JPH11154695A - 集積回路の故障箇所特定方法および故障箇所特定装置 - Google Patents

集積回路の故障箇所特定方法および故障箇所特定装置

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JPH11154695A JP9319829A JP31982997A JPH11154695A JP H11154695 A JPH11154695 A JP H11154695A JP 9319829 A JP9319829 A JP 9319829A JP 31982997 A JP31982997 A JP 31982997A JP H11154695 A JPH11154695 A JP H11154695A
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Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【課題】 集積回路に対し電子ビームテスタを用い、素
子の動作を直接観測して故障箇所を特定する。 【解決手段】 集積回路が形成されているSOI基板1
sのうち素子の形成領域を含む部分1jを除去する。S
OI基板1sの裏面側から電子ビームを照射することに
よって拡散領域1eの電位変化を観測する。SOI基板
1sにおいて、絶縁層1cの厚みは薄いため、絶縁層1
cに電子ビームを照射して得られる二次電子によって、
拡散領域1eに生じた電位の変化を絶縁層1cの表面で
捉えることができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、半導体集積回路
の故障箇所特定方法および故障箇所特定装置に関し、特
に半導体集積回路の半導体基板裏面からEBを照射して
観測する半導体集積回路の故障箇所特定方法および故障
箇所特定装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】近年、半導体集積回路の故障解析技術の
うち故障箇所特定の高検出率化・効率化が重要なウェイ
トを占めてきている。ますます大規模化、多層化、高機
能化しつつある集積回路の故障箇所を特定するには、集
積回路から外部に出力された信号から得られる不良情報
だけでなく集積回路内部で伝達される信号に係わる情報
も調べる必要がある。これを行うための半導体解析装置
の1つとして、電子ビーム(EB:Electron Beam)を
プローブとし、非接触で被測定デバイスたる半導体集積
回路の内部金属配線の電位波形や電位コントラスト像を
観測する電子ビームテスタ(以下EB(Electron Bea
m)テスタという。)がある。EBテスタは、半導体集
積回路を構成する配線の電位状態を、半導体集積回路を
動作させつつ観測する半導体解析装置である。高機能
化、大規模化する集積回路についてその内部の故障箇所
を特定するには、EBテスタは不可欠のものとなってき
ている。不良デバイスの詳細な故障箇所を見つけるに
は、内部回路の電位状態を観測し、CADナビゲーショ
ン等のツールを利用しながら不良配線を追跡する必要が
ある。例えば特開平9‐54145号公報にCADナビ
ゲーション等のツールを利用した集積回路の故障診断装
置が掲載されている。
【0003】図12はEBテスタを用いた従来の測定方
法における被測定デバイスの一例を示す断面図である。
被測定デバイス1は、通常、樹脂パッケージ2等に収め
られている。ここでの被測定デバイス1は、シリコン・
オン・インシュレータ(以下SOI(Silicon On Insul
ator)という。)基板上に形成された集積回路である。
ここでは基板にシリコンを用いているが、この基板にシ
リコン以外の半導体を用いてもかまわない。この被測定
デバイス1を構成するSOI基板1sには、数百μmの
厚みを持つシリコン層1a上に、薄い絶縁層1cを挟ん
でSOI層1bが形成されている。SOI基板1sに平
面的に配置された各MOS(Metal Oxide Semiconducto
r)トランジスタの拡散領域1eは、第1の配線層に在
