TW202146919A - 半導體檢查方法及半導體檢查裝置 - Google Patents

半導體檢查方法及半導體檢查裝置 Download PDF

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Abstract

本發明之一實施形態之半導體檢查方法包含以下步驟：藉由對半導體器件掃描雷射光，而就雷射光之每一照射位置，取得表示與雷射光之照射相應之半導體器件之電信號之特性的特性資訊，基於每一照射位置之特性資訊，產生半導體器件之第1圖案圖像；基於半導體器件之布局圖像與表示半導體器件之電流路徑之電流路徑資訊，產生半導體器件之第2圖案圖像；及基於第1圖案圖像與第2圖案圖像之位置對準之結果，取得表示第1圖案圖像與布局圖像之相對關係的匹配資訊。

Description

半導體檢查方法及半導體檢查裝置
本揭示係關於一種半導體檢查方法及半導體檢查裝置。
先前，業已知悉基於作為檢查對象器件(DUT：device under test，待測件)之半導體器件之圖像，進行故障解析等之技術。例如，於專利文獻1、2中，曾揭示取得藉由拍攝來自半導體器件之反射光而獲得之光學圖像，作為表示該半導體器件之圖案的圖案圖像，進行該圖案圖像、與顯示該半導體器件之布局之CAD圖像等之布局圖像(設計圖像)之位置對準。藉由進行如此之位置對準，而例如，可獲得將由檢查裝置獲得之半導體器件之故障解析圖像(例如，藉由發光而顯示等半導體器件之故障部位之發光圖像)、與該半導體器件之布局圖像重合之重疊圖像。藉由利用如此之重疊圖像，而容易進行半導體器件之故障解析。 [先前技術文獻] [專利文獻]
專利文獻1：日本特開2007-00306號公報 專利文獻2：國際公開2015/098342號公報
[發明所欲解決之問題]
然而，近年來，半導體器件之圖案之細微化日新月異，難以獲得可高精度地辨識半導體器件之圖案之光學圖像。因此，有難以高精度地進行自半導體器件獲得之圖案圖像與布局圖像之位置對準之情形。
為此，本揭示之一態樣之目的在於提供一種可將自半導體器件獲得之圖案圖像與該半導體器件之布局圖像高精度地進行位置對準之半導體檢查方法及半導體檢查裝置。 [解決問題之技術手段]
本揭示之一態樣之半導體檢查方法包含以下步驟：藉由對半導體器件掃描光，而就光之每一照射位置，取得表示與光之照射相應之半導體器件之電信號之特性的特性資訊，基於每一照射位置之特性資訊，產生半導體器件之第1圖案圖像；基於表示半導體器件之布局之布局圖像、與表示半導體器件之電流路徑之電流路徑資訊，產生半導體器件之第2圖案圖像；及基於第1圖案圖像與第2圖案圖像之位置對準之結果，取得表示第1圖案圖像與布局圖像之相對關係之匹配資訊。
業已知悉照射於半導體器件之光(例如雷射光)具有一定之擴展性，來自半導體器件之反射光之半峰全幅值大於往向半導體器件之入射光之半峰全幅值(FWHM：full width at half maximum)。此處，相對於基於反射光取得之光學圖像之解析度(解像度)依存於所觀察之反射光之半峰全幅值，而不基於反射光之第1圖案圖像之解析度依存於往向半導體器件之入射光之半峰全幅值。又，光之半峰全幅值越小，則所獲得之圖像之解析度越變小。因而，藉由基於與光之照射相應之半導體器件之電信號之特性，產生第1圖案圖像，而可獲得較基於反射光取得之光學圖像為高解析度之圖像。進而，可根據基於布局圖像與半導體器件之電流路徑獲得之第2圖案圖像與第1圖案圖像之位置對準之結果，獲得第1圖案圖像與布局圖像之間之精度較高之匹配資訊。根據以上所述，根據上述半導體檢查方法，可將自半導體器件獲得之圖案圖像(第1圖案圖像)與該半導體器件之布局圖像高精度地進行位置對準。
產生第2圖案圖像之步驟可包含：第1處理，其基於電流路徑資訊，將半導體器件中所含之擴散層之至少一部分及元件分離層之至少一部分之至少一者加以分類，且對於布局圖像中之擴散層之至少一部分及元件分離層之至少一部分之至少一者，設定與分類相應之色彩；及第2處理，其基於藉由第1處理產生之著色圖像，產生第2圖案圖像。根據上述構成，根據基於電流路徑資訊經著色之著色圖像，可獲得可高精度地進行與第1圖案圖像之位置對準之第2圖案圖像。
第2處理可包含對於著色圖像之模糊處理。根據上述構成，藉由模糊處理，可獲得與第1圖案圖像相似之第2圖案圖像。其結果，可獲得可高精度地進行與第1圖案圖像之位置對準之第2圖案圖像。
第2處理可包含以下處理：藉由使用示教資料之機器學習，學習著色圖像之轉換處理，該示教資料包含學習用之著色圖像、及與學習用之著色圖像對應之第1圖案圖像；及使用藉由學習而決定之轉換處理將著色圖像進行轉換，藉此產生第2圖案圖像。根據上述構成，藉由基於機器學習之結果之轉換處理，可獲得與第1圖案圖像相似之第2圖案圖像。其結果，可高精度地進行第1圖案圖像與第2圖案圖像之位置對準。
取得匹配資訊之步驟可包含以下處理：對使用者提示第1圖案圖像及第2圖案圖像；及基於由使用者指定之表示第1圖案圖像與第2圖案圖像之對應關係之資訊，取得匹配資訊。根據上述構成，可令使用者實施以目視進行之第1圖案圖像及第2圖案圖像之位置對準。
取得匹配資訊之步驟可包含以下處理：藉由使用示教資料之機器學習，學習第1圖案圖像與第2圖案圖像之位置對準處理，該示教資料包含學習用之第1圖案圖像、與學習用之第1圖案圖像對應之第2圖案圖像、及該等圖像之匹配結果；及使用藉由學習而決定之位置對準處理，進行第1圖案圖像與第2圖案圖像之位置對準，藉此取得匹配資訊。根據上述構成，藉由基於機器學習之結果之位置對準處理，可高精度地進行第1圖案圖像與第2圖案圖像之位置對準。
半導體檢查方法可更包含以下步驟：基於匹配資訊，產生使布局圖像與第1圖案圖像重疊之重疊圖像。根據上述構成，基於匹配資訊，可獲得使布局圖像與第1圖案圖像高精度地重疊之重疊圖像。其結果，可高精度地進行使用重疊圖像之故障解析等。
半導體檢查方法可更包含以下步驟：基於匹配資訊，進行藉由對半導體器件之故障解析而特定出之故障位置與布局圖像上之位置之認定、或對半導體器件之探測位置之設定。根據上述構成，藉由利用匹配資訊，而可高精度地進行故障解析(布局圖像上之故障位置之特定或探測位置之設定)。
於產生第1圖案圖像之步驟中，可取得相應於向半導體器件照射光而產生之光伏電流之測定值作為特性資訊。根據上述構成，可獲得經設定與光伏電流之測定值相應之色調(深淺)之OBIC(Optical Beam Induced Current，光束感應電流)圖像，作為第1圖案圖像。
半導體器件可具有半導體基板，該半導體基板具有形成有電晶體之主面、及與主面為相反側之背面，於產生第1圖案圖像之步驟中，可對於半導體基板之背面，照射自背面向主面側透過之光，光可具有較半導體基板之材料之帶隙為高之能量。根據上述構成，於半導體基板之主面側之電晶體中，藉由產生單光子吸收(SPA：Single Photon Absorption)，而可較佳地產生OBIC。
