TW528874B - Non-destructive inspection method - Google Patents

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528874 五、發明說明（1) [發明背景] [發明領域] 本發明係有關於一種方法，在生產製程中，應用於在 晶圓態（wafer state)、安裝態（instal Uti〇n 等 的半導體晶片之非破壞性檢查，且特別有關於一種方法用 於偵測或檢查具有漏損量的部份，包括短路、阻值增加、 或斷路。 [習知技術說明] 傳統上，這樣的非破壞性檢查技術已被用於檢測p — n 接面二極體中有缺陷的部分，以一非破壞性的方法做為部 分分析半導體晶片上之錯誤和缺陷。 ' 第1 5圖圖示上述傳統非破壞檢查方法的原則，當雷射 光束2發射到ρ-η接面二極體1上，產生一對電子3和正電 洞4，上述電子和正電洞隨著上述ρ —^接面二極體的空乏層 電場以及外部電源5的電場向相反方向移動。故上述流動 電流為藉光學光束感應電流（optical beam indueed current，0BIC)現象而生之電流。上述光學光束感應 (0BIC)電流6由和ρ-η接面二極體1串聯的電流計7偵測為一 電流或一電流的變化。第1 6圖圖示一利用〇Β丨C電流來偵測 缺陷的傳統科技範例。一缺陷1 8促成在和第1 5圖具有相同 表面結構的Ρ - η接面二極體上之重組。當一雷射光束照射 到無缺陷部分如雷射光束21，一0BIC電流流動如第15圖之 所示之範例。另一方面，當一雷射光束發射到上述缺陷1 8 上促成上述重組如雷射光束2 2，若上述重組產生，則使一

7061-4426-Pf .ptd 第6頁 528874 五、發明說明（2) 對電子和正電洞無效，故無OB I C電流流動。因此，上述促 成重組的缺陷位置可被確認。 上述在p - η接面二極體的〇 B IC現象，如日本專利公佈 編號1 0 - 1 3 54 1 3所揭露，不僅用來偵測ρ-η接面二極體的缺 陷，更用在偵測接線上的斷路。上述方法，藉著第1 7圖之 側視圖和第1 8圖之平面圖如以下敘述，串聯ρ-η接面二極 體1001，1002和1003，上述接線和上述每個Ρ-η接面二極 體並聯。當上述接線因斷路缺陷1 0 2 8斷路且雷射光束照射 時，一不同於流過其他ρ-η接面二極體的電流之〇Β I C電流 流過和上述斷路接線並聯之ρ-η接面二極體1 0 02，因此， 成功的區別出上述斷路接線。 另一傳統科技，如Beyer，J. et al·在Applied Physics Letter (Appl. Phys. Lett.) Vol. 74, No. 19· pp· 2863 - 2865 ( 1 99 9 )中所述，半導體底材（此後指 稱為裸晶圓）在建構一元件為一半導體裝置之前，被用於 實施非破壞性檢查，以檢查半導體底材不純物濃度的非均 勻度。第1 9圖表示一基本架構，當上述雷射光束2照射到 裸晶200上，一對電子3和正電洞4產生，若上述裸晶200的 不純物濃度是均勻的，上述電子3和正電洞4對將立即重組 和抵銷；然而，若上述不純物濃度非均勻的，上述〇B IC電 流6流動，由上述電流形成又磁通量1 1被超導體量子干涉 裝置（SQUID )通量計所偵測。 以上提及傳統技術具有下列的問題。 在上述第一傳統技術中，在上述檢測裝置和一半導體

7061-4426-Pf.ptd 第7頁 528874 五、發明說明（3) 曰^片間需要有一電性連接，才能首先偵測出電流改變，且 檢查僅能在被檢查半導體生產過程之前置過程以及銲墊完 成後才可實施。 在銲墊完成後’亦即後製程後，方可實施檢查❶然 而，在本案例中，上述連接的準備過程，需要一定數量的 ，性連接組合以及大量的製程步驟和高成本。若現有的缺 曰沒有和電流計串聯在一起，則上述傳統技術無效。因 ^匕’若要在沒有失敗的情形下實施檢查，則必須將電流 和所有可通過〇BIC電流的銲塾作電性連接。一般而言， =到上聊…電流在兩個接點間流動，如第16圖所示1 =曰兩接點組合量的增加和銲塾數的平方成正比。因此， 曰墊數目增加_L述組合數亦會大量的增加。為準備每

