JPH04312942A - Obic電流検出方法 - Google Patents
Obic電流検出方法Info
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- JPH04312942A JPH04312942A JP6023691A JP6023691A JPH04312942A JP H04312942 A JPH04312942 A JP H04312942A JP 6023691 A JP6023691 A JP 6023691A JP 6023691 A JP6023691 A JP 6023691A JP H04312942 A JPH04312942 A JP H04312942A
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- Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体デバイスの試験
故障解析技術、特にOBIC(Optical Bea
mInduced Conductivity)電流検
出方法に関するものである。
故障解析技術、特にOBIC(Optical Bea
mInduced Conductivity)電流検
出方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】半導体デバイスの製造工程中および製造
完了後の各種試験によって、不良と判定された製品の不
良解析を実施することは、製造歩留り,品質の向上を図
るうえで必須である。この不良解析の一般的な手順は次
の通りである。まず、電気的解析により不良発生の原因
となる半導体チップ上のポイントを見つける。次に、エ
ッチングによる配線金属,層間絶縁膜等の除去や、集束
イオンビ−ムによる断面開孔を行い、この不良発生の原
因となるポイントの電子顕微鏡観察等を行う。これによ
り、不良発生の原因を見つけ出す。ここで、最近の複雑
化,高密度化された半導体デバイスでは、特に最初のス
テップである電気的解析による不良発生の原因箇所の発
見が重要となる。この電気的解析には種々の手法がある
が、本発明は、半導体デバイス中の電圧印加されたpn
接合部にレ−ザビ−ムを照射することで発生する光励起
電流を測定し、接合欠陥等を発見する手法、いわゆるO
BIC法に関するものである。
完了後の各種試験によって、不良と判定された製品の不
良解析を実施することは、製造歩留り,品質の向上を図
るうえで必須である。この不良解析の一般的な手順は次
の通りである。まず、電気的解析により不良発生の原因
となる半導体チップ上のポイントを見つける。次に、エ
ッチングによる配線金属,層間絶縁膜等の除去や、集束
イオンビ−ムによる断面開孔を行い、この不良発生の原
因となるポイントの電子顕微鏡観察等を行う。これによ
り、不良発生の原因を見つけ出す。ここで、最近の複雑
化,高密度化された半導体デバイスでは、特に最初のス
テップである電気的解析による不良発生の原因箇所の発
見が重要となる。この電気的解析には種々の手法がある
が、本発明は、半導体デバイス中の電圧印加されたpn
接合部にレ−ザビ−ムを照射することで発生する光励起
電流を測定し、接合欠陥等を発見する手法、いわゆるO
BIC法に関するものである。
【0003】図4は従来のOBIC電流計7の結線方法
をCMOSインバ−タの例を用いてチップの断面構造に
より示したものである。また、ここではチップ裏面から
赤外線レ−ザビ−ム10を照射した場合を示している。
をCMOSインバ−タの例を用いてチップの断面構造に
より示したものである。また、ここではチップ裏面から
赤外線レ−ザビ−ム10を照射した場合を示している。
【0004】次に、図4のCMOSインバ−タの動作に
ついて説明し、続いてOBIC電流の発生原理について
述べる。図4において、CMOSインバ−タは、nチャ
ネルのMISトランジスタとpチャネルのMISトラン
ジスタからなる。nチャネルMISトランジスタは、p
型半導体基板1表面上に形成されたLOCOS法による
酸化分離膜2で囲まれる領域内に設けられたドレイン電
極のn型不純物拡散層3a,ソ−ス電極のn型不純物拡
散層3bと、両者間のp型半導体基板1上にゲ−ト誘電
体膜9を介して接続されたゲ−ト電極5aにより構成さ
れる。さらに、p型半導体基板1上に島状に形成された
n型ウエル1a上のドレイン電極のp型不純物拡散層4
b,ソ−ス電極のp型不純物拡散層4cと両者間のn型
ウエル1a上にゲ−ト誘電体膜9を介して接続されたゲ