半導體器件可具有半導體基板，該半導體基板具有形成有電晶體之主面、及與主面為相反側之背面，於產生第1圖案圖像之步驟中，可對於半導體基板之背面，照射自背面向主面側透過之脈衝光即光，光可具有較半導體基板之材料之帶隙為低之能量。根據上述構成，於半導體基板之主面側之電晶體中，藉由產生多光子吸收(MPA：Multi Photon Absorption)，而可較佳地產生OBIC。
本揭示之一態樣之半導體檢查裝置具備：光源；掃描部，其對於半導體器件掃描來自光源之光；測定部，其與半導體器件電性連接，就光之每一照射位置，測定與光之照射相應之半導體器件之電信號之特性；第1產生部，其基於表示由測定部測定出之每一照射位置之電信號之特性的特性資訊，產生半導體器件之第1圖案圖像；第2產生部，其基於表示半導體器件之布局之布局圖像與表示半導體器件之電流路徑之電流路徑資訊，產生半導體器件之第2圖案圖像；及處理部，其基於第1圖案圖像與第2圖案圖像之位置對準之結果，取得表示第1圖案圖像與布局圖像之相對關係的匹配資訊。
根據上述半導體檢查裝置，可較佳地執行上述之半導體檢查方法。
第2產生部可執行：第1處理，其基於電流路徑資訊，將半導體器件中所含之擴散層之至少一部分及元件分離層之至少一部分之至少一者加以分類，且對布局圖像中之擴散層之至少一部分及元件分離層之至少一部分之至少一者，設定與分類相應之色彩；及第2處理，其基於藉由第1處理產生之著色圖像，產生第2圖案圖像。根據上述構成，根據基於電流路徑資訊經著色之著色圖像，可獲得可高精度地進行與第1圖案圖像之位置對準之第2圖案圖像。
第2處理可包含對於著色圖像之模糊處理。根據上述構成，藉由模糊處理，可獲得與第1圖案圖像相似之第2圖案圖像。其結果，可獲得可高精度地進行與第1圖案圖像之位置對準之第2圖案圖像。
第2處理可執行以下處理：藉由使用示教資料之機器學習，學習著色圖像之轉換處理，該示教資料包含學習用之著色圖像、及與學習用之著色圖像對應之第1圖案圖像；及使用藉由學習而決定之轉換處理將著色圖像進行轉換，藉此產生第2圖案圖像。根據上述構成，藉由基於機器學習之結果之轉換處理，可獲得與第1圖案圖像相似之第2圖案圖像。其結果，可高精度地進行第1圖案圖像與第2圖案圖像之位置對準。
處理部可執行以下處理：對使用者提示第1圖案圖像及第2圖案圖像；及基於由使用者指定之表示第1圖案圖像與第2圖案圖像之對應關係之資訊，取得匹配資訊。根據上述構成，可令使用者實施以目視進行之第1圖案圖像及第2圖案圖像之位置對準。
處理部可執行以下處理：藉由使用示教資料之機器學習，學習第1圖案圖像與第2圖案圖像之位置對準處理，該示教資料包含學習用之第1圖案圖像、與學習用之第1圖案圖像對應之第2圖案圖像、及該等圖像之匹配結果；及使用藉由學習而決定之位置對準處理，進行第1圖案圖像與第2圖案圖像之位置對準，藉此取得匹配資訊。根據上述構成，藉由基於機器學習之結果之位置對準處理，可高精度地進行第1圖案圖像與第2圖案圖像之位置對準。
處理部可基於匹配資訊，產生使布局圖像與第1圖案圖像重疊之重疊圖像。根據上述構成，基於匹配資訊，可獲得使布局圖像與第1圖案圖像高精度地重疊之重疊圖像。其結果，可高精度地進行使用重疊圖像之故障解析等。
處理部可基於匹配資訊，進行藉由對半導體器件之故障解析而特定出之故障位置與布局圖像上之位置之認定、或對半導體器件之探測位置之設定。根據上述構成，藉由利用匹配資訊，而可高精度地進行故障解析(布局圖像上之故障位置之特定或探測位置之設定)。
測定部可取得相應於向半導體器件照射光而產生之光伏電流之測定值作為特性資訊。根據上述構成，可獲得經設定與光伏電流之測定值相應之色調(深淺)之OBIC(Optical Beam Induced Current，光束感應電流)圖像，作為第1圖案圖像。
半導體器件可具有半導體基板，該半導體基板具有形成有電晶體之主面、及與主面為相反側之背面，掃描部可對於半導體基板之背面，掃描自背面向主面側透過之光，光可具有較半導體基板之材料之帶隙為高之能量。根據上述構成，於半導體基板之主面側之電晶體中，藉由產生單光子吸收(SPA：Single Photon Absorption)，而可較佳地產生OBIC。
半導體器件可具有半導體基板，該半導體基板具有形成有電晶體之主面、及與主面為相反側之背面，掃描部可對半導體基板之背面，掃描自背面向主面側透過之脈衝光即光，光可具有較半導體基板之材料之帶隙為低之能量。根據上述構成，於半導體基板之主面側之電晶體中，藉由產生多光子吸收(MPA：Multi Photon Absorption)，而可較佳地產生OBIC。 [發明之效果]
根據本揭示之一態樣，可提供一種可將自半導體器件獲得之圖案圖像與該半導體器件之布局圖像高精度地進行位置對準之半導體檢查方法及半導體檢查裝置。
以下，針對本揭示之實施形態，參照圖式，詳細地說明。此外，於圖式之說明中，對同一要素賦予同一符號，且省略重複之說明。
圖1係一實施形態之半導體檢查裝置1之概略構成圖。圖2係作為檢查對象器件之半導體器件10之構成例之概略圖。半導體器件10例如為邏輯LSI、記憶體、類比電路等之IC(積體電路)、或功率器件等。作為一例，半導體器件10具有：半導體晶片11、及封裝基板12。半導體晶片11具有：半導體基板11A、配線層11B、及凸塊B。
半導體基板11A具有：形成例如MOS電晶體等電晶體T之主面11a、及與主面11a為相反側之背面11b。半導體基板11A為例如矽基板。惟，半導體基板11A之材料不限定於矽。例如，於半導體器件10為高頻器件、光子器件等之情形下，可使用GaAs、GaP等之化合物半導體作為半導體基板11A之材料。又，於半導體器件10為功率器件之情形下，可使用SiC、GaN等作為半導體基板11A之材料。
配線層11B係於半導體基板11A之主面11a側，配置與電晶體T電性連接之金屬配線W之層。凸塊B設置於配線層11B之與半導體基板11A側為相反側之表面。封裝基板12係搭載半導體晶片11之配線基板。封裝基板12經由介隔著凸塊B與設置於半導體晶片11之配線層11B之金屬配線W電性連接。於封裝基板12，設置與電晶體T之電源(VDD )或接地(VSS )對應之端子12a。