Hi片^=改變時之上述接線，必須準備完整的夾 八和改連接’故需要大量的製程步驟和成本。 接到::上所述，除了連接組合數增加外、連 影響對觀察結果的詮釋，門：2f，亦影響檢查’故會 困難。 千使在安裝完成後檢查實施上更 鑑於反應速度’上述第-自 晶片上，Beyer，J. et al ；：Λ傳統技術很難應用於半導體 (Appl. Phys. Lett.)Physics Letter ( 1 999 )中，參考項目2 中被穑7Α4’μΝ〇. I9· PP· 2863-2865 上之OBIC電流為觀察目栌，”、、述第二傳統技術，裸晶 ^ 且上述時間常數不會大於50 // 7061-4426-Pf.ptd 第8頁 528874 五、發明說明（4) s，如2865頁第四行之觀察結果所述。 另方面，在大多數案例中，在一半導體晶片中轅 f生之上述0BIC電流的衰退，相較於50 ，極快速發

述電流導出。在一半導體晶片中轉變產生之 m衰退極快速的發生，其原因為大多數半ΐ cr時門接線是被設計在高速中操作’實際上， 的n ^疋據設計的電和電阻r之值，以使大多數 ”=體晶片*較佳的表現。因此，上述〇B =夺=數衰減’當半導體晶片在1GHz傷’上 數必須大於lns，而上述3训11}通量計的反 :。對經濟的角度來看’目前可得之SQUID而大 通量，舉例來說，目前最常使用的高溫超導 DC SQUID通$計的反應頻率最高為1ΜΗζ。 導 以上面描述之上述傳統技的問題為基礎而發 展，以而求為觀點所得之問題，如以下描述。 =圓製程中生產半導體裝置且送至市場的過， ί: 階，的銲塾形成後，實行-晶圓檢驗 :叶ΐ =段！得到良率，很難定訂出適當的發展和； ^et sJ因此，貫行不同的晶圓製程監控程序以預測肖 率。目前最吸引人且最實際的方法被 ^(Pattern defect inspect ion method) ! ^ ^ ： I在質和稽缺 '等:方法（由此後稱為圖案缺陷檢查/ — )在&種方法中，缺陷或外來物質的大小、形狀、頻 528874 五、發明說明（5) - ------- 的私二佈等，透過使用雷射光束的反射和散射，第二電子 L 、及臶射光束的反射電子可得知，得到的資訊可 =監控晶圓製程的情形，改善上述製程，以及預測上述 2 ;，，而’上述圖案缺陷檢查方法，根據其原理有_缺 攸、即疋f上述方法中，觀察和建構元件之電晶體的電 、接線等無關。也就是，僅可發現外來物質和異常形 欠故八此間接地決定完成的裝置晶片是否可被接受。 [發明目的] 本發明主要在於，藉著打破上述半導體晶片之傳統非 破壞性檢查方法和裝置應用領域和成果等的極限，以及改 善半導體晶片之產能和可靠度，提出一新的檢查方法。 [發明概述] ^ 一種非破壞性檢查方法，包括：第一步驟，產生波長 範圍為30〇nm〜I 2 00run之雷射光，並產生一雷射光束聚集為 一既定光束半徑；第二步驟，既定電性連接裝置建構一艮无 定電流通路，使因OBIC電流現象而產生之〇BIC電流流過， 上述OB 1C現象是在製造過程中雷射光照射到形成在被檢查 之半導體晶片之p-n接面二極體和其周圍而產生〇BIC現 象，至少包括晶圓態和安裝態的底材之中；第三步驟，當 照射上述雷射時’掃瞄半導體晶片之一既定範圍；第四步 驟，磁通量偵測裝置在上述第三步驟中雷射光束的每個照 射點，量測由上述雷射產生之0BIC電流感應之磁通量；第 五步驟，判斷上述電流通路包括上述半導體晶片中之照射 點是否有電阻增加缺陷，包括斷路，或漏電流缺陷，包括