る金属配線1fと第2の配線層に在る金属配線1gによ
って様々なパターンの電気的な接続が可能になってい
る。集積回路と集積回路の外部との電気的接続は、リー
ド3を介して行われる。
【0004】従来の測定状態においては、図12に示す
ように、樹脂パッケージ2の上部(絶縁層1cから見て
SOI層1bが位置する側)が開封されるとともに保護
膜1hも一部除去され、金属配線1g等が露出させられ
ている。
【0005】図13は従来のEBテスタの一使用態様を
示す模式図である。EBテスタ10は、被測定デバイス
1の電位波形や電位コントラスト像を表示するためのモ
ニター10aを備えている。被測定デバイス1は、その
雰囲気を真空状態にするためにEBテスタ10の真空チ
ャンバー10b内に配置される。この被測定デバイス1
は、DUT(Device Under Test)ボード12に接続さ
れている。そして、モニター10aに電位コントラスト
像等の表示を行うため、被測定デバイス1は、テスト装
置11のバス11aからDUTボード12を通して供給
される信号により駆動されている。被測定デバイス1が
駆動されている状態で、電子ビーム照射器13から被測
定デバイス1へ直接に電子ビーム15が照射される。被
測定デバイス1への電子ビーム15の直接の照射は、図
12に示すように、樹脂パッケージ2の上部が開封され
ていることによって可能となっている。被測定デバイス
1の表面側に設けられている保護膜1hが金属配線1
f,1gに達するところまで一部除去されているので、
電子ビーム15が被測定デバイス1の金属配線1f,1
g表面に当たることによって発生する二次電子16を二
次電子検出器14で検出できる。つまり、図12に示す
ような被測定デバイス1を用いると、金属配線1f,1
gの電位コントラスト像等が得られる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】従来の半導体集積回路
の故障箇所特定方法および故障箇所特定装置は上記のよ
うに構成されているが、集積回路の高密度化や多層化の
ため表面からのみでは不良配線の追跡が困難であり、さ
らに金属配線が観測対象であるため集積回路を構成して
いる素子レベルでの直接観測はできないという問題があ
る。半導体集積回路がますます大規模化、多層化、高密
度化し、それにつれて故障解析はさらに困難になること
が予想され、この問題の重要性が将来に渡って高まるこ
とが予想される。
【0007】この発明は上記問題点を解決するためにな
されたもので、被測定デバイスである半導体集積回路に
おける素子のレベル、例えばMOSトランジスタの拡散
領域等で電位波形や電位コントラスト像を観測し、高い
検出率でかつ効率的に故障箇所を特定することを目的と
する。
【0008】
【課題を解決するための手段】第1の発明に係る集積回
路の故障箇所特定方法は、集積回路を動作させつつ、前
記集積回路を表面に持つ半導体基板の裏面側に電子ビー
ムを照射して、前記半導体基板の拡散領域の電位による
影響を受けた二次電子を観測する工程と、前記観測する
工程における観測結果から前記集積回路の故障箇所を特
定する工程とを備えて構成される。
【0009】第2の発明に係る集積回路の故障箇所特定
方法は、第1の発明の集積回路の故障箇所特定方法にお
いて、前記集積回路は、絶縁層上に設けられた半導体層
に形成されており、前記観測する工程は、前記半導体層
の下の絶縁層をストッパーとして利用するエッチングを
行う工程を含むことを特徴とする。
【0010】第3の発明に係る集積回路の故障箇所特定
方法は、第2の発明の集積回路の故障箇所特定方法にお
いて、前記観測する工程は、前記絶縁層を除去する工程
をさらに含むことを特徴とする。
【0011】第4の発明に係る集積回路の故障箇所特定
方法は、第1の発明の集積回路の故障箇所特定方法にお
いて、前記観測する工程は、前記半導体基板を透過する
光に基づいて撮影するカメラで裏側から前記半導体基板
を捉えた裏面配線パターン像または裏面レイアウト図を
用い、前記二次電子から得られる映像について前記半導
体基板における位置を認識する工程を含むことを特徴と
する。
【0012】第5の発明に係る集積回路の故障箇所特定