圖3係顯示半導體器件10之一部分(半導體基板11A之主面11a附近之部分)之布局之一例之概略圖。圖3之(A)係自與主面11a對向之方向觀察半導體基板11A之概略俯視圖。圖3之(B)係沿圖3之(A)之B-B線之概略剖視圖。圖3之(C)係沿圖3之(A)之C-C線之概略剖視圖。如圖3之(A)、(B)、(C)所示般，於半導體基板11A之主面11a形成有第1導電型之擴散層11c1、11c2(11c)、及用於將擴散層11c分離之絕緣層11d。擴散層11c係雜質經擴散之區域。此處，作為一例，擴散層11c1係n型雜質經擴散之區域，擴散層11c2係p型雜質經擴之區域。圖3所示之圖案係提取半導體器件10之一個單元行者。絕緣層11d包含將配置在與圖3之橫向方向對應之單元行方向之各個元件間分離的元件分離層11d1。絕緣層11d係由例如SiO2等形成。如圖3之(C)所示般，擴散層11c具有一般而言被稱為鰭片之複數個峰狀之形狀。朝鰭片之上部，藉由離子佈植等，注入與擴散層11c不同之雜質。此處，作為一例，朝擴散層11c1之上部注入特定濃度之p型雜質，朝擴散層11c2之上部注入特定濃度之n型雜質。如此，形成第2導電型之鰭片部14a、14b(14)。於本實施形態中，作為一例，半導體器件10係以7 nm製程製造之器件(7 nm器件)，相鄰之閘極13彼此之間隔為例如數十nm左右。藉由對如上述般以跨於鰭片部14之方式形成之閘極13施加電壓，而包含鰭片部14及閘極13之部分作為半導體器件10之電晶體T發揮功能。具有如此之構造之電晶體T被稱為鰭式場效電晶體(FinFET：Fin Field-Effect Transistor)。擴散層11c1(n型雜質經擴散之區域)與形成於其上之鰭片部14a(經注入p型雜質之區域)作為p型電晶體(PMOS)動作。另一方面，擴散層11c2(p型雜質經擴散之區域)與形成於其上之鰭片部14b(經注入n型雜質之區域)作為n型電晶體(NMOS)動作。雖然除了跨於鰭片部14之閘極13以外，亦於元件分離層11d1上形成有閘極13a，但該閘極13a不具有作為原本之閘極之功能，被稱為虛設閘極。鰭片部14經由通孔V(亦被稱為接點)，與金屬配線W(金屬第1層)電性連接。藉此，各鰭片部14經由通孔V(接點)及金屬配線W，電性連接於電源(VDD )、接地(VSS )、或構成其他電晶體T之閘極13。
半導體檢查裝置1具備：雷射光源2(光源)、雷射掃描部3(掃描部)、放大器4(測定部)、電腦5、輸入裝置6、及顯示裝置7。雷射光源2及雷射掃描部3構成對於半導體器件10照射及掃描作為刺激光之雷射光L之光學系統。雷射光源2係出射雷射光L之光源。雷射掃描部3對於半導體器件10，二維掃描自雷射光源2出射之雷射光L。雷射掃描部3由例如電檢波反射鏡、MEMS反射鏡等構成。雷射掃描部3構成為對於半導體基板11A之背面11b，掃描自背面11b向主面11a側透過之雷射光L。雷射光L之焦點被調整至半導體基板11A之主面11a(亦即，形成有電晶體T之區域)附近。如圖1所示般，可於半導體基板11A之背面11b上，配置固態浸沒透鏡(SIL：Solid immersion lens)8。亦即，雷射光L可經由固態浸沒透鏡8對於半導體基板11A之背面11b照射。於配置固態浸沒透鏡8之情形下，較未配置固態浸沒透鏡8之情形，可增大照射於半導體基板11A之背面11b之雷射光L之數值孔徑(NA：Numerical Aperture)。
雷射光源2例如可構成為出射具有較半導體基板11A之材料(於本實施形態中為矽)之帶隙(於矽之情形下為1.12 eV)為高之能量的雷射光L。亦即，雷射光L可為較與矽之帶隙(能量間隙)對應之波長(1107 nm)為短之波長之光。該情形下，於半導體基板11A之主面11a側之電晶體T(例如，pn接面部)中，藉由產生單光子吸收(SPA：Single Photon Absorption)，而可較佳地產生光伏電流(OBIC：Optical Beam Induced Current，光束感應電流)。
或者，雷射光源2例如可構成為出射具有較半導體基板11A之材料之帶隙為低之能量的脈衝光，即雷射光L。亦即，雷射光L可為波長較與矽之帶隙對應之波長(1107 nm)為長之脈衝光。該情形下，於半導體基板11A之主面11a側之電晶體T(例如，pn接面部)中，藉由產生如例如日本特開平10-332794號公報所記載之多光子吸收(MPA：Multi Photon Absorption)，而可更佳地產生OBIC。
放大器4就雷射光L之每一照射位置，測定與雷射光L之照射相應之半導體器件10之電信號之特性。於本實施形態中，放大器4取得相應於雷射光L之照射而由半導體器件10產生之OBIC之測定值(OBIC信號)，作為上述電信號之特性。放大器4具有一對端子4a、4b。放大器4之一端子4a電性連接於與電晶體T之汲極側之電源(VDD )對應之封裝基板12之端子12a。放大器4之另一端子4b電性連接於與電晶體T之源極側之接地(VSS )對應之封裝基板12之端子12a。放大器4將藉由對由雷射光L產生之OBIC予以檢測及放大而獲得之測定值(OBIC信號)輸入至電腦5。
電腦5係進行後述之各種圖像處理、及自放大器4輸入之OBIC信號之處理、構成半導體檢查裝置1之各部之控制等之裝置。電腦5例如具備處理器(例如CPU等)、內置記憶體(例如ROM、RAM等)、及記憶媒體(例如HDD、SSD等)等。電腦5作為功能性構成要素，具有：記憶部51、第1產生部52、第2產生部53、圖像處理部54(處理部)、及控制部55。又，於電腦5，連接有用於對電腦5輸入資料之滑鼠、鍵盤等之輸入裝置6、及用於顯示(輸出)電腦5之處理結果(圖像等)之顯示器等之顯示裝置7。電腦5之各功能例如藉由上述處理器執行儲存於上述內置記憶體或上述記憶媒體之電腦程式而實現。
記憶部51記憶檢查對象之半導體器件10之布局圖像。圖4係顯示布局圖像之一例(布局圖像P1)之圖。布局圖像P1例如係顯示自外部取得之CAD資料等之半導體器件10之圖案之設計圖像。又，記憶部51記憶表示與布局圖像P1對應之電流路徑之電流路徑資訊。電流路徑資訊例如為表示布局圖像P1所示之各區域經由配線層11B之金屬配線W連接之對象(連接對象)之資訊。作為如此之電流路徑(連接對象)之分類之例，例如，可舉出電源(VDD )、接地(VSS )、閘極、無連接目的地之4種。又，於記憶部51，適宜記憶自放大器4輸送之OBIC信號、後述之第1產生部52、第2產生部53、及圖像處理部54之處理結果(圖像等之資料)等。
第1產生部52基於表示就每一照射位置獲得之電信號之特性之特性資訊，產生半導體器件10之第1圖案圖像。於本實施形態中，特性資訊係由放大器4測定出之OBIC信號。又，第1圖案圖像係基於OBIC信號獲得之OBIC圖像。OBIC圖像係藉由將OBIC信號之值與被照射雷射光L之位置建立對應關係並圖像化(亦即，將OBIC信號之值轉換為像素值)而獲得之圖像。本實施形態之OBIC圖像係以OBIC之電流量越大之區域越變亮之方式設定像素值之圖像。圖5係半導體器件10(7 nm器件)之OBIC圖像之示意圖(OBIC圖像P2)。具體而言，圖5所示之OBIC圖像P2係藉由本發明人根據以40 nm製程製造之半導體器件之OBIC圖像進行類推而製作之圖像。
