JP5810731B2 - 半導体装置及び検査方法 - Google Patents
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Description
図1は半導体装置の一例を示す図である。図1には、半導体装置の一例の要部断面を模式的に図示している。
第0層の半導体素子110は、トランジスタ等の回路素子(図示せず)が形成された、シリコン(Si)等の半導体基板120を有している。半導体基板120上には、多層配線121が設けられている。多層配線121は、半導体基板120に形成された回路素子に接続されるプラグ(図示せず)等が形成された酸化シリコン(SiO)膜122、並びに、配線及び配線間を接続するビアを含む導電パターン123が内部に形成された絶縁膜124を含んでいる。多層配線121上には、導電パターン123に接続されたパッド125が形成されたSiO膜126が形成されている。導電パターン123及びパッド125には、例えば、銅(Cu)が用いられる。
第1層の半導体素子111は、第0層の半導体素子110上に、接着層128を介して接着されている。第1層の半導体素子111のパッド125直下には、多層配線121、半導体基板120、及び接着層128を貫通するTSV129が設けられている。このTSV129は、第0層の半導体素子110のパッド125に接続されている。TSV129には、例えば、Cuが用いられる。
図2及び図3はTSVで生じる不良の例を説明する図である。
図4はOBIRCH法の説明図である。
OBIRCH法では、試料1000の導電部1001に定電圧を印加し、定電圧を印加した導電部1001に、エネルギービーム1002(例えばレーザ)を走査しながら照射する。その照射によって発生する熱に起因して試料1000から出力される信号の変化、例えば当該導電部1001に流れる電流の変化を検出する。そして、その検出された電流に基づき、その電流の変化を明暗のコントラスト像として取得する。取得された画像内のコントラストの異常箇所から導電部1001の不良箇所を特定する。
図5及び図6は検査の一例を説明する図である。
図7は第1の実施の形態に係る半導体装置の一例を示す図である。図7(A)は半導体装置の要部断面模式図、図7(B)は半導体装置のパッド及びTSVの部分の斜視模式図である。
図8〜図10は第1の実施の形態に係る半導体装置の検査方法の一例を示す図である。
また、上記の例では、第0層の半導体素子110上に、第1層〜第3層として3つの半導体素子111,112,113を順に積層した半導体装置100Aを例示したが、層数はこれに限定されるものではない。最下層の半導体素子上に複数の半導体素子が積層され、これらの半導体素子が各々のTSV及びその上のパッドを介して互いに接続された半導体装置であれば、各半導体素子のパッドに、レーザを照射する層側から見て重ならない部分を設ける上記手法が適用できる。
この第2の実施の形態では、最下層(第0層)の半導体素子上に、5つの半導体素子が順に積層された半導体装置を例にして説明する。積層される各半導体素子は、それぞれ1つのパッドに複数のTSVが接続された構造を有する。
即ち、第3層のパッド125cには、開口部160eからはみ出した部分に、レーザ照射が行われる。このとき得られる画像142には、不良箇所141(リーク箇所)のあるTSV129cの近傍に、パッド125cから広がるコントラスト異常が現れるようになる(図16(C)及び図17)。このコントラスト異常は、第3層のパッド125cから広がり、パッド125cに隣接する第2層のパッド125bの上、第4層のパッド125dの下に現れるようになる(図17)。このことから、コントラスト異常が、第3層の不良箇所141に起因するもので、いずれのTSV129cの不良箇所141に起因するものであるのかを判別することができる。
図18は検査装置の一例を示す図である。
照射部201は、半導体装置100A,100B等の検査対象300に対し、レーザ等のエネルギービームを照射する。
検出部203は、照射部201によってエネルギービームが照射された検査対象300から出力される信号(電流、電圧、電磁波等)を検出する。
画像生成部205は、検出部203によって検出され、記憶部204によって記憶された信号のデータを用いて、検査対象300の、エネルギービームが照射された領域についての画像(コントラスト像等)を生成する。尚、画像生成部205によって生成された画像のデータは、記憶部204に記憶されてもよい。
判定部207は、画像生成部205によって生成された画像に基づき、検査対象300の、エネルギービームが照射された領域について、不良箇所の有無を判定する。例えば、判定部207は、画像生成部205によって生成されたコントラスト像から、予め設定された閾値以上或いは閾値以下のコントラストを示す箇所(コントラスト異常箇所)を抽出し、その抽出した箇所を不良箇所と判定する。或いは、判定部207は、予め取得され、記憶部204に記憶された、不良箇所を含まないコントラスト像と、画像生成部205によって生成されたコントラスト像との比較を行い、コントラスト異常箇所を抽出し、その抽出した箇所を不良箇所と判定する。尚、コントラスト像の比較は、例えば、2つのコントラスト像(画像のデータ)の差分を求めることで行うことができる。
このような構成を有する検査装置200を用いて、上記のような半導体装置100A,100Bの検査を実施することができる。
(付記1) 第1半導体素子と、
前記第1半導体素子の上方に配設された第2半導体素子と、
を含み、
前記第1半導体素子は、第1ビアと、該第1ビア上に配設された第1パッドとを備え、
前記第2半導体素子は、前記第1ビア及び前記第1パッドの上方に配設された第2ビアと、該第2ビア上に配設された第2パッドとを備え、