方法は、第4の発明の集積回路の故障箇所特定方法にお
いて、前記観測する工程は、前記集積回路の裏面レイア
ウト図と前記裏面配線パターン像から観測位置を特定す
る工程をさらに含むことを特徴とする。
【0013】第6の発明に係る集積回路の故障箇所特定
方法は、第1の発明から第5の発明のうちのいずれかの
故障箇所特定方法において、前記観測する工程は、前記
半導体基板を含むウェーハの表面を拡大した像を得るこ
とができる拡大手段を用いて、プローブカードの針先を
前記ウェーハの所定の位置に合わせる工程を含むことを
特徴とする。
【0014】第7の発明に係る障箇所特定装置は、表面
に集積回路が形成された半導体基板から二次電子を得る
ため前記半導体基板に対し、該半導体基板の裏側から電
子ビームを照射する電子ビーム照射手段と、前記電子ビ
ーム照射手段と同じ側から前記集積回路の配線の映像を
捉えるための、前記半導体基板を透過する光に基づいて
撮影するカメラとを備えて構成される。
【0015】第8の発明に係る故障箇所特定装置は、表
面に集積回路が形成されたウェーハの裏面から二次電子
を得るために前記ウェーハの裏面に電子ビームを照射す
る電子ビーム照射手段と、前記ウェーハの表面から前記
ウェーハに電気信号や電源を供給するためのプローブカ
ードと、前記プローブカードの針を前記ウェーハに当て
るために前記ウェーハの表面を拡大した像を得るための
拡大手段とを備えて構成される。
【0016】
【発明の実施の形態】実施の形態1.以下、この発明の
実施の形態1による半導体集積回路の故障箇所特定方法
について図1から図4を用いて説明する。図1は実施の
形態1による被測定デバイスの加工形状の一例を示す断
面図である。
【0017】図1に示す被測定デバイス1X(半導体集
積回路)は、SOI基板1sを用いて作成され、試料と
して加工される前は樹脂パッケージ2に封入されてい
る。実施の形態1の故障箇所特定方法による観測状態に
おいては、樹脂パッケージ2の裏面(絶縁層1cから見
てシリコン層1aが位置する側)が開封されている。こ
こでの被測定デバイス1Xは、図12に示した集積回路
と同様の、SOI基板1s上に形成された集積回路であ
る。被測定デバイス1XのSOI基板1sにおいても、
SOI基板1sに平面的に配置された各MOSトランジ
スタの拡散領域1eは、第1の配線層に在る金属配線1
fと第2の配線層に在る金属配線1gによって様々なパ
ターンの電気的な接続が行われており、集積回路と集積
回路外部との電気的接続がリード3を介して行われる。
【0018】図1に示した被測定デバイス1Xが図12
に示した被測定デバイス1と異なる点は、被測定デバイ
ス1Xのシリコン層1aの中で観測対象となる素子の形
成領域を含む部分1jが絶縁層1cに達する所まで除去
されている点である。被測定デバイス1Xについてはそ
の裏面から観測されるため、当然、その表面側では保護
膜1hの除去がなされる必要はない。被測定デバイス1
Xは、シリコン層1aの一部を除去されているが、表面
側に在る保護膜1hと樹脂パッケージ2とによってMO
Sトランジスタや各配線層が破損することなく保持され
ている。
【0019】電子ビームが被測定デバイス1Xに当たっ
たときに発生する二次電子は、MOSトランジスタ等の
拡散領域1eの電位による影響を受ける。ところが、シ
リコン層1aの厚みは、通常数百μm程度であるため、
シリコン層1aを介して電子ビームによって拡散領域1
eの電位変化を捉えるのは困難である。そこで、観測対
象となる素子の形成領域を含む部分1jのシリコン層1
aが除去される。通常SOI基板1sにおいて、絶縁層
1cの厚みは薄いため、絶縁層1cに電子ビームを照射
して得られる二次電子によって、拡散領域1eに生じた
電位の変化を絶縁層1cの表面で捉えることができる。
【0020】被測定デバイス1Xを試料として加工する
には、まず、公知の方法で樹脂パッケージ2の裏面の除
去が行われる。次に、観測対象となる素子の形成領域を
含む部分1jに対しシリコン層1aが機械的に研磨され
て絶縁層1cの近くまでシリコン層1aの除去が行われ