圖6係顯示雷射光L之波長與所獲得之OBIC圖像之解析度之關係、及雷射光L之波長與矽基板之透過率之關係之描繪圖。於圖6中，虛線表示與矽之帶隙對應之波長(1107 nm)。圖形G1表示於產生單光子吸收(SPA)之情形下獲得之OBIC圖像之解析度。圖形G2表示於產生多光子吸收(MPA)之情形下獲得之OBIC圖像之解析度。如圖6所示，可知產生MPA之情形之解析度(G2)成為產生SPA之情形之解析度(G1)之1/√2。又，圖形G3表示雷射光L之波長與矽基板(此處，作為一例，厚度為100 μm之矽基板)之透過率之關係。如圖形G3所示，於使用較與矽之帶隙對應之波長為長之波長之雷射光L之MPA中，由於雷射光L之大致100%可透過矽基板，故可實現有效率之雷射光L之照射。具體而言，於使用1000 nm之波長之雷射光L之SPA中，解析度為約160 nm，雷射光L對於矽基板之透過率為約50%。相對於此，於使用1300 nm之波長之雷射光L(脈衝光)之MPA中，獲得與使用1000 nm之波長之雷射光L之SPA同等以上之解析度(約150 nm)，且雷射光L對於矽基板之透過率成為約100%。因而，基於謀求解析度之提高及雷射光L之照射效率之提高之兩者之觀點，與其使用產生SPA之雷射光L，不如使用產生MPA之雷射光L(亦即，具有較矽之帶隙為低之能量之脈衝光)為較佳。另一方面，應用於MPA之脈衝雷射必須具有較高之峰值。作為如此之脈衝雷射，可舉出例如被稱為飛秒雷射之超短脈衝雷射。於使用如此之特殊之雷射之情形下，施加穩定性及波長之選擇範圍等之限制。又，雷射本身亦較昂貴。因而，基於謀求降低半導體器件10之裝置價格(製造成本)之觀點，與其使用MPA，不如使用SPA為佳。惟，亦有為了進行充分的解析，而必須使解析度優先之情形。因而，選擇搭載SPA與MPA之哪一方式之裝置，可相應於使用者需要對何種半導體器件10進行何種程度之詳細之解析而決定。
此處，藉由雷射光L之照射產生電子-電洞對的是pn接面部。而後，pn接面部中之最易流通OBIC之部分係連接於電源(VDD )或接地(VSS )之部分。於pn接面部中之連接於閘極之部分中，因自閘極之洩漏，而流通若干OBIC。另一方面，於pn接面部中之未連接於任何部位之部分中，幾乎不流通OBIC。又，於設置有虛設閘極13a之元件分離層11d1之一部分(與虛設閘極13a重疊之部分除外之部分)中，OBIC即便流通，亦為非常小。如此，於半導體器件10中，就上述之電流路徑之每一分類，OBIC之電流量不同。而且，因如此之電流量之不同，於OBIC圖像P2中，產生每一區域之深淺差。
為此，第2產生部53基於上述之OBIC圖像之性質，根據布局圖像P1產生與OBIC圖像P2類似之圖像(第2圖案圖像)。亦即，第2產生部53基於半導體器件10之布局圖像P1與半導體器件10之電流路徑資訊(於本實施形態中，上述之每一區域之電流路徑(連接對象)之分類)，產生半導體器件10之第2圖案圖像。例如，第2產生部53實施後述之第1處理及第2處理。
(第1處理) 第1處理包含分類處理及色彩設定處理。分類處理自基於電流路徑資訊，將半導體器件10中所含之擴散層11c之至少一部分及元件分離層11d1之至少一部分分類之處理。色彩設定處理係對於布局圖像P1中之擴散層11c之至少一部分及元件分離層11d1之至少一部分，設定與電流路徑之分類相應之色彩之處理。圖7係顯示藉由對於布局圖像P1之第1處理而產生之框設定圖像P3之圖。
(分類處理) 作為一例，第2產生部53於分類處理中，於擴散層11c(自半導體基板11A之厚度方向觀察，為設置有擴散層11c之區域)中之相互相鄰之閘極13間，設定矩形狀之框區域BA(BA1、BA2、BA3)。同樣地，第2產生部53於元件分離層11d1中之相互相鄰之閘極13A間設定矩形狀之框區域BA(BA4)。框區域BA1～BA4根據上述之電流路徑而分類。具體而言，框區域BA1係連接於電源(VDD )或接地(VSS )之區域。框區域BA2係連接於閘極之區域。框區域BA3係無連接目的地之區域(於擴散層11c中孤立之區域)。框區域BA4係於元件分離層11d1中孤立之區域。
(色彩設定處理) 繼而，第2產生部53於色彩設定處理中，對各框區域BA1～BA4，設定與電流路徑之分類相應之色彩。如上述般，與各框區域BA1～BA4對應之OBIC之電流量之大小關係成為「BA1＞BA2＞BA3＞BA4」。因此，於OBIC圖像P2中，與框區域BA2對應之區域變得較與框區域BA1對應之區域為暗。又，與框區域BA3對應之區域變得較與框區域BA2對應之區域為暗。又，與框區域BA4對應之區域變得較與框區域BA3對應之區域為暗。為此，第2產生部53對框區域BA1設定最亮之色彩(例如接近白色之色彩)，對框區域BA2設定較框區域BA1為暗之色彩(例如淺灰色)，對框區域BA3設定較框區域BA2為暗之色彩(例如深灰色)，對框區域BA4設定較框區域BA3為暗之色彩(例如接近黑色之色彩)。而且，第2產生部53自框設定圖像P3去除框區域BA1～BA4以外之圖案。藉此，如圖8所示，獲得僅包含經著色之複數個框區域BA之著色圖像P4。
(第2處理) 第2處理係基於著色圖像P4產生第2圖案圖像之處理。作為一例，第2產生部53藉由進行對於著色圖像P4之模糊處理，而產生第2圖案圖像。作為模糊處理，可利用周知之模糊加工之方法。模糊加工之參數(模糊度)例如可基於OBIC圖像P2而決定。例如，操作員(使用者)一面確認顯示於顯示裝置7之OBIC圖像P2，一面以產生盡量與OBIC圖像P2類似第2圖案圖像之方式，決定著色圖像P4之模糊度。而且，第2產生部53藉由基於經由輸入裝置6由操作員輸入之模糊度，執行對於著色圖像P4之模糊處理，而可產生第2圖案圖像(模糊圖像)。或，第2產生部53可基於在不經由人手下，預先設定之模糊度，執行對於著色圖像P4之模糊處理。圖9係顯示藉由模糊處理而獲得之模糊圖像P5之一例之圖。
又，根據著色圖像P4產生模糊圖像P5之處理可利用藉由機器學習而學習到之轉換處理取代上述之模糊處理，而進行。例如，第2產生部53可預先藉由使用示教資料之機器學習，學習著色圖像之轉換處理，其中該示教資料包含學習用之著色圖像、及與該學習用之著色圖像對應之OBIC圖像。而後，第2產生部53可利用藉由上述機器學習而決定之轉換處理，將著色圖像P4進行轉換，藉此產生模糊圖像P5。
例如，第2產生部53可預先製作具有與上述轉換處理對應之參數(完成學習之參數)之完成學習之模式(以下為「轉換模式」)，並記憶於記憶部51。轉換模式例如係構成為藉由使用上述之示教資料之機器學習，而輸入著色圖像，並輸出與OBIC圖像類似之圖像(與藉由上述之模糊處理而產生之圖像對應之圖像)之模式。作為示教資料(學習用之著色圖像、及與該學習用之著色圖像對應之OBIC圖像)，例如，可使用自於過去設為檢查對象之半導體器件獲得之著色圖像及OBIC圖像。而且，第2產生部53可取得藉由將著色圖像P4輸入至轉換模式而自轉換模式輸出之圖像，作為模糊圖像P5。轉換模式例如為由類神經網路、深層學習(Deep learning，深度學習)建構之多層類神經網路等。作為轉換模式之例，為CNN(Convolutional Neural Network，卷積神經網路)、FCN(Fully Convolutional Networks，全卷積網路)、U-Net、ResNet(Residual Network，殘差網路)等。惟，轉換模式不限定於特定之模式。又，轉換模式之節點數及層數亦可任意地設定。