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’一電容電阻延遲（Cr relay)電 亦包括在上述電流通路。 上述電性連接裝置可設計為一覆 的晶圓之上表面，具有至少一個 一 P-η接面二極體在上述底材上< 上述第五步驟如此設定：若在上 上，偵測出上述磁通量等於或大 射點位置在良品或是在一般狀態 電流通路，則在上述第五步驟中 通路上有一漏電流缺陷，包括一 步驟中上述照射點上，偵測出上 時，上述發射點位置在良品或是 電流建構的電流通路，故在上述 射點之電流通路有一電阻增加缺 五、發明說明（6) 短路。 這一次 C和一電阻R 再者， 半導體晶片 層範圍中和 亦可將 上述照射點 時’上述發 電流建構的 射點之電流 在上述第四 既定標準值 並無為OBIC 定在上述照 路缺陷。 如以上 是依照OBIC 生，流過上 上述電流感 前可得為高 間大於或等 通路設計為 通路。 路包括 電容 蓋於整個上述 接觸孔在散射 述第四 於既定 中並無 判定在 短路缺 述磁通 在一般 步驟中 標準值 為 OBIC 上述照 陷。若 量小於 狀態中 第五步驟中判 陷，包括一斷 所述，根據本發明之上述非破壞性檢查方法， 電流由照射到p-n接面二極體之雷射光所產 述電流通路之短路部分包括一漏電流缺陷，且 應產生磁通量。再者，利用SQUID通量計，目 敏感度通量計，須有一架構使OBIC電流衰減時 於1 # s或使上述電流為定值。因此，上述電流 一封閉電路或一CR延遲電路被加入上述電流

7061-4426-Pf.ptd 第11頁 528874 五、發明說明（7) —----- 上述基本架構包括一雷射光束（第1圖和第2圖之2); 一電流通路（第1圖之6 〇 〇 )，由〇β丨c電流流過，·和一 SQUID通里汁（第1圖和第2圖之12)，為量測感應磁通量之 裝置。一電阻和一電容（第2圖之67〇和66〇)以延緩一⑶ 遲放置在上述電流通路中。 在晶圓態的實施例中，產生大量的磁通量之方法，為 將OB I C電流流過可在晶圓中建構之最長電流通路，根據第 1圖和第2圖所示之架構（第3圖和第4圖之和2〇2)。 、，來在一女裝板（電路底材）之實施例中，另一產生 磁通篁的方法，為將0BIC電流流過在電路底材可 長的電流通路。 # 一般而言，在具有全面評估之檢查結構，為測試元件 組（1：6^^/16"16111：以〇111))(此後僅簡稱為1£0)的實施例 中，藉著建構另一裝置，使OB 1C電流流過在被檢查半導體 晶圓中可建構之最長的電流通路（第9圖中之6〇3)，以改呈 上述偵測敏感度。 σ

根據本發明，不僅可藉由因雷射光束照射結果，使 ρ-η接面二極體產生的上述〇BIC電流直接偵測出pi接面二 極體的缺陷，偵測到一漏電流部分包括電性串聯在上述 ρ-η接面二極體的電流通路之短路部分，或是使用上述流 通OBIC電流通路之漏電流路徑。這一次，可做非影響的觀 察，但不是直接偵測上述電流，而是偵測由上述電流感應 產生之磁通量。再者，由上述〇BIC電流所產生的磁通量， 亦可以藉著插入含寄生元件之CR延遲電路至上述電流通