る。さらに、絶縁層1cをストッパーとしてウェットエ
ッチングにより、観測対象となる素子の形成領域を含む
部分1jのシリコン層1aが除去されて被測定デバイス
1Xが図1に示す状態になる。
【0021】図2は実施の形態1によるEBテスタの一
使用態様を示す模式図である。図2において、DUTボ
ード12に接続される被測定デバイス1Xが従来と異な
るだけで、EBテスタの構成は図13に示した従来の故
障箇所特定方法に用いたEBテスタと同じである。被測
定デバイス1Xの裏面が電子ビーム照射器13の方に向
いているため、リード3をDUTボード12にはめ込む
ことによって被測定デバイス1XとDUTボード12と
の接続を行うことができない。そこで、DUTボード1
2上のソケットとリード3とをはんだ付けするなどして
これらの接続を図っている。
【0022】テスト装置11により駆動された被測定デ
バイス1Xの裏面から、露出した埋め込み絶縁層1cに
向けて、EBテスタ10を用いて裏面から電子ビーム1
5を照射する。電子ビーム15はMOSトランジスタの
拡散領域1eの直下にある絶縁層1cに達し、そこから
発生した二次電子ビーム16を検出することで、MOS
トランジスタの拡散領域1eの電位波形や電位コントラ
スト像を観測する。
【0023】上述のようにして観測した被測定デバイス
1Xの電位波形の一例を図3に、電位コントラスト像の
一例を図4に示す。図3において、縦軸の一つの区分が
1Vに相当し、横軸の一つの区分が50nsに相当す
る。図3には、4つの拡散領域の電位波形がそれぞれ電
位振幅の中心をずらして示されている。図4はEBテス
タ10の持つストロボ機能により得られる電位コントラ
スト像を示している。図4の白黒のコントラストによっ
て示された部分30において、白い部分の電位は低く、
黒い部分の電位は高い。この部分30の一列が例えばM
OSトランジスタの拡散領域1eの一つ(ソース領域あ
るいはドレイン領域)に相当する。
【0024】このように被測定デバイス1Xの裏面側か
ら電子ビームを照射し、この電子ビームに起因して得ら
れる二次電子を検出することで、金属配線ではなく各M
OSトランジスタの拡散領域1eの電位波形や電位コン
トラスト像を直接観測することができ、表面からは観測
困難なMOSトランジスタ等の素子の論理動作状態を、
効率よく容易に検出することができる。この半導体集積
回路の故障箇所特定方法は、多層配線デバイスやフリッ
プチップ(Flip Chip)デバイスのような、表面から電
子ビームを照射するEBテストでは解析が困難な場合に
特に有効である。
【0025】なお、半導体デバイスの裏面側から赤外線
を用いて観測する方法として、例えば特開平7‐356
97号公報に、反転した画像データと裏面側へ発せられ
た赤外線から得た像とを重ねる方法についての記載があ
る。この場合には、半導体デバイスにバイアスを印加し
たときに異常箇所から発生する極微弱光を用いて故障箇
所を解析しているが、素子の動作に異常を生じているか
否かを直接観測しているとは限らないため、素子が異常
な動作をしているか否かを直接特定することができない
場合があるという欠点がある。
【0026】故障箇所を特定するためには、観測してい
る箇所を特定しておくことが必要になる。そのために、
図1に示すように、裏面側からシリコン層1aと絶縁層
1cとSOI層1bを貫通する穴1kをエッチング等に
よって明けて、裏側から集積回路表面の配線が直接観測
できるようにする。この穴1kから見える配線パターン
によって被測定デバイス1Xと電子ビーム照射器13と
の位置合わせを行い、観測箇所の特定を行う。穴1kの
数は複数であることが好ましく、穴1kは例えば3〜4
箇所に明けられる。集積回路における、穴1kが明けら
れる場所は、集積回路の動作を阻害しない場所、例えば
素子が形成されていない場所である。
【0027】図5は、実施の形態1による被測定デバイ
スの加工形状の他の例を示す断面図である。図5におい
て、図1と同一符号のものは図1の同一符号部分相当す
る部分である。図5に示すEBテスタ用試料(被測定デ
バイス1Y)では、SOI層1bが露出されている。図
5に示す試料を用いれば、絶縁層1cに二次電子が蓄積