圖像處理部54基於OBIC圖像P2(參照圖5)與模糊圖像P5(參照圖9)之位置對準之結果，取得表示OBIC圖像P2與布局圖像P1(參照圖4)之相對關係(對應關係)之匹配資訊。例如，OBIC圖像P2與模糊圖像P5之位置對準係藉由在OBIC圖像P2與模糊圖像P5之間特定出相互對應之3處以上之點而進行。如此之位置對準可藉由周知之圖案匹配方法進行，亦可由操作員執行。例如，圖像處理部54可經由顯示裝置7對使用者示出OBIC圖像P2及模糊圖像P5，且取得經由輸入裝置6由操作員指定之表示OBIC圖像P2與模糊圖像P5之對應關係之資訊(例如，表示相互對應之3處以上之點之資訊)。如上述般，模糊圖像P5由於為以與OBIC圖像P2盡量相似之方式基於著色圖像P4而產生之圖像，故藉由操作員之目視，亦可以相應之精度進行模糊圖像P5與OBIC圖像P2之位置對準。又，模糊圖像P5由於係根據布局圖像P1產生之圖像，故預先掌握在模糊圖像P5設定之座標與在布局圖像P1設定之座標之對應關係。因而，圖像處理部54根據OBIC圖像P2與模糊圖像P5之位置對準之結果，可獲得OBIC圖像P2與布局圖像P1之間之匹配資訊。所獲得之匹配資訊被記憶於例如記憶部51。
匹配資訊係用於特定OBIC圖像P2之任意之座標位置與布局圖像P1之哪一座標位置對應之資訊(或，用於特定布局圖像P1之任意之座標位置與OBIC圖像P2之哪一座標位置對應之資訊)。匹配資訊例如可為用於將OBIC圖像P2之座標、與跟布局圖像P1建立關聯之座標相互轉換之資訊(例如函數等)。此處，OBIC圖像P2之座標係與雷射光L之照射位置建立關聯之座標，且係半導體檢查裝置1之動作控制用之座標(亦即，半導體檢查裝置1進行辨識之座標系之座標)。惟，匹配資訊中所含之資訊不限定於上文。例如，匹配資訊可包含：表示布局圖像P1相對於OBIC圖像P2之旋轉角度之角度資訊、或布局圖像P1相對於OBIC圖像P2之倍率等之資訊。若概括上述內容，則如以下般。存在規定布局圖像P1之二維之第1座標系、及規定OBIC圖像P2之二維之第2座標系。此處，於第1座標系與第2座標系之間，縱橫尺度及水平垂直角度可不同。惟，兩座標系之座標面設為平坦且無變形者。此時，指定第1座標系之3點(X1,Y1)、(X2,Y2)、(X3,Y3)、及與該等3點於同一位置對應之第2座標系之3點(x1,y1)、(x2,y2)、(x3,y3)。於在第1座標系及第2座標系無變形之情形下，將第1座標系之點與第2座標系之點藉由一次轉換而建立對應關係。基於如此之對應關係，獲得用於將一座標系之任意之點轉換為另一座標系之對應之點之轉換式。上文所述之函數相當於該轉換式。又，角度資訊或倍率亦可包含於該轉換式。於在兩個座標系之間，特定之條件(例如，兩個座標系位於相同之平面上之狀況等)成立之情形等下，轉換式可被簡略化。例如，僅藉由座標旋轉或座標偏移，便可進行第1座標系與第2座標系之相互轉換。
圖像處理部54可基於如上述般獲得之匹配資訊，產生使布局圖像P1與OBIC圖像P2重疊之重疊圖像P6(參照圖11)。此外，於圖11中，方便上，以素色表示重疊圖像P6。實際上，重疊圖像P6成為於布局圖像P1及OBIC圖像P2之一圖像之上，重疊經設定透過率之另一圖像者。藉由使用上述之匹配資訊，而可獲得使布局圖像P1與OBIC圖像P2高精度地重疊之重疊圖像P6。其結果，可高精度地進行使用重疊圖像P6之故障解析等。此外，圖像處理部54可產生根據需要使布局圖像P1及OBIC圖像P2以外之圖像(例如，框設定圖像P3、著色圖像P4、模糊圖像P5等)重疊之圖像，作為重疊圖像P6。例如，圖像處理部54可使操作員選擇設為重疊對象之圖像、重合之順序、各圖像之透過率等，基於所選擇之內容，產生重疊圖像。
或，圖像處理部54可將布局圖像P1與OBIC圖像P2排列顯示於顯示裝置7之顯示器上。該情形下，圖像處理部54於藉由經由滑鼠等之輸入裝置6之操作員之操作，將游標對準布局圖像P1及OBIC圖像P2之一圖像上之任意之位置時，可基於匹配資訊，在與一圖像上之游標位置對應之另一圖像上之位置顯示另一游標。藉由如此之並列表示，操作員亦可容易掌握布局圖像P1與OBIC圖像P2之對應關係。
又，圖像處理部54可基於匹配資訊，進行藉由對於半導體器件10之故障解析而特定出之故障位置與布局圖像P1上之位置之認定、或對於半導體器件10之探測之位置之設定。例如，圖像處理部54藉由半導體檢查裝置1具備之未圖示之測試器，對半導體器件10施加特定之電信號之測試圖案、特定之電壓、或特定之電流，且以未圖示之攝像部拍攝因半導體器件10之故障而產生之發熱或發光。如上述般由攝像部拍攝到之發熱圖像或發光圖像中所示之故障位置(反應位置)之座標被作為OBIC圖像P2之座標(亦即，半導體檢查裝置1之動作控制用之座標)而掌握。因而，圖像處理部54藉由使用匹配資訊，而可特定布局圖像P1上之故障位置。此外，故障解析方法不限定於特定之方法。例如，作為故障解析方法，除了上述之發熱解析或發光解析以外，亦可使用OBIRCH(Optical Beam Induced Resistance Current，光束感應電阻電流)解析、SDL(Soft Defect Localization，軟缺陷定位)解析、LADA(Laser Assisted Device Alteration，雷射輔助器件修改)解析、EOFM(Electro Optical Frequency Mapping，電光頻率映射)解析等。
又，可藉由匹配資訊，將布局圖像P1上之任意之座標轉換為與該座標對應之OBIC圖像P2之座標(亦即，半導體檢查裝置1之動作控制用之座標)。亦即，可藉由使用匹配資訊，指定布局圖像P1上之任意之座標，藉此，指定由半導體檢查裝置1進行之探測之位置。例如，圖像處理部54經由顯示裝置7對操作員圖示布局圖像P1，且取得經由輸入裝置6由操作員指定之布局圖像P1上之位置(座標)。而後，圖像處理部54藉由基於匹配資訊，將如上述般取得之座標轉換為半導體檢查裝置1之動作控制用之座標，而可設定由半導體檢查裝置1進行之探測之位置(例如，EOP(Electro Optical Probing，電光探測)解析時之探測之位置)。如以上所述般，藉由利用匹配資訊，而可高精度地進行故障解析(布局圖像上之故障位置之特定或探測位置之設定)。
控制部55控制電腦5之資料處理、及連接於電腦5之各器件(雷射光源2、雷射掃描部3、放大器4、輸入裝置6、顯示裝置7等)之動作。
其次，參照圖10及圖11，針對由半導體檢查裝置1執行之半導體檢查方法之處理步序之一例，進行說明。
於步驟S1中，半導體檢查裝置1(主要為雷射光源2、雷射掃描部3、及放大器4)藉由對於半導體器件10掃描雷射光L，而就雷射光L之每一照射位置，取得表示與雷射光L之照射相應之半導體器件10之電信號之特性之特性資訊(於本實施形態中為OBIC信號)。而後，半導體檢查裝置1(主要為第1產生部52)基於每一照射位置之特性資訊，產生半導體器件10之第1圖案圖像(於本實施形態中為OBIC圖像P2)(參照圖5)。
於步驟S2中，半導體檢查裝置1(主要為第2產生部53)基於布局圖像P1及電流路徑資訊，產生第2圖案圖像(於本實施形態中為模糊圖像P5)。作為一例，第2產生部53如上述般，基於布局圖像P1及電流路徑資訊，產生框設定圖像P3(參照圖7)，根據框設定圖像P3產生著色圖像P4(參照圖8)，根據著色圖像P4產生模糊圖像P5(參照圖9)。此外，可早於步驟S1，執行步驟S2，亦可並行執行步驟S1與步驟S2。