−ト電極5bより構成される。ゲ−ト電極5aと5bお
よびn型不純物拡散槽3aとp型不純物拡散層4cとは
それぞれ接続され、入力端子Vinと出力端子Vout
としている。p型半導体基板1はp型不純物拡散層3c
を介して接地され、これにソ−ス電極のn型不純物拡散
層3bも接続している。一方、n型ウエル1aは、n型
不純物拡散層4aを介して電源6に接続され、これにド
レイン電極のp型不純物拡散層4bも接続されている。 ここで、入力端子Vinに負の電圧が印加された場合、
pチャネルMISトランジスタがONし、出力端子Vo
ut に電源電圧が現れる。nチャネルMISトランジ
スタはOFF状態である。したがって、この状態におい
ては、n型不純物拡散層3a−p型半導体基板1間の接
合は逆バイアスされ電界が生じる。図4に示すように、
この接合部にp型半導体基板1のバンドギャップのエネ
ルギ−より高いエネルギ−の赤外線レ−ザビ−ム10を
照射すると、これにより発生した電子11,正孔12対
が分極し、正孔12が基板電流となって設置されたp型
不純物拡散層3cに向かって流れ出す。なお、図4の例
に示した赤外線レ−ザビ−ム10は、一般にp型半導体
基板1の材料に用いられているいシリコンを透過するた
め、赤外線レ−ザビ−ム10をチップの裏面から照射し
ている。この基板電流がいわゆるOBIC電流であって
、図4に示すように、OBIC電流計7を接続すること
によって検出することができる。このOBIC電流の検
出により、非測定部の接合部が逆バイアスされているか
どうか、すなわち、ロジックが“H”であるか“L”で
あるか、さらにはOBIC電流値の微妙な変化を測定す
ることで接合欠陥の有無を判断することができる。
ついて説明し、続いてOBIC電流の発生原理について
述べる。図4において、CMOSインバ−タは、nチャ
ネルのMISトランジスタとpチャネルのMISトラン
ジスタからなる。nチャネルMISトランジスタは、p
型半導体基板1表面上に形成されたLOCOS法による
酸化分離膜2で囲まれる領域内に設けられたドレイン電
極のn型不純物拡散層3a,ソ−ス電極のn型不純物拡
散層3bと、両者間のp型半導体基板1上にゲ−ト誘電
体膜9を介して接続されたゲ−ト電極5aにより構成さ
れる。さらに、p型半導体基板1上に島状に形成された
n型ウエル1a上のドレイン電極のp型不純物拡散層4
b,ソ−ス電極のp型不純物拡散層4cと両者間のn型
ウエル1a上にゲ−ト誘電体膜9を介して接続されたゲ
−ト電極5bより構成される。ゲ−ト電極5aと5bお
よびn型不純物拡散槽3aとp型不純物拡散層4cとは
それぞれ接続され、入力端子Vinと出力端子Vout
としている。p型半導体基板1はp型不純物拡散層3c
を介して接地され、これにソ−ス電極のn型不純物拡散
層3bも接続している。一方、n型ウエル1aは、n型
不純物拡散層4aを介して電源6に接続され、これにド
レイン電極のp型不純物拡散層4bも接続されている。 ここで、入力端子Vinに負の電圧が印加された場合、
pチャネルMISトランジスタがONし、出力端子Vo
ut に電源電圧が現れる。nチャネルMISトランジ
スタはOFF状態である。したがって、この状態におい
ては、n型不純物拡散層3a−p型半導体基板1間の接
合は逆バイアスされ電界が生じる。図4に示すように、
この接合部にp型半導体基板1のバンドギャップのエネ
ルギ−より高いエネルギ−の赤外線レ−ザビ−ム10を
照射すると、これにより発生した電子11,正孔12対
が分極し、正孔12が基板電流となって設置されたp型
不純物拡散層3cに向かって流れ出す。なお、図4の例
に示した赤外線レ−ザビ−ム10は、一般にp型半導体
基板1の材料に用いられているいシリコンを透過するた
め、赤外線レ−ザビ−ム10をチップの裏面から照射し
ている。この基板電流がいわゆるOBIC電流であって
、図4に示すように、OBIC電流計7を接続すること
によって検出することができる。このOBIC電流の検
出により、非測定部の接合部が逆バイアスされているか
どうか、すなわち、ロジックが“H”であるか“L”で
あるか、さらにはOBIC電流値の微妙な変化を測定す
ることで接合欠陥の有無を判断することができる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】従来のOBIC電流の
測定では、図4に示すように、OBIC電流計7を接続
していたため、p型半導体基板1の基板抵抗13によっ
て正孔12による基板電流が充分に流れないことがあり