52δ874 五、發明說明（8) 略，而輕易偵測得知。 缺陷ί外；f影響積測可以用於包括斷路缺陷的電阻增加 均加缺陷，使OBIC電流減少或不流動 缺% 者實ϊ = ’第21圖所示為0BIC電流值和由本發明發明 實=

製拌以t ^、+、 队〜田射先束照射到由上述LSI ίΐ 妾面二極體的部分，在上述-般⑶生產製 聯m述⑶晶片的元件之表面上，藉量測串 且以κγλ面二極體電阻的改變，得到_電流值。 果阻值’垂直轴為電流值作圖’顯示量測 上述OBIC電流流過之電流通 第2』圖所不’當 電流值減少。舉例來說二==增加時，上述0BIC 則所得到之上述。上流；電=邮， 則，: 所得之值小。請ri0-savart法 =感，產生之磁場值和上述電流值成正比。： 斷路二極體串聯之obic電流通路中的包括 =缺=阻增加缺陷’报容易因磁通 广括 =卜’當缺陷發生在-般無_電流出以 t路處以及當電流通路不僅為100Ω的短路，而是1m〇"l :漏=時’ 1述電流值(〇1 亦可藉磁通量 Ω 測’即使上述值很小， 侦 漏電流缺陷。 偵測出不僅為-短路缺陷’而為

528874 五、發明說明（9) 在形成銲墊之前的階段，可藉著偵測由〇BIC電流感應 產生之磁通量，而偵測出電阻增加缺陷包括斷路缺陷和漏 電机缺陷包括短路缺陷。再者，在銲墊形成後，上述所提 之缺陷可在沒有選擇端點的情況下被偵測出。此外，在電 =底材上的安裝態中，上述所提缺陷可在半導體晶片上被 :測出。形成OB 1C電流流過之電流通路的方法或⑶延遲 電路可被被分類成以下案例。 (j)在將導電膜覆蓋在整個上述晶圓上表面的過程 2 m错^用上述導電層（第2〇(a)圖之210，第20⑴圖之 ，或為兩部分設定相同的電位，也就是，—端在上 曰曰圓上表面之導電膜上，上述底材上的斜對面為另一 (第3圖和第4圖之202)，可產生通過上 ‘、、、 路，福讲I·、+、a间 、 丄返底材之電流通 " 述日日圓之漏電流部分和晏 CH ^ , 產生OBIC電流之p-n接面二極體。 漏電^包括短路且 當使用銲墊已形成的晶圓，實施 使用銀膏（silver paste)或薄金 =的只施例，藉著 (pr〇Ver)使銲墊短路，使整^上_ ，透過校正器 例中，6完成上述電流通路。再者。‘然*，這本案 通路，因此，上述方法並不有效。°午夕案例不能產生電 當分析切割或封裝的晶片 可施行相似的實施例，也就是，以，曰曰圓視為晶片，則 面，或在上述晶片和上述封裝 二各上述晶片的上表 等。除此之外，上述晶片匕至：銀膏、薄金膜 乂被暴露於需要電

7061-4426-Pf.ptd 第14頁 個上述晶圓的上表面以_ ^产間留出—空間， 528874 五 發明說明（10) =接的部分和需要雷射照射的部分 和上述傳統技術比較’成本和電性遠垃i本方法中，如果 少。除此之外，戶斤有的接點可被做步驟可相對的減 墊形成後，電流通路不能在很多.^路槽。然而，在銲 形成薛墊的晶圓的案例中， 形成，若在使用已 裝後’晶片必須要暴露上述雷射；：：的：法。當完成封 的SQU I D面就沒有必要被暴露。 ’、、、' 而，上述晶片 (2) 在裸晶片被安裝在上述電路 缺陷在上述電路的位置，以不同方 的狀態，根據 舉例來說，可以產生一電流通路。包ί = ί兩末端部分。 底材接線和通過p-η接面二極體 1底材上之長 位包括藉著將電路底材的電源接線二上= 在上述電路底材上適當選擇的位 二的底材電能 (3) 當TEG在一晶片h积士、、，文 < 短路。 程狀態或選定設計參數和製程匕=J J導體晶片的製 電流甬路和CR時間常數。舉例來說 ：m設定 之刻線和上述刻線内環繞的通路和銲塾的：二曰二：圍 電流通路，可在上述電流通路中 ^確的長 之603 )。 1工易的I測磁通置（第9圖 ，心二-二 不僅短路形成上述電流通路且僅 1运可藉著在上述電流通路上串聯插= 和電谷，根據偵測器的反應迷度藉 1阻 ^ ^ I f ^W t ^ ^ ^ Μ 中，上述電令和上述電阻不電要額外的電路，如果可適當