於步驟S3中，半導體檢查裝置1(主要為圖像處理部54)基於第1圖案圖像(OBIC圖像P2)與第2圖案圖像(模糊圖像P5)之位置對準之結果，取得匹配資訊。
於步驟S4中，半導體檢查裝置1(主要為圖像處理部54)藉由使用匹配資訊，產生使第1圖案圖像(OBIC圖像P2)與布局圖像P1重疊之重疊圖像P6。
於步驟S5中，半導體檢查裝置1(主要為圖像處理部54)使用匹配資訊，實施故障解析。例如，半導體檢查裝置1可如上述般，進行藉由對於半導體器件10之故障解析而特定出之故障位置與布局圖像P1上之位置之認定、或對於半導體器件10之探測之位置之設定。此外，當實施步驟S5之處理時，未必必須實施產生步驟S4之重疊圖像P6之處理，但藉由產生重疊圖像P6，並對操作員示出，而可提高實施故障解析之操作員之便利性。
[作用效果] 業已知悉照射於半導體器件10之光(例如雷射光)具有一定之擴展性，來自半導體器件10之反射光之半峰全幅值大於往向半導體器件10之入射光之半峰全幅值(FWHM：full width at half maximum)。此處，相對於基於反射光取得之光學圖像之解析度(解像度)依存於所觀察之反射光之半峰全幅值，而不基於反射光之第1圖案圖像(OBIC圖像P2)之解析度依存於往向半導體器件10之入射光之半峰全幅值。又，光之半峰全幅值越小，則所獲得之圖像之解析度越變小。因而，藉由基於與光之照射相應之半導體器件10之電信號之特性(OBIC信號)，產生第1圖案圖像(OBIC圖像P2)，而可獲得較基於反射光取得之光學圖像為高解析度之圖像。進而，可根據基於布局圖像P1與半導體器件10之電流路徑所獲得之第2圖案圖像(模糊圖像P5)與第1圖案圖像(OBIC圖像P2)之位置對準之結果，獲得第1圖案圖像(OBIC圖像P2)與布局圖像P1之間之精度較高之匹配資訊。根據以上所述，根據上述之半導體檢查裝置1及半導體檢查方法，可將從半導體器件10獲得之第1圖案圖像(OBIC圖像P2)與該半導體器件10之布局圖像P1高精度地進行位置對準。其結果，可使藉由故障解析而特定出之半導體器件10之故障位置顯示於布局圖像P1上、或藉由指定布局圖像P1上之位置，而容易地設定探測位置。
又，第2產生部53可執行：第1處理，其基於電流路徑資訊，將半導體器件10中所含之擴散層11c之至少一部分及元件分離層11d1之至少一部分之至少一者(於本實施形態中為兩者)加以分類，且對於布局圖像P1中之擴散層11c之至少一部分及元件分離層11d1之至少一部分之至少一者，設定與分類相應之色彩；及第2處理，其基於由第1處理產生之著色圖像P4，產生第2圖案圖像(模糊圖像P5)。根據上述構成，根據基於電流路徑資訊而經著色之著色圖像P4，可獲得可高精度地進行與布局圖像P1之位置對準之第2圖案圖像(模糊圖像P5)。
又，上述第2處理可包含對於著色圖像P4之模糊處理。根據上述構成，藉由模糊處理，可獲得與第1圖案圖像(OBIC圖像P2)相似之第2圖案圖像(模糊圖像P5)。其結果，可獲得可高精度地進行與第1圖案圖像(OBIC圖像P2)之位置對準之第2圖案圖像(模糊圖像P5)。
又，上述第2處理可執行：藉由使用示教資料之機器學習，學習著色圖像P4之轉換處理之處理，其中該示教資料包含學習用之著色圖像P4、及與該學習用之著色圖像P4對應之第1圖案圖像(OBIC圖像P2)；及利用藉由學習而決定之轉換處理，將著色圖像P4進行轉換，藉此產生第2圖案圖像(模糊圖像P5)之處理。根據上述構成，藉由基於機器學習之結果之轉換處理，可獲得與第1圖案圖像(OBIC圖像P2)相似之第2圖案圖像(模糊圖像P5)。其結果，可高精度地進行第1圖案圖像(OBIC圖像P2)與第2圖案圖像(模糊圖像P5)之位置對準。
又，圖像處理部54可執行：對使用者示出第1圖案圖像(OBIC圖像P2)及第2圖案圖像(模糊圖像P5)之處理；及基於由使用者指定之表示第1圖案圖像(OBIC圖像P2)與第2圖案圖像(模糊圖像P5)之對應關係之資訊，取得匹配資訊之處理。根據上述構成，可令使用者實施以目視進行之第1圖案圖像(OBIC圖像P2)及第2圖案圖像(模糊圖像P5)之位置對準。
又，放大器4可取得相應於雷射光L向半導體器件10之照射而產生之光伏電流(OBIC)之測定值(OBIC信號)，作為特性資訊。根據上述構成，可獲得經設定與光伏電流之測定值相應之色調(深淺)之OBIC圖像，作為第1圖案圖像。
[變化例] 以上，雖然針對本揭示之一實施形態進行了說明，但本揭示不限定於上述之實施形態。針對各構成之材料及形狀不限定於上述之材料及形狀，可採用各種材料及形狀。
例如，雖然於上述實施形態中，利用藉由對於著色圖像P4進行模糊加工(或，藉由轉換模式進行之轉換處理)而獲得之模糊圖像P5作為第2圖案圖像，但可利用著色圖像P4作為第2圖案圖像。
又，上述之取得匹配資訊之處理可利用藉由機器學習而學習到之位置對準處理而進行。例如，圖像處理部54可預先執行藉由使用示教資料之機器學習，而學習第1圖案圖像(OBIC圖像P2)與第2圖案圖像(著色圖像P4或模糊圖像P5)之位置對準處理，其中該示教資料包含學習用之第1圖案圖像(OBIC圖像P2)、與學習用之第1圖案圖像(OBIC圖像P2)對應之第2圖案圖像(著色圖像P4或模糊圖像P5)、及該等圖像之匹配結果(位置對準之結果)。例如，圖像處理部54可預先製作具有與上述位置對準處理對應之參數(完成學習之參數)之完成學習之模式(以下為「位置對準模式」)，並記憶於記憶部51。位置對準模式例如係如下述般構成之模式，即：藉由使用上述之示教資料之機器學習，而輸入第1圖案圖像及第2圖案圖像，並輸出該等位置對準之結果(例如，兩圖像之相互對應之3處以上之點之座標等)。作為示教資料，例如，可使用藉由對於在過去設為檢查對象之半導體器件之處理而獲得之OBIC圖像、著色圖像(或模糊圖像)、及匹配結果之組合。
而且，圖像處理部54可執行下述處理，即：利用藉由上述學習而決定之位置對準處理，進行第1圖案圖像(OBIC圖像P2)與第2圖案圖像(著色圖像P4或模糊圖像P5)之位置對準，藉此取得表示第1圖案圖像(OBIC圖像P2)與布局圖像P1之相對關係之匹配資訊。例如，圖像處理部54可取得藉由朝位置對準模式輸入第1圖案圖像及第2圖案圖像而自位置對準模式輸出之結果，作為該等圖像之位置對準之結果。而且，圖像處理部54可基於如上述般獲得之位置對準之結果，取得匹配資訊。位置對準模式例如為由類神經網路、深層學習(Deep learning，深度學習)建構之多層類神經網路等。作為位置對準模式之例，為CNN(Convolutional Neural Network，卷積神經網路)、FCN(Fully Convolutional Networks，全卷積網路)、U-Net、ResNet(Residual Network，殘差網路)等。惟，位置對準模式不限定於特定之模式。又，位置對準模式之節點數及層數亦可任意地設定。根據上述構成，藉由基於機器學習之結果之位置對準處理，可高精度地進行第1圖案圖像與第2圖案圖像之位置對準。又，於使用著色圖像P4作為第2圖案圖像之情形下，於操作員之目視或先前之圖案匹配等之方法中，位置對準之精度有可能降低。另一方面，藉由使用上述之位置對準模式，而即便於使用著色圖像P4作為第2圖案圖像之情形下，亦可期待高精度地進行第1圖案圖像與第2圖案圖像之位置對準。亦即，於使用上述之位置對準模式之情形下，可確保位置對準之精度，且省略根據著色圖像P4產生模糊圖像P5之處理。