、したがって、充分なOBIC電流を検出できないこと
があった。
測定では、図4に示すように、OBIC電流計7を接続
していたため、p型半導体基板1の基板抵抗13によっ
て正孔12による基板電流が充分に流れないことがあり
、したがって、充分なOBIC電流を検出できないこと
があった。
【0006】本発明は、上記のような問題点を解決する
ためになされたもので、基板抵抗の影響を少なくし、充
分なOBIC電流を得ることができる電流検出方法を提
供することを目的とする。
ためになされたもので、基板抵抗の影響を少なくし、充
分なOBIC電流を得ることができる電流検出方法を提
供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明に係るOBIC電
流の検出方法は、レ−ザビ−ムを照射しない際の半導体
基板の電位よりも高電位もしくは低電位の可変電位を半
導体基板に印加して、この半導体基板に流れる基板電流
を検出するようにするとともに、レ−ザビ−ムを照射し
ない際の可変電位印加による基板電流に対してレ−ザビ
−ムによるOBIC電流の割合が最大になるように可変
電位の値を制御するようにしたものである。
流の検出方法は、レ−ザビ−ムを照射しない際の半導体
基板の電位よりも高電位もしくは低電位の可変電位を半
導体基板に印加して、この半導体基板に流れる基板電流
を検出するようにするとともに、レ−ザビ−ムを照射し
ない際の可変電位印加による基板電流に対してレ−ザビ
−ムによるOBIC電流の割合が最大になるように可変
電位の値を制御するようにしたものである。
【0008】
【作用】本発明におけるOBIC電流検出方法は、半導
体基板への可変電位の印加により基板抵抗の影響が少な
くなるような充分なOBIC電流が流れる回路環境が作
れるとともに、レ−ザビ−ムを照射しない際の可変電位
印加による基板電流に対して、レ−ザビ−ムによるOB
IC電流の割合が最大になるように可変電位の値を制御
するようにしたので、基板電流中のOBIC電流成分を
より効果的に抽出する条件を得ることができる。
体基板への可変電位の印加により基板抵抗の影響が少な
くなるような充分なOBIC電流が流れる回路環境が作
れるとともに、レ−ザビ−ムを照射しない際の可変電位
印加による基板電流に対して、レ−ザビ−ムによるOB
IC電流の割合が最大になるように可変電位の値を制御
するようにしたので、基板電流中のOBIC電流成分を
より効果的に抽出する条件を得ることができる。
【0009】
【実施例】(実施例1)図1は前記従来技術で示したC
MOSインバ−タと同一のチップ断面構造を示した図で
、動作も全く同一である。電位状態も従来技術で示した
状態と同一としており、n型不純物拡散層3a−p型半
導体基板1間の接合は逆バイアスされ電界が生じている
。
MOSインバ−タと同一のチップ断面構造を示した図で
、動作も全く同一である。電位状態も従来技術で示した
状態と同一としており、n型不純物拡散層3a−p型半
導体基板1間の接合は逆バイアスされ電界が生じている
。
【0010】本発明の一実施例を示す図1では、可変電
位は可変バックバイアス電源8によりOBIC電流計7
を介してp型半導体基板1に与えられている。n型不純
物拡散層3aの接合部に赤外線レ−ザビ−ム10を照射
すると、正孔12によるOBIC電流が基板電流として
流れるが、ここで可変電位を変化させながらこの基板電
流を見ていくと、図3に示すグラフのようになると考え
られる。同図において、VBBは可変バックバイアス電
源8による可変電位、IOBICはOBIC電流、Is
ub は可変電位(VBB)印加により本来の基板電位
とVBBの電位差のため基板抵抗13により流れる電流
である。すなわち、OBIC電流計7で測定される基板
電流は、目的とする光励起によるIOBICの他にVB
BによるIsub の2つの電流成分を含む。
位は可変バックバイアス電源8によりOBIC電流計7
を介してp型半導体基板1に与えられている。n型不純
物拡散層3aの接合部に赤外線レ−ザビ−ム10を照射
すると、正孔12によるOBIC電流が基板電流として
流れるが、ここで可変電位を変化させながらこの基板電
流を見ていくと、図3に示すグラフのようになると考え
られる。同図において、VBBは可変バックバイアス電
源8による可変電位、IOBICはOBIC電流、Is
ub は可変電位(VBB)印加により本来の基板電位
とVBBの電位差のため基板抵抗13により流れる電流
である。すなわち、OBIC電流計7で測定される基板
電流は、目的とする光励起によるIOBICの他にVB
