走査点のみを抽
出してその座標を記憶する(図21ステップS45)。
このとき、メモリに記憶されかつ直前の走査結果である
電圧値はすべて消去される。
ーザビーム5または電子ビーム12を試料6の観察領域
91に照射するよう制御する。この場合、レーザビーム
5または電子ビーム12は観察領域91内の照射パター
ン91a〜91fのみに照射されることになる。よっ
て、試料6に電源8から電力を供給した状態で、レーザ
ビーム5または電子ビーム12を試料6の観察領域91
内の正の走査点以外の領域に選択的に照射し、その観察
領域91内の照射パターン91a〜91fに沿った領域
を選択的にディジタル的に走査する(図21ステップS
46)。この場合、照射パターン91a〜91fの各走
査点の滞留時間は2μsecである。電流変化検出部9
はその滞留時間内における電流変化を平均化して電圧に
変換する(図21ステップS47)。
流変化を電圧に変換すると、その電圧をA/D変換し
(8ビット:256階調)、その走査点の座標に対応す
るメモリの番地に記憶する(図21ステップS48)。
電流変化検出部9は照射パターン91a〜91fの各走
査点に対する走査が全て、つまり選択領域全てに対する
走査が完了したか否かを判断し(図21ステップS4
9)、選択領域全ての走査が完了していなければステッ
プS47からステップS49の処理を繰返し行う。
の走査が完了すると、その旨を像表示部10に通知す
る。像表示部10はメモリに記憶された電圧値を読出
し、その電圧値を輝度情報あるいは疑似カラー情報に変
換し、選択領域の各走査点に対応するCRT画面上の各
点に256階調表示する(図21ステップS50)。
察領域91内の照射パターン91a〜91fに基づいて
取得したOBIRCH/EBIRCH像が表示される。
この本発明の第8の実施例でも本発明の第5の実施例と
同様に第1〜第5の適用例に夫々適用可能である。
を示すフローチャートである。これら図22及び図23
を用いて本発明の第9の実施例による電流変化の検出動
作について説明する。ここで、本発明の第9の実施例に
よる配線試験装置は図3または図4に示す構成と同様の
構成とする。
料6の観察領域91がレーザビーム5または電子ビーム
12で走査可能な範囲となるように、試料6を試料台7
で移動させた後に、レーザビーム5または電子ビーム1
2の走査系(例えば、レーザ顕微鏡等)(図示せず)を
用いて試料6上の観察領域91をレーザで撮像する(図
23ステップS51)。
91の光学像(レーザ顕微鏡像)から一定閾値以上の明
るさを有する走査点を抽出し、その走査点を照射パター
ン91a〜91fとして記憶する(図23ステップS5
2)。制御部は記憶した照射パターン91a〜91fに
基づいてレーザビーム5または電子バーム12を試料6
の観察領域91に照射するよう制御する。この場合、レ
ーザビーム5または電子ビーム12は電源8から電力が
供給される試料6上の観察領域91内の照射パターン9
1a〜91fのみに照射されることになる。
た状態で、レーザビーム5または電子ビーム12を試料
6の観察領域91内の一定閾値以上の明るさの走査点各
々に照射し、その観察領域91内の照射パターン91a
〜91fに沿った領域を選択的にディジタル的に走査す
る(図23ステップS53)。この場合、照射パターン
91a〜91fの各走査点の滞留時間は2μsecであ
る。電流変化検出部9はその滞留時間内における電流変
化を平均化して電圧に変換する(図23ステップS5
4)。
流変化を電圧に変換すると、その電圧をA/D変換し
(8ビット:256階調)、その走査点の座標に対応す
るメモリの番地に記憶する(図23ステップS55)。
電流変化検出部9は照射パターン91a〜91fの各走
査点に対する走査が全て、つまり選択領域全てに対する
走査が完了したか否かを判断し(図23ステップS5
6)、選択領域全ての走査が完了していなければステッ
プS54からステップS56の処理を繰返し行う。
の走査が完了すると、その旨を像表示部10に通知す