參照圖12～圖15，針對用於取得OBIC信號之構成例(第1構成例～第5構成例)，進行說明。
(第1構成例) 圖12係顯示第1構成例之概略圖。於該例中，半導體器件10被分成電源電壓互不相同之複數個區塊BR。構成為區塊BR1由電源VDD1 施加第1電壓，區塊BR2由電源VDD2 施加第2電壓。該情形下，於對於區塊BR1之區域掃描雷射光L而取得OBIC信號時，只要將放大器4之一端子4a(與連接於接地VSS 之側之端子4b為相反側之端子)連接於與電源VDD1 對應之封裝基板12之端子12a即可。另一方面，於對於區塊BR2之區域掃描雷射光L而取得OBIC信號時，只要將放大器4之一端子4a連接於與電源VDD2 對應之封裝基板12之端子12a即可。
(第2構成例) 圖13係顯示第2構成例之概略圖。如圖13所示，上述之半導體器件10(半導體晶片11及封裝基板12)可經由托座15搭載於印刷基板等之板16。該情形下，放大器4之端子4a、4b可連接於設置於板16之電源端子及接地端子。
(第3構成例) 圖14之(A)係顯示第3構成例之概略圖。如圖14之(A)所示，於將電源VDD 及接地VSS 直接連接於半導體晶片11內之情形下，只要如例如圖13所示般將放大器4之端子4a、4b連接於電源VDD 及接地VSS ，不施加偏壓，監視相應於雷射光L之照射而流通之電流IDD 之變化(亦即，OBIC信號)即可。藉由不施加偏壓，而可盡量減小雜訊成分，可容易進行OBIC信號之測定(識別)。
(第4構成例) 圖14之(B)係顯示第4構成例之概略圖。如圖14之(B)所示，於將MOS開關SW設置於接地VSS 之情形下，藉由將半導體器件10設定為待機狀態，而將接地VSS 連接於外部。於該狀態下，可檢測到於一定位準之洩漏電流中伴有OBIC信號之電流變化。此外，圖14之(B)之左側之圖係將實際之構成簡略化而圖示者，實際上，藉由控制開關之電路，切換MOS(電晶體T)之導通/關斷。又，放大器4為了檢測微小電流，而可由微分電路構成。該情形下，可檢測電流之變化量。亦即，於OBIC信號大於雜訊成分之情形下，可忽視雜訊成分等之偏差。
(第5構成例) 圖15係顯示第5構成例之概略圖。於該例中，於半導體器件10設置有電源管理電路(PMC：power management circuit)C。電源管理電路C構成為調整自電源VDD 供給之電壓，將經調整之電源電壓(VDD1 ，VDD2 )供給至半導體器件10之各區塊BR(參照圖12)。於如此之情形下，為了取得於朝與電源電壓(VDD1 )對應之區塊BR照射雷射光L時產生之OBIC信號，而必須對供給電源電壓(VDD1 )之電源線WDD1 進行存取。為此，於該例中，於半導體基板11A之背面11b，形成有自背面11b到達設置於配線層11B之電源線WDD1 之開口部11e。於開口部11e，配置藉由例如FIBCVD等之FIB加工而形成之包含絕緣體之絕緣部17、及同樣藉由FIB加工而形成之包含金屬之墊18。墊18之內側(配線層11B側)之前端部與電源線WDD1 連接，墊18之外側之表面露出於開口部11e。絕緣部17形成為覆蓋墊18之周圍。墊18之外側之表面連接有用於測定電源線WDD1 中流通之電流之探針PR之前端。如此，對於自電源管理電路C分支之後之電源線WDD1 ，藉由經由露出於半導體基板11A之背面11b側之墊18進行探測，而可測定電源線WDD1 中流通之電流。此外，通常，於區塊BR(參照圖12)之外緣部，設置與該區塊BR對應之較寬幅之電源線。該情形下，上述之開口部11e只要形成於該外緣部即可。
又，第1圖案圖像不限定於OBIC圖像。作為第1圖案圖像，可使用藉由使相應於來自半導體基板11A之背面11b之光照射(光刺激)觀測到之電信號之特性圖像化而獲得之任意之圖像。
1:半導體檢查裝置 2:雷射光源(光源) 3:雷射掃描部(掃描部) 4:放大器(測定部) 4a, 4b, 12a:端子 5:電腦 6:輸入裝置 7:顯示裝置 8:固態浸沒透鏡 10:半導體器件 11:半導體晶片 11A:半導體基板 11a:主面 11B:配線層 11b:背面 11c, 11c1, 11c2:擴散層 11d:絕緣層 11d1:元件分離層 11e:開口部 12:封裝基板 13, 13a:閘極 14, 14a, 14b:鰭片部 15:托座 16:板 17:絕緣部 18:墊 51:記憶部 52:第1產生部 53:第2產生部 54:圖像處理部(處理部) 55:控制部 B:凸塊 B-B, C-C:線 BA, BA1, BA2, BA3, BA4:框區域 BR1, BR2:區塊 C:電源管理電路 G1, G2, G3:圖形 IDD :電流 L:雷射光(光) P1:布局圖像 P2:OBIC圖像(第1圖案圖像) P3:框設定圖像 P4:著色圖像(第2圖案圖像) P5:模糊圖像(第2圖案圖像) P6:重疊圖像 PR:探針 SW:MOS開關 T:電晶體 V:通孔 VDD , VDD1 , VDD2 :電源 VSS :接地 W:金屬配線 WDD1 :電源線
圖1係一實施形態之半導體檢查裝置之概略構成圖。 圖2係顯示半導體器件之構成例之概略圖。 圖3之(A)及(B)係顯示半導體器件之一部分之布局之一例之概略圖。 圖4係顯示布局圖像之一例之圖。 圖5係顯示OBIC圖像(第1圖案圖像)之一例之圖。 圖6係顯示雷射光之波長與OBIC圖像之解析度之關係、及雷射光之波長與矽基板之透過率之關係之描繪圖。 圖7係顯示框設定圖像之一例之圖。 圖8係顯示著色圖像之一例之圖。 圖9係顯示模糊圖像(第2圖案圖像)之一例之圖。 圖10係顯示半導體檢查裝置之動作之一例之流程圖。 圖11係顯示由半導體檢查裝置產生之各圖像之關係之圖。 圖12係顯示用於取得OBIC信號之第1構成例之概略圖。 圖13係顯示用於取得OBIC信號之第2構成例之概略圖。 圖14之(A)係顯示用於取得OBIC信號之第3構成例之概略圖，圖14之(B)係顯示用於取得OBIC信號之第4構成例之概略圖。 圖15係顯示用於取得OBIC信號之第5構成例之概略圖。
1:半導體檢查裝置
2:雷射光源(光源)
3:雷射掃描部(掃描部)
4:放大器(測定部)
4a,4b,12a:端子
5:電腦
6:輸入裝置
7:顯示裝置
8:固態浸沒透鏡
10:半導體器件
11:半導體晶片
11b:背面
12:封裝基板
51:記憶部
52:第1產生部
53:第2產生部
54:圖像處理部(處理部)
55:控制部
B:凸塊
L:雷射光(光)
VDD :電源
VSS :接地

Claims (22)

