JP3698904B2

JP3698904B2 - 半導体評価方法及び欠陥位置特定装置

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Publication number: JP3698904B2
Application number: JP00427599A
Authority: JP
Inventors: 亙清水
Original assignee: Oki Electric Industry Co Ltd
Current assignee: Oki Electric Industry Co Ltd
Priority date: 1999-01-11
Filing date: 1999-01-11
Publication date: 2005-09-21
Anticipated expiration: 2019-01-11
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Description

【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。
【０００２】
【従来技術の説明】
近年，大規模集積回路（ＬａｒｇｅＳｃａｌｅＩｎｔｅｇｒａｔｅｄｃｉｒｃｕｉｔ；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。
【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。
【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（ＴｅｓｔＥｌｅｍｅｎｔＧｒｏｕｐ；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。
【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１０００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。
【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。
【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ＴＥＧ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。
【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（ＯｐｔｉｃａｌＢｅａｍＩｎｄｕｃｅｄＣｕｒｒｅｎｔ：以下，「ＯＢＩＣ」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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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（ＳｃａｎｎｉｎｇＥｌｅｃｔｒｏｎＭｉｃｒｏｓｃｏｐｅ；ＳＥＭ）や透過型電子顕微鏡（ＴｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎＥｌｅｃｔｒｏｎＭｉｃｒｏｓｃｏｐｅ；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。
【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。
【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。
【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。
【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（ＳｃａｎｎｉｎｇＩｏｎＭｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）等で観察するといった方法が多用されてきた。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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ｐｉｎ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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【００４３】
本実施の形態にかかる欠陥位置特定工程１２０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ＯＢＩＣ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。
【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。
【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ＯＢＩＣ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。
【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。
【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，ＯＢＩＣ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，ＯＢＩＣ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１２０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。
【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。
【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。ＯＢＩＣ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。
【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。
【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ＯＢＩＣ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。
【００５２】
図３（ａ）には，第１のＯＢＩＣ工程１２２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ＯＢＩＣ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。
【００５３】
図３（ｂ）には，第１のＯＢＩＣ工程１２２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ｄ１−ｄ２線上に存在するものとする。
【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ｂ１に照射されている場合には，レーザ光Ｐ１がｄ１−ｄ２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。
【００５５】
図３（ｄ）には，第１のＯＢＩＣ工程１２２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。
【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。
【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ＯＢＩＣ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。
【００５８】
図４（ａ）には，第２のＯＢＩＣ工程１２４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。
【００５９】
図４（ｂ）には，第２のＯＢＩＣ工程１２４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。
【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Ｐ２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。
【００６１】
図４（ｄ）には，第２のＯＢＩＣ工程１２４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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【図面の簡単な説明】
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【符号の説明】
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
１２２，１２４ＯＢＩＣ工程
１２６解析工程
Ｐ，Ｐ１，Ｐ２レーザ光

Claims

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のレーザ光を前記半導体層に照射して，前記第１のレーザ光の照射位置と前記半導体層に生じる光誘起電流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のレーザ光に対し所定の傾きを成す第２のレーザ光を前記半導体層に照射して，前記第２のレーザ光の照射位置と前記半導体層に生じる光誘起電流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。
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。
前記第１のレーザ光の照射位置の群と前記第２のレーザ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。
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。
前記第１のレーザ光又は前記第２のレーザ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。
前記半導体層には前記光誘起電流を引出すための電極が設けられていることを特徴とする，請求項１に記載の半導体評価方法。
前記半導体層は，半導体基板と該半導体基板上に形成された拡散層とから構成され，
前記半導体基板および前記拡散層には前記光誘起電流を引出すための電極がそれぞれ設けられていることを特徴とする，請求項１に記載の半導体評価方法。
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のレーザ光を照射する第１のレーザ光照射機能と，照射位置を移動させながら前記半導体層に前記第１のレーザ光に対し所定の傾きを成す第２のレーザ光を照射する第２のレーザ光照射機能と，前記半導体層に生じる光誘起電流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。