る。像表示部10はメモリに記憶された電圧値を読出
し、その電圧値を輝度情報あるいは疑似カラー情報に変
換し、選択領域の各走査点に対応するCRT画面上の各
点に256階調表示する(図23ステップS57)。
察領域91内の照射パターン91a〜91fに基づいて
取得したOBIRCH/EBIRCH像が表示される。
つまり、本発明の第9の実施例では光学像(レーザ顕微
鏡像)からある閾値以上の明るさの走査点を記憶し、O
BIRCH/EBIRCH像を取得する際にはこれらの
走査点のみを走査する。
大きいことを利用している。配線の存在する箇所の下に
は光が透過しないため、この場合にも実質的にOBIC
電流の流れる点をとばすことになる。したがって、本発
明の第9の実施例でも本発明の第5の実施例と同様に第
1〜第5の適用例に夫々適用可能である。
化を電流波形で表示する例を示す図である。図24
(a)は電流波形による表示例の原理を示し、図24
(b)は配線2から観測された電流波形を示し、図24
(c)は配線2に実際に流れる電流波形を示し、図24
(d)は図24(b)の電流波形を拡大した波形を示し
ている。
パルス状に配線2上の一点に照射し、時間を横軸にと
り、電流の減少量(ΔI)を縦軸にとってオシロスコー
プ(図示せず)等で表示することで、電流波形を観測す
ることが可能となる。これらの図では、レーザビーム9
2の周期が2μsecで、デューティ比が1/2で、電
流変化検出器(図示せず)の電流変化の検出時定数が1
μsecの場合を示している。
給しつつ、配線2に集束した輻射ビーム1(レーザビー
ム5または電子ビーム12、あるいはイオンビーム1
4)を照射し、走査箇所の各点の電流変化を電流変化検
出部9で検出し、この電流変化を輝度情報または疑似カ
ラー情報に変換して像表示部10のCRT画面の各点に
表示して配線2の通電状態を試験することによって、従
来とは異なった視点からの故障解析を可能にすることが
できる。特に、従来の技術では困難であった多層配線の
下層部の配線の異常検出には有効である。
た電流変化を一定閾値で分離して表示することによっ
て、配線とp−n接合等の半導体の活性層とが混在する
場合にも配線の異常検出が可能となるので、従来の技術
では困難であった実製品でのBIRCH法による解析を
可能にすることができる。
射ビーム1に対して反射率の小さな薄膜を形成し、この
数膜に輻射ビーム1を照射して上述した電流変化の検出
を行うことによって、半導体基板が観測系に含まれる場
合でも、半導体ICチップの配線やビアホール部の検査
が可能となる。よって、従来の技術では困難であった実
製品でのOBIRCH/EBIRCH法による解析や無
バイアス法による観測が可能となる。
閾値以上の明るさの走査点のみに輻射ビームを照射して
上述した電流変化の検出を行うことによって、半導体基
板が観測系に含まれる場合でも、半導体ICチップの配
線やビアホール部の検査が可能となる。よって、従来の
技術では困難であった実製品でのOBIRCH/EBI
RCH法による解析や無バイアス法による観測が可能と
なる。
に次の態様をとりうる。
電状態を試験する配線試験方法であって、集積回路に電
力を供給する工程と、前記配線を含む前記集積回路上の
走査領域を集束した輻射ビームで走査する工程と、前記
輻射ビームによる走査箇所の各点の電流変化を検出する
工程と、検出した電流変化を輝度情報に変換して表示す
る工程とを有することを特徴とする配線試験方法。
あることを特徴とする(1)項の配線試験方法。
電子ビームとのうちのいずれかであることを特徴とする
(1)項の配線試験方法。
て、試験対象の走査箇所の電流変化と他の走査箇所の電
流変化とを比較して表示するようにしたことを特徴とす
る(1)〜(3)項のいずれかの配線試験方法。
集積回路チップの高さを微小に変化させてその像をディ
ジタル的に記憶し、記憶した複数の像をディジタル的に
加算して表示するようにしたことを特徴とする(1)〜
(4)項のいずれかの配線試験方法。
電状態を試験する配線試験方法であって、集積回路に電