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五、發明說明（11) 的運用寄生電容、寄生電阻和浮動電容 上述（1)和（2) —樣，但在沒有任=電性 底材，可在一定的高度上建構在晶片内接至銲墊或 遲電路，且可偵測到I C電流所生之曰$電路或延 偵測出一缺陷，為一最有效的方法。、通里。若本發法可 [圖式簡單說明] / 本發明之以上提及其他的物件， 藉著以下對本發明之詳細敘述連 :至丄σ優點’將會 第！圖係根據本發明之非破壞^檢不杳方更去為&楚太加 的圖係典型。第1(a)圖係偵測到閑極一膜的爲、本^構 案例。第1⑻圖係偵測到電阻增加缺陷案：之漏電， 第2圖係根據本發明之非破壞性 ΐ Γ ® 2α°) ΐ2U) W ^ f，J " ^ 案例:第2(b)圖係偵測到電阻增加缺陷案例。 上过m本發明第一實施例之典型圖示。第3(a)圖係 剖面圖。第3(b)圖係閑極氧化膜之漏電流 坪細剖面圖。第3(。)圖係電阻增加缺陷案例的 第4圖係根據本發明之第一實施例典型立體圖。 ^5圖係根據本發明之第—實施例操作之流程圖。 6圖係根據本發明之第二實施例之典型圖示。 第7圖係為含有根據本發明之第二實施例被分析晶片 安1^之。卩刀的条1例。第7 ( & )圖係閘極氧化膜之漏電流缺陷 案例的詳細剖面圖。第7(b)圖係顯示一電阻增加缺陷範

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第16頁 528874 五、發明說明（12) 例。 第8圖係根據本發明之第二實施例操作之流程圖。 第9圖係本發明第三實施例之典型圖示。第9(a)圖係 上述整個系統之上視圖。第9(b)圖係第9(a)圖中之p部分 的放大圖。 第10圖係被分析TEG區塊範例之典型圖示。第10(a)圖 係為上視圖。第10(1})圖係第10“）圖中)(—)(，線的剖面圖。 第11圖係被分析TEG區塊範例之典型圖示。第11(a)圖 係為上視圖。第11(13)圖係第10(3)圖中¥_^，線的剖面圖。 第1 2圖係根據本發明之第二實施例操作之流程圖。 第1 3 (a )圖至第1 3 ( c )係根據本發明之非破壞性檢查方 法範例的結構之區塊圖。 第1 4圖係本發明之非破壞性檢查方法實施例的結構之 區塊圖。 第1 5圖係上述第一傳統技術。 第1 6圖係根據上述第一偯έ 7占、日丨认价/λ店田 得統技術在ρ-η接面二極體上 偵測缺陷的原理。 第1 7圖係根據上述第一值 偵測缺陷的原理。 傳統技術在P-η接面二極體上 第1 8圖係根據上述笫一 偵測缺陷的原理。 辱、、先技術在ρ-η接面二極體上 第19圖係上述第二 第20圖係生產半導二晶J:。 體周圍區域之典型圖示 曰曰片製程中，上述ρ-η接面二極 °不。第2〇(a)圖和第2〇(b)係分別為上 7061-4426-Pf.ptd 第17頁 528874 五、發明說明（13) 述第一接線金屬層和第二接線金屬層之沉積階段的典型剖 面圖。第20(c)圖係為上述第一接線金屬層在圖案轉移階 段之剖面圖。 第2 1圖係一範例圖顯示OB I C電流和OB I C電流流過路徑 之電阻的關係。 [符號說明] 2〜雷射光束； 4〜正電洞； 6〜OBIC電流； 8〜缺陷； 1 0〜電極； 12〜SQUID通量計； 1 8〜缺陷； 2 2〜雷射光束； 5 0〜；5 1〜雷射光源 53〜光學系統； 5 6〜控制元件； 58〜顯示元件； 61〜第一固定方法' 82〜漏電流缺陷； 8 4〜漏電流缺陷 86〜漏電流缺陷 9 2〜閘極隔離膜 1 0 0〜晶圓； 1〜p-n接面二極體； 3〜電子； 5〜外部電源； 7〜電流計； 9〜隔離層； 1 1〜磁通量； 1 5〜内部接線； 2 1〜雷射光束； 2 8〜電阻增加缺陷； 5 2〜調變元件； 5 5〜鎖相放大器； 5 7〜儲存元件； 60〜第一固定方法； 8 1〜缺陷； 8 3〜漏電流缺陷 8 5〜漏電流缺陷 9 1〜閘極隔離膜 9 3〜閘極隔離膜