BによるIsub の2つの電流成分を含む。
【0011】図3において、Isub は、VBBの増
加に伴って上昇していく。しかし、IOBICは同図に
示すように、最初のVBBの増加に伴って上昇していく
が、ある値からその変化が小さくなると考えられる。す
なわち、接合部の空乏層は電圧(ここではVBBとなる
)の2乗に比例して、この場合、p型半導体基板1の深
い方向に伸びていくが、空乏層中の電界は、最初電圧の
上昇に伴ってp型半導体基板1表面の領域が高電界とな
るが、さらに電圧を増加させても、この高電界領域が深
い層まで伸びるのみで、p型半導体基板1表面の電界強
度はさほど変化しない。赤外線レ−ザビ−ム10は、P
型半導体基板1の表面部分に焦点が合わせられており、
基板の深い層では、レ−ザ強度が光励起するための臨界
強度に達していないと考えられる。したがって、光励起
電流(OBIC電流)は、p型半導体基板1表面の電界
強度のみで決まり、図3に示すような特性になると考え
られる。
加に伴って上昇していく。しかし、IOBICは同図に
示すように、最初のVBBの増加に伴って上昇していく
が、ある値からその変化が小さくなると考えられる。す
なわち、接合部の空乏層は電圧(ここではVBBとなる
)の2乗に比例して、この場合、p型半導体基板1の深
い方向に伸びていくが、空乏層中の電界は、最初電圧の
上昇に伴ってp型半導体基板1表面の領域が高電界とな
るが、さらに電圧を増加させても、この高電界領域が深
い層まで伸びるのみで、p型半導体基板1表面の電界強
度はさほど変化しない。赤外線レ−ザビ−ム10は、P
型半導体基板1の表面部分に焦点が合わせられており、
基板の深い層では、レ−ザ強度が光励起するための臨界
強度に達していないと考えられる。したがって、光励起
電流(OBIC電流)は、p型半導体基板1表面の電界
強度のみで決まり、図3に示すような特性になると考え
られる。
【0012】以上のようなIsub とIOBICの特
性から、総基板電流に対するOBIC電流の割合、すな
わちIOBIC/(Isub +IOBIC)は、同図
に示すような上に凸の曲線となり、図中のA点のVBB
の値が最もOBIC電流を検出するに適した条件となる
。したがって、このA点の値になるように、図1に示し
た可変バックバイアス電源8を制御してやればよい。
性から、総基板電流に対するOBIC電流の割合、すな
わちIOBIC/(Isub +IOBIC)は、同図
に示すような上に凸の曲線となり、図中のA点のVBB
の値が最もOBIC電流を検出するに適した条件となる
。したがって、このA点の値になるように、図1に示し
た可変バックバイアス電源8を制御してやればよい。
【0013】(実施例2)図2は本発明の他の実施例を
示した図で、可変電位の半導体基板への外部からの印加
方法が図1と異なっている。すなわち、可変バックバイ
アス電源8は、OBIC電流計7を介して基板電圧出力
端子のp型不純物拡散層3dに接続されている。基板電
圧出力端子のp型不純物拡散層3dの部分を除く、他の
部分のチップの断面構造,動作,電位状態は、前記図1
の実施例1と同一である。この場合も、可変バックバイ
アス電源8を最適化してやることにより、実施例1と同
様の効果を得ることができる。
示した図で、可変電位の半導体基板への外部からの印加
方法が図1と異なっている。すなわち、可変バックバイ
アス電源8は、OBIC電流計7を介して基板電圧出力
端子のp型不純物拡散層3dに接続されている。基板電
圧出力端子のp型不純物拡散層3dの部分を除く、他の
部分のチップの断面構造,動作,電位状態は、前記図1
の実施例1と同一である。この場合も、可変バックバイ
アス電源8を最適化してやることにより、実施例1と同
様の効果を得ることができる。
【0014】(実施例3)図1,図2に示した実施例1
,2では、p型半導体基板1の場合について示したが、
n型半導体基板であってもよく、可変バックバイアス電
源8を負の電圧電源から正の電圧電源に変えてやればよ
く、全く同一の効果を奏する。
,2では、p型半導体基板1の場合について示したが、
n型半導体基板であってもよく、可変バックバイアス電
源8を負の電圧電源から正の電圧電源に変えてやればよ
く、全く同一の効果を奏する。
【0015】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
半導体基板に外部から可変電位を印加し、この可変電圧
の値を最適化することにより、基板抵抗の影響が少なく