力を供給する工程と、前記配線を含む前記集積回路上の
走査領域を集束した輻射ビームで走査する工程と、前記
輻射ビームによる走査箇所の各点の電流変化を検出する
工程と、検出した電流変化を電流波形として観測する工
程とを有することを特徴とする配線試験方法。
あることを特徴とする(6)項の配線試験方法。
電子ビームとのうちのいずれかであることを特徴とする
(6)項の配線試験方法。
て、試験対象の走査箇所の電流変化と他の走査箇所の電
流変化とを比較して表示するようにしたことを特徴とす
る(6)〜(8)項のいずれかの配線試験方法。
通電状態を試験する配線試験装置であって、集積回路に
電力を供給する手段と、前記配線を含む前記集積回路上
の走査領域を集束した輻射ビームで走査する手段と、前
記輻射ビームによる走査箇所の各点の電流変化を検出す
る手段と、検出した電流変化を輝度情報に変換して表示
する手段とを有することを特徴とする配線試験装置。
であることを特徴とする(10)項の配線試験装置。
と電子ビームとのうちのいずれかであることを特徴とす
る(10)項の配線試験装置。
手段において、試験対象の走査箇所の電流変化と他の走
査箇所の電流変化とを比較して表示するようにしたこと
を特徴とする(10)〜(12)項のいずれかの配線試
験装置。
体集積回路チップの高さを微小に変化させてその像をデ
ィジタル的に記憶し、記憶した複数の像をディジタル的
に加算して表示するようにしたことを特徴とする(1
0)〜(13)項のいずれかの配線試験装置。
通電状態を試験する配線試験装置であって、集積回路に
電力を供給する手段と、前記配線を含む前記集積回路上
の走査領域を集束した輻射ビームで走査する手段と、前
記輻射ビームによる走査箇所の各点の電流変化を検出す
る手段と、検出した電流変化を電流波形として観測する
手段とを有することを特徴とする配線試験装置。
であることを特徴とする(15)項の配線試験装置。
と電子ビームとのうちのいずれかであることを特徴とす
る(15)項の配線試験装置。
いて、試験対象の走査箇所の電流変化と他の走査箇所の
電流変化とを比較して表示するようにしたことを特徴と
する(15)〜(17)項のいずれかの配線試験装置。
試験を行う配線試験方法であって、前記半導体集積回路
チップ表面に集束した輻射ビームのエネルギを吸収する
吸収膜を形成する工程と、集積回路に電力を供給する工
程と、前記配線を含む前記集積回路上に前記輻射ビーム
を照射する工程と、前記輻射ビームによる照射箇所の電
流変化を検出して表示する工程と、前記半導体集積回路
チップ表面の着目すべき箇所を特定する工程とを有する
ことを特徴とする配線試験方法。
と電子ビームとのうちのいずれかであることを特徴とす
る(19)項の配線試験方法。
工程において、試験対象の走査箇所の電流変化と他の走
査箇所の電流変化とを比較して表示するようにしたこと
を特徴とする(19)項または(20)項の配線試験方
法。
工程において、検出した電流変化を輝度情報に変換して
表示するようにしたことを特徴とする(19)〜(2
1)項のいずれかの配線試験方法。
工程において、検出した電流変化を電流波形として表示
するようにしたことを特徴とする(19)〜(21)項
のいずれかの配線試験方法。
に基づいて分離表示する工程を含むことを特徴とする
(19)〜(23)項のいずれかの配線試験方法。
前記一定の閾値に基づいて分離した電流変化を輝度情報
及び色情報のいずれかに変換して表示するようにしたこ
とを特徴とする(24)項の配線試験方法。
むことを特徴とする(19)〜(25)項のいずれかの
配線試験方法。
程は、前記着目すべき箇所を記憶するようにしたことを
特徴とする(19)〜(26)項のいずれかの配線試験
方法。
程は、前記着目すべき箇所に印を付けるようにしたこと
を特徴とする(19)〜(26)項のいずれかの配線試
験方法。
路チップ表面から前記吸収膜を除去する工程を含むこと
を特徴とする(28)項の配線試験方法。
試験を行う配線試験方法であって、前記半導体集積回路
チップ表面に集束した輻射ビームのエネルギを吸収する