7061-4426-Pf.ptd 第18頁 528874 五、發明說明（14) 1 0 1〜導電薄膜； 1 0 3〜p-n二極體之一部分 2 0 0〜裸晶； 2 0 2〜電流補償元件； 2 0 4〜電流載取元件； 2 1 2〜第一層銘接線膜； 21 4〜第一層鋁接線； 22卜金屬膜； 231〜p型擴散區域； 241〜η型擴散區域； 244〜η型擴散區域之底材 245〜ρ型擴散區域之底材 246〜η型擴散區域接觸部 261〜0BIC電流； 2 8卜電阻增加缺陷； 283〜電阻增加缺陷； 302〜ρ型底材； 3 0 4〜作為源極和汲極之ρ 3 0 5〜作為源極和汲極之η 306〜ρ+擴散區域； 102 11 1 20 1 203 210 晶圓底材； 電極材料膜· 電流補償元件； 電流戴取元件； 第一層鋁接線暝 2 1 3〜第一層鋁接線； 2 1 5〜第一層鋁接線； 23 0〜ρ型底材； ’ 233〜η型擴散區域； 243〜底材接觸部分· 接觸部分； ’ 接觸部分； 分； 26 3〜OBIC電流； 28 2〜電阻增加缺陷； 30卜晶片； ^ 3 0 3〜η型井； 擴散區域； 擴散區域； 307〜η+擴散區域； 31 1-PMOS ； 331〜PMOS ; 3 5 0〜場氧化膜； 4 0 2〜底材接線； _ 310〜底材電位端點； 3 1 2〜輸出端點； 332〜_S ; 401〜電路底材；

7061-4426-Pf.ptd 第19頁 528874 五、發明說明（15) 5 0 1〜被分析之裝置； 6 0 1〜晶片； 6 0 3〜接線； 6 7 0〜電阻； 7 1 5〜ρ-η接面二極體； 7 1 7〜ρ-η接面二極體； 1 0 02〜ρ-η接面二極體； 1 0 05〜ρ-η接面二極體； 1 0 22〜接線； 1 0 3 2〜源極接地線端點； 2 2 3 4〜第一層接線孔填为 60 0〜導體； 6 0 2〜銲墊； 66 0〜電容； 7 0 1〜内部接線； 71 6〜ρ-η接面二極體； 1001〜ρ-η接面二極體； 10 03〜ρ-η接面二極體； 10 12〜電源電能接線； 1028〜斷路缺陷； 1283〜ρ~η接面二極體；