されない分だけ図1に示す試料を用いる場合に比べて電
位コントラスト像が見やすく電位波形も精度よく観測す
ることができる。しかもSOI層1bが残っているので
半導体素子の動作は可能である。図5に示す被測定デバ
イス1Yの加工は、図1に示す被測定デバイス1XのS
OI層1bをストッパーとして絶縁層1cをエッチング
して除去することにより行うことができる。
【0028】図6は、実施の形態1による被測定デバイ
スの他の例を示す断面図である。図6において、図1と
同一符号のものは図1の同一符号部分に相当する部分で
ある。図6に示すEBテスタ用試料(被測定デバイス1
Z)は、p型シリコン層1mおよびウェル1nを含む、
数百μmの厚みを有するシリコン基板1tを備えてお
り、これを観測したい領域において所定の厚み1Lが残
るようにエッチングされている。この厚み1Lは、拡散
領域1eの厚さよりも厚く、集積回路の動作を阻害しな
いように設定される。ただし、この厚み1Lがあまり厚
くなると、電子ビームを照射して行う電位波形や電位コ
ントラスト像の観測に支障がでるため、拡散領域1eの
電位変化が二次電子に反映されてEBテスティングが可
能となる厚みという制限がある。
【0029】実施の形態2.次に、この発明の実施の形
態2による半導体集積回路の故障箇所特定方法および故
障箇所特定装置を図7を用いて説明する。図7に示すよ
うに、EBテスタ10の真空チャンバー10b内の切り
替えステージ41に赤外線カメラ40を設置する。この
赤外線カメラ40は、被測定デバイス1Xの裏面の配線
パターンを観察するのに用いられる。被測定デバイス1
Xの表面側に形成された配線パターンを観察するには、
シリコンの波長吸収帯(λ=1100nm未満)よりも
波長が長い赤外領域(λ=1100nm以上)に感度を
持つ赤外線カメラ40が必要になる。つまり、この赤外
線カメラ40は、シリコン層1aの波長吸収帯と異なる
領域の波長を持つ赤外光が照射された被測定デバイス1
Xからの反射光を検出できるカメラである。
【0030】電子ビーム15の中心軸43は、電子ビー
ム照射器13を載置しているXYステージ45によって
移動されうる。赤外線カメラ40は切替ステージ41に
よってXY方向に移動される。そして、赤外線カメラ4
0は赤外線カメラ40の視野の中心42を電子ビーム1
5の中心軸43と一致させて被測定デバイス1Xの裏面
から見た配線パターンの像、すなわち裏面配線パターン
像を撮ることができる。
【0031】裏面からEBテストを行うには、電子ビー
ム15を照射するMOSトランジスタ等の拡散領域1e
の位置を認識する必要があり、そのためまず上述のよう
にして電子ビーム15が照射されるところの裏面配線パ
ターンを赤外線カメラ40により観察する。次に、電子
ビーム15を照射するのに差し障りがないところまで切
り替えステージ41によって赤外線カメラ40を移動す
る。その後、電子ビーム15を照射して電位コントラス
ト像等の観測を行う。電子ビーム照射器13、XYステ
ージ45、赤外線カメラ40および切替ステージ41等
の全ての操作はコントローラー10cにより行う。
【0032】以上説明したように、被測定デバイス1X
(半導体集積回路)の裏面配線パターン像を得るために
赤外線カメラ40は必要不可欠である。実施の形態1で
は被測定デバイス1Xの裏面から穴を明けて配線パター
ンの位置を確認するのに対し、実施の形態2による故障
箇所特定方法および故障箇所特定装置では、EBテスタ
10の真空チャンバー10b内に設置された赤外線カメ
ラ40で裏面配線パターンを認識することにより、裏面
配線パターン像と電位コントラスト像等との対応を取り
ながら裏面EBテストをすることができる。例えば、図
7に示すEBテスタ10を使用すれば、赤外線カメラ4
0で撮影した裏面配線パターン像50と電子ビーム15
を用いて得た電位コントラスト像51とを重ねた像52
を、図8に示すように画面に表示することができる。像
52における高輝度部51bと裏面配線パターン50a
との関係から裏面配線パターン50aと拡散領域1eの
位置の対応が明確になる。電位コントラスト像51は、