吸収膜を形成する工程と、前記配線を含む前記集積回路
上に前記輻射ビームを照射する工程と、前記輻射ビーム
による照射箇所の電流変化を検出して表示する工程と、
前記半導体集積回路チップ表面の着目すべき箇所を特定
する工程とを有することを特徴とする配線試験方法。
と電子ビームとのうちのいずれかであることを特徴とす
る(30)項の配線試験方法。
工程において、試験対象の走査箇所の電流変化と他の走
査箇所の電流変化とを比較して表示するようにしたこと
を特徴とする(30)項または(31)項の配線試験方
法。
工程において、検出した電流変化を輝度情報に変換して
表示するようにしたことを特徴とする(30)〜(3
2)項のいずれかの配線試験方法。
工程において、検出した電流変化を電流波形として表示
するようにしたことを特徴とする(30)〜(33)項
のいずれかの配線試験方法。
に基づいて分離表示する工程を含むことを特徴とする
(30)〜(35)項のいずれかの配線試験方法。
前記一定の閾値に基づいて分離した電流変化を輝度情報
及び色情報のいずれかに変換して表示するようにしたこ
とを特徴とする(35)項の配線試験方法。
むことを特徴とする(30)〜(36)項のいずれかの
配線試験方法。
程は、前記着目すべき箇所を記憶するようにしたことを
特徴とする(30)〜(37)項のいずれかの配線試験
方法。
程は、前記着目すべき箇所に印を付けるようにしたこと
を特徴とする(30)〜(37)項のいずれかの配線試
験方法。
路チップ表面から前記吸収膜を除去する工程を含むこと
を特徴とする(39)項の配線試験方法。
試験を行う配線試験装置であって、前記半導体集積回路
チップ表面に集束した輻射ビームのエネルギを吸収する
吸収膜を形成する手段と、集積回路に電力を供給する手
段と、前記配線を含む前記集積回路上に前記輻射ビーム
を照射する手段と、前記輻射ビームによる照射箇所の電
流変化を検出して表示する手段と、前記半導体集積回路
チップ表面の着目すべき箇所を特定する手段とを有する
ことを特徴とする配線試験装置。
と電子ビームとのうちのいずれかであることを特徴とす
る(41)項の配線試験装置。
手段において、試験対象の走査箇所の電流変化と他の走
査箇所の電流変化とを比較して表示するようにしたこと
を特徴とする(41)項または(42)項の配線試験装
置。
手段において、検出した電流変化を輝度情報に変換して
表示するようにしたことを特徴とする(41)〜(4
3)項のいずれかの配線試験装置。
手段において、検出した電流変化を電流波形として表示
するようにしたことを特徴とする(41)〜(44)項
のいずれかの配線試験装置。
に基づいて分離表示する手段を含むことを特徴とする
(41)〜(45)項のいずれかの配線試験装置。
前記一定の閾値に基づいて分離した電流変化を輝度情報
及び色情報のいずれかに変換して表示するようにしたこ
とを特徴とする(46)項の配線試験装置。
むことを特徴とする(41)〜(47)項のいずれかの
配線試験装置。
段は、前記着目すべき箇所を記憶するようにしたことを
特徴とする(41)〜(48)項のいずれかの配線試験
装置。
段は、前記着目すべき箇所に印を付けるようにしたこと
を特徴とする(41)〜(48)項のいずれかの配線試
験装置。
路チップ表面から前記吸収膜を除去する手段を含むこと
を特徴とする(50)項の配線試験装置。
試験を行う配線試験装置であって、前記半導体集積回路
チップ表面に集束した輻射ビームのエネルギを吸収する
吸収膜を形成する手段と、前記配線を含む前記集積回路
上に前記輻射ビームを照射する手段と、前記輻射ビーム
による照射箇所の電流変化を検出して表示する手段と、
前記半導体集積回路チップ表面の着目すべき箇所を特定
する手段とを有することを特徴とする配線試験装置。
と電子ビームとのうちのいずれかであることを特徴とす
る(52)項の配線試験装置。
手段において、試験対象の走査箇所の電流変化と他の走
査箇所の電流変化とを比較して表示するようにしたこと