なるような充分なOBIC電流を流すことができるとと
もに、基板電流中のOBIC電流成分をより効果的に抽
出する条件を得ることができる。
半導体基板に外部から可変電位を印加し、この可変電圧
の値を最適化することにより、基板抵抗の影響が少なく
なるような充分なOBIC電流を流すことができるとと
もに、基板電流中のOBIC電流成分をより効果的に抽
出する条件を得ることができる。
【図1】本発明の一実施例を示すチップ断面構造を示す
図である。
図である。
【図2】本発明の他の実施例を示すチップ断面構造を示
す図である。
す図である。
【図3】本発明を説明するための特性図である。
【図4】従来の例を示すチップ断面構造図である。
1 p型半導体基板
1a n型ウエル
2 酸化分離膜
3a n型不純物拡散層
3b n型不純物拡散層
3c p型不純物拡散層
3d p型不純物拡散層
4a n型不純物拡散層
4b p型不純物拡散層
4c p型不純物拡散層
5a ゲ−ト電極
5b ゲ−ト電極
6 電源
7 OBIC電流計
8 可変バックバイアス電源
9 ゲ−ト誘電体膜
10 赤外線レ−ザビ−ム
11 電子
12 正孔
13 基板抵抗
Claims (1)
- 【請求項1】半導体デバイスを構成する半導体材料のバ
ンドギャップエネルギ−より高いエネルギ−のレ−ザビ
−ムを、前記半導体デバイスに照射することにより、前
記半導体デバイス中の電界印加されたpn接合部に発生
する光励起電流を測定する方法において、前記半導体デ
バイスに前記レ−ザビ−ムを照射しない状態時の半導体
基板の電位よりも高電位、もしくは低電位の可変電位を
前記半導体基板に印加し、この可変電位を前記半導体デ
バイスに前記レ−ザビ−ムを照射しない際の前記基板電
流に対する前記レ−ザビ−ムによる前記光励起電流の割
合が最大になるよう制御して前記半導体基板に流れる基
板電流を検出することを特徴とするOBIC電流検出方
法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP6023691A JPH04312942A (ja) | 1991-03-25 | 1991-03-25 | Obic電流検出方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP6023691A JPH04312942A (ja) | 1991-03-25 | 1991-03-25 | Obic電流検出方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH04312942A true JPH04312942A (ja) | 1992-11-04 |
Family
ID=13136336
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP6023691A Pending JPH04312942A (ja) | 1991-03-25 | 1991-03-25 | Obic電流検出方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH04312942A (ja) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6444895B1 (en) | 1998-09-28 | 2002-09-03 | Nec Corporation | Device and method for nondestructive inspection on semiconductor device |
JP2009109432A (ja) * | 2007-10-31 | 2009-05-21 | Toyota Motor Corp | 半導体装置の検査方法、及び半導体装置の検査装置 |
JP2009534827A (ja) * | 2006-04-19 | 2009-09-24 | ユーロピアン エアロノティック ディフェンス アンド スペース カンパニー イーズ フランス | 電子コンポーネントにおけるエネルギー相互作用に対する感度の特徴づけのプロセスおよび装置 |
JP2009220252A (ja) * | 2008-03-18 | 2009-10-01 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | メカニカル素子およびその振動を制御する方法 |
-
1991
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