JP2983022B2 - 発光によるデバイスおよびその材料の評価装置 - Google Patents
発光によるデバイスおよびその材料の評価装置Info
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- JP2983022B2 JP2983022B2 JP63180938A JP18093888A JP2983022B2 JP 2983022 B2 JP2983022 B2 JP 2983022B2 JP 63180938 A JP63180938 A JP 63180938A JP 18093888 A JP18093888 A JP 18093888A JP 2983022 B2 JP2983022 B2 JP 2983022B2
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Description
【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 本発明は半導体素子からの微弱な発光を検出してLS
I、トランジスタ等の半導体素子の信頼性を定量的に評
価するための発光による半導体デバイスの評価装置に関
するものである。
I、トランジスタ等の半導体素子の信頼性を定量的に評
価するための発光による半導体デバイスの評価装置に関
するものである。
「従来の技術」 一般に、半導体素子類は、その内部に3V程度以上の電
位差を有するので、キャリア（電子または正孔）はその
電界方向に加速され、ついに内部における再結合によっ
て光子を放出し得る程度に至らしめることができる。こ
れはホットエレクトロンと呼ばれ、微弱ながら発光が認
められた例が次の文献１−４に報告されている。
位差を有するので、キャリア（電子または正孔）はその
電界方向に加速され、ついに内部における再結合によっ
て光子を放出し得る程度に至らしめることができる。こ
れはホットエレクトロンと呼ばれ、微弱ながら発光が認
められた例が次の文献１−４に報告されている。
1.N.KHURANA“PULSED MICROSCOPY FOR DEBUGGING LATCH
−UP ON CMDS PRODUCTS"IEEE 22ND ANNUAL PROCEEDINGS
ON RELIABILITY PHYSICS 1984 PP122−7. 2.Y.SHIBLYA ET AL,“LIGHT EMISSION AND DETERIORATI
ON I−N EPOXY RESIN SUBJECTED TO POWER FREQUENCY E
LECTRIC FI−ELDE"PROC.INSTELECTR.ENG.（GB）VOL.12
5,NO.4,PP352−4 APRIL 1987. 3.J.P.CHOISSER“DETECTING PHOTOELECTRON IMAGES WIT
H SEMICONDUCTOR ARRAYS FOR MULTI−CHANNEL PHOTON C
OUNTING"OPT.ENG.（USA）VOL.16,NO.3 PP262−6 MAY−J
UNE 1977. 4.P.ZUCCHINO ET AL.“LIGHT EMMISION FROM CCDS（IMA
GERS）"APPL,OPT.（USA）VOL.19,NO.14 PP2276 15 JULY
1980. ただし、これらの発光は極めて微弱で、充分に利用さ
れた例は少ない。微弱な光を検出する公知特許例とし
て、例えば米国特許No.4,580,635がある。これは図２に
示すように被測定物としての発光体（１）から発した可
視光から赤外光までの微弱な光を、光学顕微鏡（２）を
用いてイメージインテンシファイア（３）に結合させ、
この像をCCDやCIDからなるテレビカメラ（４）でテレビ
信号に変換し、そのデータを蓄積装置（５）にメモリ
し、画像処理コンピュータ（６）で画像信号の感度を上
げたり雑音を低減したりする画像処理をして表示装置
（７）に表示するものである。特に、この米国特許では
微弱な光を的確に検出するため、第１、第２のレンズか
らなる光学手段を具備している点を特徴とする。このよ
うな方法で得られた画像処理信号から、例えばLSIの中
に劣化し易いトランジスタを素早く評価したり、LSIの
ホットエレクトロン耐性を調べるための適切なテスト条
件を選定したりする場合等に利用される。
−UP ON CMDS PRODUCTS"IEEE 22ND ANNUAL PROCEEDINGS
ON RELIABILITY PHYSICS 1984 PP122−7. 2.Y.SHIBLYA ET AL,“LIGHT EMISSION AND DETERIORATI
ON I−N EPOXY RESIN SUBJECTED TO POWER FREQUENCY E
LECTRIC FI−ELDE"PROC.INSTELECTR.ENG.（GB）VOL.12
5,NO.4,PP352−4 APRIL 1987. 3.J.P.CHOISSER“DETECTING PHOTOELECTRON IMAGES WIT
H SEMICONDUCTOR ARRAYS FOR MULTI−CHANNEL PHOTON C
OUNTING"OPT.ENG.（USA）VOL.16,NO.3 PP262−6 MAY−J