を特徴とする(52)項または(53)項の配線試験装
置。
手段において、検出した電流変化を輝度情報に変換して
表示するようにしたことを特徴とする(52)〜(5
4)項のいずれかの配線試験装置。
手段において、検出した電流変化を電流波形として表示
するようにしたことを特徴とする(52)〜(54)項
のいずれかの配線試験装置。
に基づいて分離表示する手段を含むことを特徴とする
(52)〜(56)項のいずれかの配線試験装置。
前記一定の閾値に基づいて分離した電流変化を輝度情報
及び色情報のいずれかに変換して表示するようにしたこ
とを特徴とする(57)項の配線試験装置。
むことを特徴とする(52)〜(58)項のいずれかの
配線試験装置。
段は、前記着目すべき箇所を記憶するようにしたことを
特徴とする(52)〜(59)項のいずれかの配線試験
装置。
段は、前記着目すべき箇所に印を付けるようにしたこと
を特徴とする(52)〜(59)項のいずれかの配線試
験装置。
路チップ表面から前記吸収膜を除去する手段を含むこと
を特徴とする(61)項の配線試験装置。
によれば、半導体集積回路チップ上の配線の通電状態の
観測を可能としたので、従来とは異なった視点からの故
障解析を可能とし、特に従来の技術では困難であった多
層配線の下層部の配線の異常検出に有効な手段を提供す
ることができるという効果がある。
その装置によれば、配線とp−n接合等の半導体の活性
層が混在する場合でも、電流変化の検出結果を所定閾値
で分離して表示することで、半導体集積回路チップ上の
配線の検査を可能としたので、多層配線の下層部の配線
の異常検出に有効な手段を提供することができるという
効果がある。
びその装置によれば、半導体基板が観測系に含まれる場
合でも、半導体集積回路チップ上に輻射ビームを吸収す
る吸収膜を形成することで、半導体集積回路チップ上の
配線やビアホールの検査を可能としたので、実製品での
OBIRCH/EBIRCH法や無バイアス法による配
線の観測を可能とすることができるという効果がある。
試験方法及びその装置によれば、半導体基板が観測系に
含まれる場合でも、半導体集積回路チップ上の設定領域
に輻射ビームを選択的に照射することで、半導体集積回
路チップ上の配線やビアホールの検査を可能としたの
で、実製品でのOBIRCH/EBIRCH法や無バイ
アス法による配線の観測を可能とすることができるとい
う効果がある。
チャートである。
図である。
成を示す構成図である。
る。
る。
チャートである。
図である。
CH/EBIRCH信号とOBIC/EBIC信号とを
分離して表示した例を示す図、(b)は本発明の第4の
実施例による電流変化の検出結果をヒストグラム表示し
た例を示す図である。
CH/EBIRCH信号とOBIC/EBIC信号とを
分離して表示した他の例を示す図、(b)は本発明の第
4の実施例による電流変化の検出結果をヒストグラム表
示した他の例を示す図である。
ーチャートである。
の図である。
ある。
例を示す図、(b)は図13(a)の配線部の拡大図で
ある。
例を示す図、(b)は図14(a)の配線部の拡大図で
ある。
例を示す図、(b)は図15(a)の配線部の拡大図で
ある。
例を示す図、(b)は図16(a)の配線部の拡大図で
ある。
例を示す図、(b)は図17(a)の配線部の拡大図で
ある。
ーチャートである。
を示す構成図である。
着時に使用するマスク例を示す図、(b)は図19の炭
素蒸着装置による炭素蒸着前のICチップを示す図、
(c)は図19の炭素蒸着装置による炭素蒸着後のIC
チップを示す図である。
ーチャートである。
するための図、(b)は図22(a)で用いるビームの
照射パターンを示す図である。
ーチャートである。
波形による表示例の原理を示す図、(b)は配線から観
測された電流波形を示す図、(c)は配線2に実際に流
れる電流波形を示す図、(d)は図24(b)の電流波
形を拡大した波形を示す図である。
IC像またはEBIRCH/EBIC像を示す図であ
る。
IC像またはEBIRCH/EBIC像を示すである。