  1. 一種半導體檢查方法，其包含以下步驟： 藉由對半導體器件掃描光，而就前述光之每一照射位置，取得表示與前述光之照射相應之前述半導體器件之電信號之特性的特性資訊，基於前述每一照射位置之前述特性資訊，產生前述半導體器件之第1圖案圖像； 基於表示前述半導體器件之布局之布局圖像與表示前述半導體器件之電流路徑之電流路徑資訊，產生前述半導體器件之第2圖案圖像之步驟；及 基於前述第1圖案圖像與前述第2圖案圖像之位置對準之結果，取得表示前述第1圖案圖像與前述布局圖像之相對關係的匹配資訊。
  2. 如請求項1之半導體檢查方法，其中產生前述第2圖案圖像之步驟包含： 第1處理，其基於前述電流路徑資訊，將前述半導體器件中所含之擴散層之至少一部分及元件分離層之至少一部分之至少一者加以分類，且對前述布局圖像中之前述擴散層之至少一部分及前述元件分離層之至少一部分之至少一者，設定與前述分類相應之色彩；及 第2處理，其基於由前述第1處理產生之著色圖像，產生前述第2圖案圖像。
  3. 如請求項2之半導體檢查方法，其中前述第2處理包含對於前述著色圖像之模糊處理。
  4. 如請求項2之半導體檢查方法，其中前述第2處理包含以下處理： 藉由使用示教資料之機器學習，學習前述著色圖像之轉換處理，該示教資料包含學習用之前述著色圖像、及與前述學習用之著色圖像對應之前述第1圖案圖像；及 使用藉由前述學習而決定之前述轉換處理將前述著色圖像進行轉換，藉此產生前述第2圖案圖像。
  5. 如請求項1至4中任一項之半導體檢查方法，其中取得前述匹配資訊之步驟包含以下處理： 對使用者提示前述第1圖案圖像及前述第2圖案圖像；及 基於由前述使用者指定之表示前述第1圖案圖像與前述第2圖案圖像之對應關係之資訊，取得前述匹配資訊。
  6. 如請求項1至4中任一項之半導體檢查方法，其中取得前述匹配資訊之步驟包含以下處理： 藉由使用示教資料之機器學習，學習前述第1圖案圖像與前述第2圖案圖像之位置對準處理，該示教資料包含學習用之前述第1圖案圖像、與前述學習用之第1圖案圖像對應之前述第2圖案圖像、及該等圖像之匹配結果；及 使用藉由前述學習而決定之前述位置對準處理，進行前述第1圖案圖像與前述第2圖案圖像之位置對準，藉此取得前述匹配資訊。
  7. 如請求項1至6中任一項之半導體檢查方法，其更包含以下步驟：基於前述匹配資訊，產生使前述布局圖像與前述第1圖案圖像重疊之重疊圖像。
  8. 如請求項1至7中任一項之半導體檢查方法，其更包含以下步驟：基於前述匹配資訊，進行藉由對前述半導體器件之故障解析而特定出之故障位置與前述布局圖像上之位置之認定、或對前述半導體器件之探測位置之設定。
  9. 如請求項1至8中任一項之半導體檢查方法，其中於產生前述第1圖案圖像之步驟中，取得相應於向前述半導體器件照射光而產生之光伏電流之測定值作為前述特性資訊。
  10. 如請求項9之半導體檢查方法，其中前述半導體器件具有半導體基板，該半導體基板具有形成有電晶體之主面、及與前述主面為相反側之背面；且 於產生前述第1圖案圖像之步驟中，對前述半導體基板之前述背面，照射自前述背面向前述主面側透過之前述光； 前述光具有較前述半導體基板之材料之帶隙為高之能量。
  11. 如請求項9之半導體檢查方法，其中前述半導體器件具有半導體基板，該半導體基板具有形成有電晶體之主面、及與前述主面為相反側之背面；且 於產生前述第1圖案圖像之步驟中，對前述半導體基板之前述背面，照射自前述背面向前述主面側透過之脈衝光即前述光； 前述光具有較前述半導體基板之材料之帶隙為低之能量。
  12. 一種半導體檢查裝置，其具備： 光源； 掃描部，其對於半導體器件掃描來自前述光源之光； 測定部，其與前述半導體器件電性連接，就前述光之每一照射位置，測定與前述光之照射相應之前述半導體器件之電信號之特性； 第1產生部，其基於表示由前述測定部測定出之前述每一照射位置之前述電信號之特性的特性資訊，產生前述半導體器件之第1圖案圖像； 第2產生部，其基於表示前述半導體器件之布局之布局圖像與表示前述半導體器件之電流路徑之電流路徑資訊，產生前述半導體器件之第2圖案圖像；及 處理部，其基於前述第1圖案圖像與前述第2圖案圖像之位置對準之結果，取得表示前述第1圖案圖像與前述布局圖像之相對關係的匹配資訊。
  13. 如請求項12之半導體檢查裝置，其中前述第2產生部執行： 第1處理，其基於前述電流路徑資訊，將前述半導體器件中所含之擴散層之至少一部分及元件分離層之至少一部分之至少一者加以分類，且對前述布局圖像中之前述擴散層之至少一部分及前述元件分離層之至少一部分之至少一者，設定與前述分類相應之色彩；及 第2處理，其基於由前述第1處理產生之著色圖像，產生前述第2圖案圖像。
  14. 如請求項13之半導體檢查裝置，其中前述第2處理包含對於前述著色圖像之模糊處理。
  15. 如請求項13之半導體檢查裝置，其中前述第2處理執行以下處理： 藉由使用示教資料之機器學習，學習前述著色圖像之轉換處理，該示教資料包含學習用之前述著色圖像、及與前述學習用之著色圖像對應之前述第1圖案圖像；及 使用藉由前述學習而決定之前述轉換處理將前述著色圖像進行轉換，藉此產生前述第2圖案圖像。
  16. 如請求項12至15中任一項之半導體檢查裝置，其中前述處理部執行以下處理： 對使用者提示前述第1圖案圖像及前述第2圖案圖像；及 基於由前述使用者指定之表示前述第1圖案圖像與前述第2圖案圖像之對應關係之資訊，取得前述匹配資訊。
  17. 如請求項12至15中任一項之半導體檢查裝置，其中前述處理部執行以下處理： 藉由使用示教資料之機器學習，學習前述第1圖案圖像與前述第2圖案圖像之位置對準處理，該示教資料包含學習用之前述第1圖案圖像、與前述學習用之第1圖案圖像對應之前述第2圖案圖像、及該等圖像之匹配結果；及 使用藉由前述學習而決定之前述位置對準處理，進行前述第1圖案圖像與前述第2圖案圖像之位置對準，藉此取得前述匹配資訊。
  18. 如請求項12至17中任一項之半導體檢查裝置，其中前述處理部基於前述匹配資訊，產生使前述布局圖像與前述第1圖案圖像重疊之重疊圖像。
  19. 如請求項12至18中任一項之半導體檢查裝置，其中前述處理部基於前述匹配資訊，進行藉由對前述半導體器件之故障解析而特定出之故障位置與前述布局圖像上之位置之認定、或對前述半導體器件之探測位置之設定。
  20. 如請求項12至19中任一項之半導體檢查裝置，其中前述測定部取得相應於向前述半導體器件照射光而產生之光伏電流之測定值作為前述特性資訊。
  21. 如請求項20之半導體檢查裝置，其中前述半導體器件具有半導體基板，該半導體基板具有形成有電晶體之主面、及與前述主面為相反側之背面；且 前述掃描部對前述半導體基板之前述背面，掃描自前述背面向前述主面側透過之前述光； 前述光具有較前述半導體基板之材料之帶隙為高之能量。
  22. 如請求項20之半導體檢查裝置，其中前述半導體器件具有半導體基板，該半導體基板具有形成有電晶體之主面、及與前述主面為相反側之背面；且 前述掃描部對前述半導體基板之前述背面，掃描自前述背面向前述主面側透過之脈衝光即前述光； 前述光具有較前述半導體基板之材料之帶隙為低之能量。
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