UNE 1977. 4.P.ZUCCHINO ET AL.“LIGHT EMMISION FROM CCDS（IMA
GERS）"APPL,OPT.（USA）VOL.19,NO.14 PP2276 15 JULY
1980. ただし、これらの発光は極めて微弱で、充分に利用さ
れた例は少ない。微弱な光を検出する公知特許例とし
て、例えば米国特許No.4,580,635がある。これは図２に
示すように被測定物としての発光体（１）から発した可
視光から赤外光までの微弱な光を、光学顕微鏡（２）を
用いてイメージインテンシファイア（３）に結合させ、
この像をCCDやCIDからなるテレビカメラ（４）でテレビ
信号に変換し、そのデータを蓄積装置（５）にメモリ
し、画像処理コンピュータ（６）で画像信号の感度を上
げたり雑音を低減したりする画像処理をして表示装置
（７）に表示するものである。特に、この米国特許では
微弱な光を的確に検出するため、第１、第２のレンズか
らなる光学手段を具備している点を特徴とする。このよ
うな方法で得られた画像処理信号から、例えばLSIの中
に劣化し易いトランジスタを素早く評価したり、LSIの
ホットエレクトロン耐性を調べるための適切なテスト条
件を選定したりする場合等に利用される。
「発明が解決しようとする課題」 しかるに、従来の技術では、微弱な発光を効率よく受
光するために、光学手段に２つのレンズを用いているが
未だ光学効率が充分でなく、またデータをアナログ処理
しているなど信号対雑音の効率が充分でなく、そのため
発光現象を解析して利用する点においてまだ欠け、単に
特定の現象を観察するに止まっていた。
光するために、光学手段に２つのレンズを用いているが
未だ光学効率が充分でなく、またデータをアナログ処理
しているなど信号対雑音の効率が充分でなく、そのため
発光現象を解析して利用する点においてまだ欠け、単に
特定の現象を観察するに止まっていた。
本発明は、以上のような発光現象とその観察分析方法
を詳細に調査して得られたものである。
を詳細に調査して得られたものである。
まず、上記発光現象は、従来文献で報告確認されたも
の以外にも多くの例があること、また、単に発光の有無
を調べるだけでなくその発光強度を定量的に調べること
によって新しい知見が得られること、また発光を時間的
に解析することによって多くの情報を得ることができる
こと、また他のパラメータ、変数などを同時に測定し比
較することによって新しい情報を得て、有効な検査手段
をなし得ることを見出した。これらの新しい知見は、本
発明者の有する超微弱光観察技術が基礎となっている。
の以外にも多くの例があること、また、単に発光の有無
を調べるだけでなくその発光強度を定量的に調べること
によって新しい知見が得られること、また発光を時間的
に解析することによって多くの情報を得ることができる
こと、また他のパラメータ、変数などを同時に測定し比
較することによって新しい情報を得て、有効な検査手段
をなし得ることを見出した。これらの新しい知見は、本
発明者の有する超微弱光観察技術が基礎となっている。
本発明は上述の点に鑑みなされたもので、半導体デバ
イスの信頼性を定量的に評価できる装置を得ることを目
的とするものである。
イスの信頼性を定量的に評価できる装置を得ることを目
的とするものである。
「課題を解決するための手段」 本発明に係る発光による半導体デバイスの評価装置
は、通電された被測定半導体デバイスの微弱発光を光学
手段により集光し、この集光した光に基づき撮像手段に
より微弱光２次元パターンを撮像し、この微弱光２次元
パターン情報を画像処理装置により処理して蓄積装置に
蓄積し、画像処理装置の演算結果を表示装置で２次元的
に表示するようにしたものにおいて、撮像手段はA/D変
換装置を介して画像処理装置に結合され、光学手段で集
光した光を光子としてとらえ光子計数により微弱光２次
元パターンを撮像するものからなり、画像処理装置は、
被測定半導体デバイスを駆動するロジックタイムチャー
トとの相関をとるように同期タイミング情報を取り込む
時間的情報演算装置に結合され、この時間的情報演算装
置により画像信号の取得のタイミングが制御されると共
に、微弱光２次元パターンと別途取り込んだ被測定半導
体デバイスの通常の光学像とを表示装置で重ねて表示す
ることを特徴とする。
は、通電された被測定半導体デバイスの微弱発光を光学
手段により集光し、この集光した光に基づき撮像手段に
より微弱光２次元パターンを撮像し、この微弱光２次元
パターン情報を画像処理装置により処理して蓄積装置に
蓄積し、画像処理装置の演算結果を表示装置で２次元的
に表示するようにしたものにおいて、撮像手段はA/D変
換装置を介して画像処理装置に結合され、光学手段で集
光した光を光子としてとらえ光子計数により微弱光２次
元パターンを撮像するものからなり、画像処理装置は、
被測定半導体デバイスを駆動するロジックタイムチャー
トとの相関をとるように同期タイミング情報を取り込む
時間的情報演算装置に結合され、この時間的情報演算装
置により画像信号の取得のタイミングが制御されると共
に、微弱光２次元パターンと別途取り込んだ被測定半導
体デバイスの通常の光学像とを表示装置で重ねて表示す
ることを特徴とする。
「作用」 このように画像信号を制御することにより、必要なタ
イミング位相に同期した信号のみ取り出して表示する事