前記第1パッドが、前記第2半導体素子側から見て、前記第2パッドからはみ出すことを特徴とする半導体装置。
(付記3) 前記第2パッドが開口部を有し、
前記第2半導体素子側から見て、前記第1パッドが前記開口部内にはみ出すことを特徴とする付記1に記載の半導体装置。
前記第2ビアは、前記第2半導体素子を貫通することを特徴とする付記1乃至3のいずれかに記載の半導体装置。
前記第2ビアは、前記第1パッドに接続されることを特徴とする付記1乃至4のいずれかに記載の半導体装置。
前記第1半導体素子の上方に配設された第2半導体素子と、
を含み、
前記第1半導体素子は、第1ビアと、該第1ビア上に配設された第1パッドとを備え、
前記第2半導体素子は、前記第1ビア及び前記第1パッドの上方に配設された第2ビアと、該第2ビア上に配設された第2パッドとを備え、
前記第1パッドが、前記第2半導体素子側から見て、前記第2パッドからはみ出す半導体装置の検査方法であって、
前記第2パッドからはみ出す前記第1パッドに、前記第2半導体素子側からエネルギービームを照射する工程と、
前記第1パッドに前記エネルギービームを照射したときに前記半導体装置から出力される信号を検出する工程と、
を含むことを特徴とする検査方法。
110,111,112,113,114,115 半導体素子
120 半導体基板
121 多層配線
122,126 SiO膜
123 導電パターン
124 絶縁膜
125,125a,125b,125c,125d,125e パッド
127 保護膜
128 接着層
128a オーバーエッチング
129,129a,129b,129c,129d,129e TSV
129m 材料
130 開口部
131 バリアメタル膜
140 レーザ
141 不良箇所
142 画像
150a,150b,150c,160a,160b,160c,160d,160e 開口部
170 枠
200 検査装置
201 照射部
202 走査部
203 検出部
204 記憶部
205 画像生成部
206 表示部
207 判定部
208 制御部
300 検査対象
1000 試料
1001 導電部
1002 エネルギービーム
Claims (6)
- 第1半導体素子と、
前記第1半導体素子の上方に配設された第2半導体素子と、
前記第2半導体素子の上方に配設された第3半導体素子と、
を含み、
前記第1半導体素子は、第1ビアと、該第1ビア上に配設された第1パッドとを備え、
前記第2半導体素子は、前記第1ビア及び前記第1パッドの上方に配設された第2ビアと、該第2ビア上に配設された第2パッドとを備え、
前記第3半導体素子は、前記第2ビア及び前記第2パッドの上方に配設された第3ビアと、該第3ビア上に配設された第3パッドとを備え、
前記第1ビア、前記第2ビア及び前記第3ビアが互いに対応する位置に配設され、
前記第3半導体素子側から見て、前記第2パッドが前記第3パッドからはみ出し、前記第1パッドが前記第3パッド及び前記第2パッドからはみ出すことを特徴とする半導体装置。 - 前記第3半導体素子側から見て、前記第2パッドが前記第3パッドの側方にはみ出し、前記第1パッドが前記第3パッドの側方及び前記第2パッドの側方にはみ出すことを特徴とする請求項1に記載の半導体装置。
- 前記第3パッドが第1開口部を有し、
前記第2パッドが、前記第3半導体素子側から見て、前記第1開口部内に前記第2パッドの一部がはみ出すように設けられた第2開口部を有し、
前記第3半導体素子側から見て、前記第1パッドが前記第1開口部内及び前記第2開口部内にはみ出すことを特徴とする請求項1に記載の半導体装置。 - 第1半導体素子と、
前記第1半導体素子の上方に配設された第2半導体素子と、
前記第2半導体素子の上方に配設された第3半導体素子と、
を含み、
前記第1半導体素子は、第1ビアと、該第1ビア上に配設された第1パッドとを備え、
前記第2半導体素子は、前記第1ビア及び前記第1パッドの上方に配設された第2ビアと、該第2ビア上に配設された第2パッドとを備え、
前記第3半導体素子は、前記第2ビア及び前記第2パッドの上方に配設された第3ビアと、該第3ビア上に配設された第3パッドとを備え、
前記第1ビア、前記第2ビア及び前記第3ビアが互いに対応する位置に配設され、
前記第3半導体素子側から見て、前記第2パッドが前記第3パッドからはみ出し、前記第1パッドが前記第3パッド及び前記第2パッドからはみ出す半導体装置の検査方法であって、
前記第3パッドからはみ出す前記第2パッドに、前記第3半導体素子側から第1エネルギービームを照射する工程と、
前記第2パッドに前記第1エネルギービームを照射したときに前記半導体装置から出力される第1信号を検出する工程と、
前記第3パッド及び前記第2パッドからはみ出す前記第1パッドに、前記第3半導体素子側から第2エネルギービームを照射する工程と、
前記第1パッドに前記第2エネルギービームを照射したときに前記半導体装置から出力される第2信号を検出する工程と、
を含むことを特徴とする検査方法。 - 前記第1信号を検出する工程は、前記第2パッドに前記第1エネルギービームを照射したときに前記第2パッドと前記第2ビアに流れる第1電流を検出する工程を含み、
前記第2信号を検出する工程は、前記第1パッドに前記第2エネルギービームを照射したときに前記第1パッドと前記第1ビアに流れる第2電流を検出する工程を含むことを特徴とする請求項4に記載の検査方法。 - 検出された前記第1信号及び第2信号に基づいて、前記半導体装置の前記第1パッド、前記第2パッド及び前記第3パッドを含む画像を生成する工程を更に含むことを特徴とする請求項4又は5に記載の検査方法。
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