例えば図4に示した電位コントラスト像に相当するもの
である。真空チャンバー10b内から被測定デバイス1
Xを取り出さずに、裏面配線パターン観察とEBテスト
を切り替えて行うことができ、位置合わせの精度向上、
操作性の向上、解析の効率化などが実現できる。なお、
上記実施の形態2では、赤外線カメラ40を用いる場合
について説明したが、赤外線以外の光であってもよく、
半導体基板を透過する光であって金属で反射される光で
あればよく、赤外線カメラ40に代えてこのような光に
基づいて撮影できるカメラを用いても上記実施の形態2
と同様の効果を奏する。
【0033】実施の形態3.次に、この発明の実施の形
態3による半導体集積回路の故障箇所特定方法および故
障箇所特定装置を図7、図9および図10について説明
する。被測定デバイス1Xに関するパターンレイアウト
図53のデータが、図7に示すパターンレイアウト図の
データベース56からEBテスタ10へ入力される。例
えば、このパターンレイアウト図53は被測定デバイス
1Xの設計時に得られるものである。図9に示すよう
に、パターンレイアウト図53を反転させて裏側からパ
ターンレイアウト図53を観た状態の図、すなわち裏面
レイアウト図54をEBテスタ10が公知の方法で作成
する。この裏面レイアウト図54と裏面配線パターン像
50との整合をとること、換言すれば、裏面レイアウト
図54と裏面配線パターン像50との位置合わせが行わ
れることによって、電子ビーム15が照射されていて観
測が行われている部分の位置が、裏面レイアウト図54
において認定される。ここで、裏面配線パターン像50
に代えて裏面配線パターン像と電位コントラスト像等と
を重ねた像52を用いて同様の位置合わせをすることも
できる。従来は表面から観たレイアウト図53を用いて
位置合わせが行われていたものを裏面レイアウト図54
を用いただけであり、従来と同様に位置合わせが行え
る。
【0034】このような工程を電子ビーム15の照射位
置を移動させて異なる3つまたは4つの箇所で繰り返し
行うことで、裏面レイアウト図54における位置の認定
が全て正しかったか否かを確認でき、電子ビーム15の
照射位置と裏面レイアウト図54の表示をリンクでき
る。そして、電子ビーム15の照射位置を裏面レイアウ
ト図54上で特定できることによって、トランジスタレ
ベルの回路図58と電子ビーム15の照射位置のリンク
も可能になる。従って、電位波形図59とトランジスタ
レベルの回路図58とのリンクも可能になる。また、電
子ビーム15が照射されている箇所の電位コントラスト
像51とその箇所の裏面レイアウト図54も表示でき
る。前述のように各リンクが実施されている状態では、
裏面レイアウト図54とリンクしたトランジスタレベル
の回路図58は、例えば、EBテスタ10にネットリス
トのデータ55を与えることで得られる。また、トラン
ジスタレベルで電子ビーム15の照射位置が特定されて
いるため、電位波形59とリンクさせてシミュレーショ
ン波形60が表示できる。シミュレーション波形60は
EBテスタ10にシミュレーションデータ57を与える
ことによってモニター10aへの表示が可能になる。
【0035】そして図10に示すように、裏面レイアウ
ト図54と、電位コントラスト像51(または電位コン
トラスト像51に裏面配線パターン像50を重ね合わせ
た像52)と、トランジスタレベルの回路図58と、実
測波形の期待値としてトランジスタレベルのシミュレー
ション波形60とをリンクさせ、被測定デバイス1X
(半導体集積回路)の内部へ素子レベルでCADナビゲ
ーションが行われる。
【0036】被測定デバイス1Xの裏面の入力側または
出力側から回路内部へ前記CADナビゲーションを用い
電位波形または電位コントラスト像を追跡することで、
従来表面からのEBテストでは不可能とされたトランジ
スタレベルの故障箇所特定を高検出率かつ効率よく可能
とすることができる。
【0037】実施の形態4.次に、この発明の実施の形
態4による半導体集積回路の故障箇所特定方法および故
障箇所特定装置を図11について説明する。実施の形態
4による故障箇所特定装置においては、ウェーハの状態