ができる。
イミング位相に同期した信号のみ取り出して表示する事
ができる。
「実施例」 以下、本発明の一実施例を第１図に基づき説明する。
（10）は被測定半導体デバイスで、この被測定半導体
デバイス（10）は検査位置に移動可能な検査台（11）上
に載せられる。前記被測定半導体デバイス（10）に臨ま
せて微弱光を集める光学手段としての光学顕微鏡（12）
が設けられる。この光学顕微鏡の結像面には、光信号を
電気信号に変換して出力する撮像手段（13）が設けられ
ている。この撮像手段（13）は光を最小単位である光子
としてとらえ、光子１つ１つを２次元的に検出し、光子
の分布から映像を作り出すいわゆる光子計数イメージイ
ンテンシファイアが用いられる。
デバイス（10）は検査位置に移動可能な検査台（11）上
に載せられる。前記被測定半導体デバイス（10）に臨ま
せて微弱光を集める光学手段としての光学顕微鏡（12）
が設けられる。この光学顕微鏡の結像面には、光信号を
電気信号に変換して出力する撮像手段（13）が設けられ
ている。この撮像手段（13）は光を最小単位である光子
としてとらえ、光子１つ１つを２次元的に検出し、光子
の分布から映像を作り出すいわゆる光子計数イメージイ
ンテンシファイアが用いられる。
この撮像手段（13）の出力側には電気信号A/D変換す
るA/D変換装置（14）を介して画像信号を演算する画像
処理装置（15）が結合されている。この画像処理装置
（15）にはデータ信号を蓄積する蓄積装置（16）、演算
結果を再構成して出力する表示装置（17）が結合され、
この表示装置（17）には再構成した画像を撮影や外部へ
出力するためのTVカメラやハードコピー装置からなる出
力装置（18）が結合されている。
るA/D変換装置（14）を介して画像信号を演算する画像
処理装置（15）が結合されている。この画像処理装置
（15）にはデータ信号を蓄積する蓄積装置（16）、演算
結果を再構成して出力する表示装置（17）が結合され、
この表示装置（17）には再構成した画像を撮影や外部へ
出力するためのTVカメラやハードコピー装置からなる出
力装置（18）が結合されている。
また、前記画像処理装置（15）には別に得られた電気
信号により測定信号にゲート処理やサンプリング処理を
行う時間的情報演算装置（24）が結合される。
信号により測定信号にゲート処理やサンプリング処理を
行う時間的情報演算装置（24）が結合される。
なお、第１図の点線にて示すように、被測定半導体デ
バイス（10）に臨ませて、通常の光学像をとり込むため
の照明光学手段（25）を設け、反射、透過、赤外透過像
などの光学像をとり込んで、微弱光の発光パターンと重
ねて表示装置（17）で発光位置を明示することができ
る。
バイス（10）に臨ませて、通常の光学像をとり込むため
の照明光学手段（25）を設け、反射、透過、赤外透過像
などの光学像をとり込んで、微弱光の発光パターンと重
ねて表示装置（17）で発光位置を明示することができ
る。
次に、実施例の評価装置の動作について説明する。被
測定半導体デバイス（10）からの微弱発光を光学顕微鏡
（12）で集光し、光子計数イメージインテンシファイア
からなる撮像手段（13）上に結像する。結像された各絵
素出力がA/D変換装置（14）でディジタル信号に変換さ
れ、画像処理装置（15）によって演算、比較、平均化、
重心化、減算、相関等の処理がなされる。もちろん、こ
の画像処理装置（15）は種々の基本的演算、すなわち回
転、拡大、差分、平均化、蓄積、相関、掛算等の機能を
有し、位置座標、プロファイル等の定量データも出力し
得る。ここで画像処理装置（15）の画像信号の取得のタ
イミングは、時間的情報演算装置（24）により、被測定
半導体デバイス（10）の制御タイミングに同期して制御
される。
測定半導体デバイス（10）からの微弱発光を光学顕微鏡
（12）で集光し、光子計数イメージインテンシファイア
からなる撮像手段（13）上に結像する。結像された各絵
素出力がA/D変換装置（14）でディジタル信号に変換さ
れ、画像処理装置（15）によって演算、比較、平均化、
重心化、減算、相関等の処理がなされる。もちろん、こ
の画像処理装置（15）は種々の基本的演算、すなわち回
転、拡大、差分、平均化、蓄積、相関、掛算等の機能を
有し、位置座標、プロファイル等の定量データも出力し
得る。ここで画像処理装置（15）の画像信号の取得のタ
イミングは、時間的情報演算装置（24）により、被測定
半導体デバイス（10）の制御タイミングに同期して制御
される。
これらの画像処理データは蓄積装置（16）に一時記憶
され、また、表示装置（17）では演算結果を再構成して
２次元パターンを表示し、さらに出力装置（18）で再構
成画像を撮像したりハードコピーとして出力したりす
る。
され、また、表示装置（17）では演算結果を再構成して
２次元パターンを表示し、さらに出力装置（18）で再構
成画像を撮像したりハードコピーとして出力したりす
る。
このように画像信号を時間的情報演算装置（24）によ
り制御し、必要なタイミング位相に同期した信号のみ取
り出して表示するようにすれば、雑音を切り捨て、S/N
比を改善するのみならず、任意の位相における動作部分
（素子）を確認し、また不動作部分（素子）を検出する
事ができる。また、逆にタイミング位相の許容範囲を調