Claims (12)
- 【請求項1】半導体集積回路チップ上の配線の通電状態
を観測する配線試験方法であって、集積回路に電力を供
給する工程と、前記配線を含む前記集積回路上の走査領
域を集束した輻射ビームで走査する工程と、前記輻射ビ
ームによる走査箇所の各点の電流変化を検出して表示す
る工程と、前記検出された電流変化を一定の閾値に基づ
いて分離表示する工程を有し、前記一定の閾値に基づい
て分離した電流変化を輝度情報及び色情報のいずれかに
変換して表示するようにしたことを特徴とする配線試験
方法。 - 【請求項2】半導体集積回路チップ上の配線の通電状態
を観測する配線試験方法であって、集積回路に電力を供
給する工程と、前記配線を含む前記集積回路上の走査領
域を集束した輻射ビームで走査する工程と、前記輻射ビ
ームによる走査箇所の各点の電流変化を検出して表示す
る工程と、前記検出された電流変化を一定の閾値に基づ
いて分離表示する工程を有し、前記輻射ビームはレーザ
ビームと電子ビームとのうちのいずれかであり前記一定
の閾値に基づいて分離した電流変化を輝度情報及び色情
報のいずれかに変換して表示するようにしたことを特徴
とする配線試験方法。 - 【請求項3】前記半導体集積回路チップ表面に前記輻射
ビームのエネルギを吸収する吸収膜を形成する工程を含
むことを特徴とする請求項1、2のいずれか記載の配線
試験方法。 - 【請求項4】前記走査領域を配線部分にのみ設定する工
程を含むことを特徴とする請求項1、2、3のいずれか
記載の配線試験方法。 - 【請求項5】半導体集積回路チップ上の配線の試験を行
う配線試験方法であって、前記半導体集積回路チップ表
面に集束した輻射ビームのエネルギを吸収する吸収膜を
形成する工程と、前記配線を含む前記集積回路上に前記
輻射ビームを照射する工程と、前記輻射ビームによる照
射箇所の電流変化を検出して表示する工程とを有するこ
とを特徴とする配線試験方法。 - 【請求項6】前記輻射ビームの照射領域を設定する工程
を含むことを特徴とする請求項5記載の配線試験方法。 - 【請求項7】 半導体集積回路チップ上の配線の通電状態
を試験する配線試験装置であって、集積回路に電力を供
給する手段と、前記集積回路の配線を集束した輻射ビー
ムで走査する手段と、前記輻射ビームによる走査箇所の
各点の電流変化を検出して表示する手段と、検出された
電流変化を一定の閾値に基づいて分離表示する手段を有
し、前記分離表示する手段は、前記一定の閾値に基づい
て分離した電流変化を輝度情報及び色情報のいずれかに
変換して表示するよう構成されたことを特徴とする配線
試験装置。 - 【請求項8】 前記輻射ビームは、レーザビームと電子ビ
ームとのうちのいずれかであることを特徴とする請求項
7記載の配線試験装置。 - 【請求項9】 前記半導体集積回路チップ表面に前記輻射
ビームのエネルギを吸収する吸収膜を形成する手段を含
むことを特徴とする請求項7、8のいずれか記載の配線
試験装置。 - 【請求項10】 前記輻射ビームの照射領域を配線部分に
のみ設定する手段を含むことを特徴とする請求項7、
8、9のいずれか記載の配線試験装置。 - 【請求項11】 半導体集積回路チップ上の配線の試験を
行う配線試験装置であって、前記半導体集積回路チップ
表面に集束した輻射ビームのエネルギを吸収する吸収膜
を形成する手段と、前記配線を含む前記集積回路上に前
記輻射ビームを照射する手段と、前記輻射ビームによる
照射箇所の電流変化を検出して表示する手段とを有する
ことを特徴とする配線試験装置。 - 【請求項12】 前記輻射ビームの照射領域を設定する手
段を含むことを特徴とする請求項11記載の配線試験装
置。
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JP6-238802 | 1994-10-03 | ||
JP23880294 | 1994-10-03 | ||
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