で集積回路の評価を行うためにウェーハステージ70が
付加される。ウェーハステージ70内は、EBテスタ1
0の真空チャンバー10bとつながっていて観測中は真
空になる。ウェーハ71は、ウェーハステージ70内で
固定される。電子ビーム15は、ウェーハ71の裏面か
ら照射される。ウェーハ71の表面に形成されている素
子の動作を解析できるように、被測定デバイス1Xと同
様に、ウェーハ71は観測される箇所が裏面から研磨さ
れているため薄くなっている。
【0038】ウェーハレベルで裏面からEBテストを行
う際、プローブカード72の針先73をウェーハ25内
の被測定集積回路の金属パッドに接触させる。テスト装
置11からバス11aを通してプローブカード72にテ
スト信号が与えられているが、このテスト信号を被測定
集積回路に伝達するために、金属パッドと針先73の電
気的接続が必要になる。光学顕微鏡74によってプロー
ブカード72の開口部72aを通して針先73が拡大し
て観察される。そのため、針先73と金属パッドの接触
が真空中で容易に行える。なお、EBテスタ8のウェー
ハステージ70内に光学顕微鏡74に代えて小型カメラ
を設置してもよく、上記実施の形態4と同様の効果を奏
する。
【0039】
【発明の効果】以上説明したように、請求項1記載の半
導体集積回路の故障箇所特定方法によれば、半導体素子
を動作させつつ半導体基板の裏面に照射した電子ビーム
によって半導体素子のレベルで拡散領域の電位波形や電
位コントラスト像を観測でき、素子レベルでの故障箇所
の特定を効率よく容易に行うことができるという効果が
ある。
【0040】請求項2記載の半導体集積回路の故障箇所
特定方法によれば、絶縁層をストッパーとすることで半
導体集積回路を構成する素子が動作可能な範囲で半導体
基板を薄くすることを容易化でき、そのため精度の高い
故障箇所の特定が容易化されるという効果がある。
【0041】請求項3記載の半導体集積回路の故障箇所
特定方法によれば、絶縁層を除去することで半導体層へ
直接に電子ビームを照射することができ、観測の精度を
さらに高くすることができるという効果がある。
【0042】請求項4記載の半導体集積回路の故障箇所
特定方法によれば、半導体基板を透過する光によって半
導体集積回路の配線を確認でき、故障箇所を特定する確
度が向上するという効果がある。
【0043】請求項5記載の半導体集積回路の故障箇所
特定方法によれば、レイアウト図上で動作に異常のある
素子を確認でき、故障箇所の特定が容易になるという効
果がある。
【0044】請求項6記載の半導体集積回路の故障箇所
特定方法によれば、ウェーハの表面へのプローブカード
の針当てを拡大手段によって容易化できるという効果が
ある。
【0045】請求項7記載の電子ビームテスタによれ
ば、赤外線カメラによって半導体集積回路の配線を確認
でき、故障箇所を特定する確度が向上するという効果が
ある。
【0046】請求項8記載の電子ビームテスタによれ
ば、電子ビームをウェーハの裏面から照射するために電
子ビームをウェーハ上に形成された集積回路の位置の認
識に用いることができなくとも、拡大手段によってプロ
ーブカードの針を当てるウェーハ上の位置の認識を行う
ことができ、プローブカードの針当てを拡大手段によっ
て容易化できるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】 実施の形態1による被測定デバイスの加工形
状の一例を示す断面図である。
【図2】 実施の形態1によるEBテスタの一使用態様
を示す模式図である。
【図3】 被測定デバイスの電位波形の一例を示す波形
図である。
【図4】 被測定デバイスの電位コントラスト像を示す
絵画図である。
【図5】 実施の形態1による被測定デバイスの加工形
状の他の例を示す断面図である。
【図6】 実施の形態1による被測定デバイスの他の例
を示す断面図である。
【図7】 実施の形態2によるEBテスタの構成の一例
を示す模式図である。
【図8】 裏面配線パターン像と電位コントラスト像の
合成を示す概念図である。
【図9】 裏面配線パターン像と裏面レイアウト図とを