査し、タイミングチャートを調査することもできる。こ
れらの目的には、回路のゲート機能またはソフト上での
相関機能を有することが必要で、そのため時間的情報演
算装置（24）が設けられる。発光信号は時系列的に得ら
れ、時間ドメイン上で演算処理される過程を含むことが
特徴である。
り制御し、必要なタイミング位相に同期した信号のみ取
り出して表示するようにすれば、雑音を切り捨て、S/N
比を改善するのみならず、任意の位相における動作部分
（素子）を確認し、また不動作部分（素子）を検出する
事ができる。また、逆にタイミング位相の許容範囲を調
査し、タイミングチャートを調査することもできる。こ
れらの目的には、回路のゲート機能またはソフト上での
相関機能を有することが必要で、そのため時間的情報演
算装置（24）が設けられる。発光信号は時系列的に得ら
れ、時間ドメイン上で演算処理される過程を含むことが
特徴である。
「発明の効果」 本発明によれば、半導体素子内のホットエレクトロン
の微弱発光により半導体デバイスの評価を行う装置にお
いて、半導体デバイスの駆動タイミングに同期させて必
要な画像信号のみを取り出す事ができるため、雑音を切
り捨て、S/N比が改善された半導体デバイスの評価装置
を実現する事ができる。
の微弱発光により半導体デバイスの評価を行う装置にお
いて、半導体デバイスの駆動タイミングに同期させて必
要な画像信号のみを取り出す事ができるため、雑音を切
り捨て、S/N比が改善された半導体デバイスの評価装置
を実現する事ができる。
第１図は、本発明による発光による半導体デバイスの評
価装置の一実施例を示すブロック図、第２図は従来装置
のブロック図である。 （10）……被測定半導体デバイス、（11）……検査台、
（12）……光学手段、（13）……撮像手段、（14）……
A/D変換装置、（15）……画像処理装置、（17）……表
示装置、（18）……出力装置、（24）……時間的情報演
算装置、（25）……照明光学手段。
価装置の一実施例を示すブロック図、第２図は従来装置
のブロック図である。 （10）……被測定半導体デバイス、（11）……検査台、
（12）……光学手段、（13）……撮像手段、（14）……
A/D変換装置、（15）……画像処理装置、（17）……表
示装置、（18）……出力装置、（24）……時間的情報演
算装置、（25）……照明光学手段。
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−70536（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−96241（ＪＰ，Ａ) 特開 昭53−39179（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−273088（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−88381（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−119541（ＪＰ，Ａ) 米国特許4680635（ＵＳ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) G01R 31/26 - 31/27 H01L 21/66 G01N 21/64 G01N 21/66
Claims (1)
- 【請求項１】通電された被測定半導体デバイスの微弱発
光を光学手段により集光し、この集光した光に基づき撮
像手段により微弱光２次元パターンを撮像し、この微弱
光２次元パターン情報を画像処理装置により処理して蓄
積装置に蓄積し、前記画像処理装置の演算結果を表示装
置で２次元的に表示するようにしたものにおいて、 前記撮像手段はA/D変換装置を介して前記画像処理装置
に結合され、前記光学手段で集光した光を光子としてと
らえ光子計数により微弱光２次元パターンを撮像するも
のからなり、 前記画像処理装置は、被測定半導体デバイスを駆動する
ロジックタイムチャートとの相関をとるように同期タイ
ミング情報を取り込む時間的情報演算装置に結合され、
この時間的情報演算装置により画像信号の取得のタイミ
ングが制御されると共に、前記微弱光２次元パターンと
別途取り込んだ前記被測定半導体デバイスの通常の光学
像とを前記表示装置で重ねて表示することを特徴とする
発光による半導体デバイスの評価装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63180938A JP2983022B2 (ja) | 1988-07-20 | 1988-07-20 | 発光によるデバイスおよびその材料の評価装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63180938A JP2983022B2 (ja) | 1988-07-20 | 1988-07-20 | 発光によるデバイスおよびその材料の評価装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0231175A JPH0231175A (ja) | 1990-02-01 |
| JP2983022B2 true JP2983022B2 (ja) | 1999-11-29 |
Family
ID=16091903
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63180938A Expired - Lifetime JP2983022B2 (ja) | 1988-07-20 | 1988-07-20 | 発光によるデバイスおよびその材料の評価装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2983022B2 (ja) |
Families Citing this family (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2623017B1 (fr) * | 1987-11-09 | 1990-03-23 | Clarisse Christian | Dispositif a semiconducteur organique a base de phtalocyanine |
| US5136373A (en) * | 1989-06-22 | 1992-08-04 | Hamamatsu Photonics K. K. | Image processing apparatus |
| JPH08297091A (ja) * | 1995-04-26 | 1996-11-12 | Kansai Tec:Kk | 物体表面の付着物質量の測定方法及び測定装置 |
| US6650768B1 (en) | 1998-02-19 | 2003-11-18 | International Business Machines Corporation | Using time resolved light emission from VLSI circuit devices for navigation on complex systems |
| DE10196101T1 (de) * | 2000-04-21 | 2003-04-03 | Advantest Corp | Verfahren und Vorrichtung zum Prüfen von Schaltungen |
| HUE036690T2 (hu) * | 2005-10-11 | 2018-07-30 | Bt Imaging Pty Ltd | Eljárás és rendszer közvetett sávhézag (bandgap) félvezetõ szerkezet felügyeletére |
| JP4153021B1 (ja) | 2007-10-22 | 2008-09-17 | 日清紡績株式会社 | 太陽電池の検査装置 |
| JP2009216392A (ja) * | 2008-03-06 | 2009-09-24 | National Institute Of Advanced Industrial & Technology | スペクトルイメージング分光装置を用いたエレクトロルミネッセンス素子の３次元発光中心分布の解析方法 |
| JP4235685B1 (ja) | 2008-07-01 | 2009-03-11 | 日清紡績株式会社 | 太陽電池の検査装置及び太陽電池の欠陥判定方法 |
| JP2013257202A (ja) * | 2012-06-12 | 2013-12-26 | Hamamatsu Photonics Kk | 集積回路の動作解析方法、および集積回路の動作解析装置 |
| CN108872375A (zh) * | 2018-05-08 | 2018-11-23 | 北京盈和瑞环境科技股份有限公司 | 搪瓷板表面缺陷点的检测方法及装置 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4680635A (en) | 1986-04-01 | 1987-07-14 | Intel Corporation | Emission microscope |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5796241A (en) * | 1980-12-08 | 1982-06-15 | Fujitsu Ltd | Method and device for measuring density of impurity in semiconductor |
| JPS6370536A (ja) * | 1986-09-12 | 1988-03-30 | Nec Corp | 結晶評価装置 |
-
1988
- 1988-07-20 JP JP63180938A patent/JP2983022B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4680635A (en) | 1986-04-01 | 1987-07-14 | Intel Corporation | Emission microscope |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0231175A (ja) | 1990-02-01 |
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