用いた位置合わせ工程を示す概念図である。
【図10】 リンクされた、トランジスタレベルの回路
図と裏面レイアウト図と裏面配線パターン像とトランジ
スタレベルのシミュレーション波形とを示す絵画図であ
る。
【図11】 実施の形態4によるEBテスタの構成の一
例を示す模式図である。
【図12】 EBテスタを用いた従来の測定方法におけ
る被測定デバイスの一例を示す断面図である。
【図13】 従来のEBテスタの一使用態様を示す模式
図である。
【符号の説明】
1X〜1Z 被測定デバイス、1a シリコン層、1b
SOI層、1c 絶縁層、1e 拡散領域、1h 保
護膜、1s SOI基板、1t シリコン基板、10
EBテスタ、11 テスト装置、12 DUTボード、
15 電子ビーム、16 二次電子、40 赤外線カメ
ラ、41 切り替えステージ、45 XYステージ、5
0 裏面配線パターン像、51 電位コントラスト像、
54 裏面レイアウト図、58 トランジスタレベルの
回路図、60 トランジスタレベルのシミュレーション
波形、70 ウェーハステージ、71 ウェーハ、72
プローブカード、74 光学顕微鏡。

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 集積回路を動作させつつ、前記集積回路
    を表面に持つ半導体基板の裏面側に電子ビームを照射し
    て、前記半導体基板の拡散領域の電位による影響を受け
    た二次電子を観測する工程と、 前記観測する工程における観測結果から前記集積回路の
    故障箇所を特定する工程とを備える、集積回路の故障箇
    所特定方法。
  2. 【請求項2】 前記集積回路は、絶縁層上に設けられた
    半導体層に形成されており、 前記観測する工程は、前記半導体層の下の絶縁層をスト
    ッパーとして利用するエッチングを行う工程を含む、請
    求項1記載の集積回路の故障箇所特定方法。
  3. 【請求項3】 前記観測する工程は、前記絶縁層を除去
    する工程をさらに含む、請求項2記載の集積回路の故障
    箇所特定方法。
  4. 【請求項4】 前記観測する工程は、 前記半導体基板を透過する光に基づいて撮影するカメラ
    で裏側から前記半導体基板を捉えた裏面配線パターン像
    または裏面レイアウト図を用い、前記二次電子から得ら
    れる映像について前記半導体基板における位置を認識す
    る工程を含む、請求項1記載の集積回路の故障箇所特定
    方法。
  5. 【請求項5】 前記観測する工程は、 前記集積回路の裏面レイアウト図と前記裏面配線パター
    ン像から観測位置を特定する工程をさらに含む、請求項
    4記載の集積回路の故障箇所特定方法。
  6. 【請求項6】 前記観測する工程は、前記半導体基板を
    含むウェーハの表面を拡大した像を得ることができる拡
    大手段を用いて、プローブカードの針先を前記ウェーハ
    の所定の位置に合わせる工程を含む、請求項1から請求
    項5のうちのいずれか一項に記載された集積回路の故障
    箇所特定方法。
  7. 【請求項7】 表面に集積回路が形成された半導体基板
    から二次電子を得るため、前記半導体基板に対し、該半
    導体基板の裏側から電子ビームを照射する電子ビーム照
    射手段と、 前記電子ビーム照射手段と同じ側から前記集積回路の配
    線の映像を捉えるための、前記半導体基板を透過する光
    に基づいて撮影するカメラとを備える、故障箇所特定装
    置。
  8. 【請求項8】 表面に集積回路が形成されたウェーハの
    裏面から二次電子を得るために前記ウェーハの裏面に電
    子ビームを照射する電子ビーム照射手段と、 前記ウェーハの表面から前記ウェーハに電気信号や電源
    を供給するためのプローブカードと、 前記プローブカードの針を前記ウェーハに当てるために
    前記ウェーハの表面を拡大した像を得るための拡大手段
    とを備える、故障箇所特定装置。
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