金屬； 2235〜第二層接線孔填充金屬； 3 0 6 6〜ρ+擴散區域截取電極·， 3 0 7 7〜η+擴散區域戴取電極； 31 0 2〜閘極電極； ;60 3卜接線； 60 33〜接線； 6 0 3 5〜接線； 60 42〜TEG區塊； 6044〜TEG區塊； Β1〜電流截取元件 C1〜電流截取元件

3 1 0 1〜閘極電極； 3103〜ρ型MOS電晶體閘極 6032〜接線； 6034〜接線； 604卜TEG區塊； 6043〜TEG區塊； 6 045〜TEG區塊； Β 2〜電流截取元件； C2〜電流截取元件。

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[本發明之洋細說明] 本發明之實施細節如以下敘述。 首先描迷根據本發明的非破壞性檢查方姓 構，第^、第2圖為本發明非破壞性檢查方法之基本結 構’且分別顯示由導體接線如銅線等所建構由〇川電口流流 過的電流通路案例，和上述電流通路包括電容電阻繼電器 (CR relay)電路的案例，此外，第1(a)和第2U)圖為包括 短路缺陷之漏電流缺陷（此後簡稱為漏電流缺陷），第

1(b)和第2(b)圖為包括斷路缺陷的電阻增加缺陷（此後 稱為電阻增加缺陷）。 " 首先描述第l(a)(b)圖和第2(a)(b)圖共有之結構，共 有元件為上述雷射光束2，在上述雷射光束2照射時，產生 OBIC電流的p — n接面二極體1，構成上述〇BIC電流通路之 導體600如銅線等，或由電容和電阻所構成之延 遲電路（第2(a)(b)圖）。此外，上述結構亦包括因qbic電 流6流過而產生之磁通量Η，以及上述SqUID通量計12以量 測上述流量，在第1(a)和2 (a)圖中，缺陷8在隔離層9上， 因隔離層上之電極1 〇造成短路或漏電流，以及組成上述

p — n接面二極體之散射層，第1(b)和2(b)圖中，電阻增加 缺陷2 8存在於内部接線1 5。

上述根據本發明的非破壞性檢查方法至少包括：第一 步驟’產生波長範圍為300nm〜1 200 nm之雷射光，並產生一 雷射光束聚集為一既定光束半徑；第二步驟，既定電性連 接裝置建構一既定電流通路，使因〇BIC現象而產生之〇BIC

528874 五、發明說明（17) 電流流過’上述OB IC現象是在製造過程中雷射光照射到形 成在被檢查之半導體晶片之p-n接面二極體和其周圍而產 生OB I C現象’至少包括晶圓態和安裝態的底材之中；第三 步驟’當照射上述雷射時，掃瞄半導體晶片之一既定範 圍，第四步驟’磁通量偵測裝置在上述第三步驟中雷射光 束的每個，射點，量測由上述雷射產生之〇β丨c電流感應之 磁通量；第五步驟，判斷上述電流通路包括上述半導體晶 片中之照射點是否有電阻增加缺陷，包括斷路，或漏電流 缺陷，包括短路。

^在第1 3圖所示為範例之大致架構流程，運用上述非為 壞性檢查裝置包括：雷射光源51以產生波長範圍為3〇〇 η 〜120 0 nm之雷射光；一光學系統53，使上述雷射 範圍為既定光束直徑；丨述_11}通量計12為磁通量偵 Ϊ，意接指/上述雷射光束2照射至晶圓態和安裝態之被檢 查P-η接面二極體及其週圍，有一 〇BIC現象而產生之 (产示於上述附圖），“雷射照射時，掃瞄檢：：：瞄裝:

Ϊ ί二：Ϊ I圓態和安裝態。上述電射光速掃瞒方Ϊ Ϊ; 具有一個或夕個晶片^皮檢查晶圓 1 台上’或移動上述光學系統53和利用鏡子平 = Τ:’在上述光學系統53中，根據目：ίΐΚ: 方法。如必要的話，曜D通量計可被掃晦的^擇合適合 如第則範例所示’更包括根據上述控制進-步，

528874 五、發明說明（18) 號改變雷射光束強度的調變元件52，和一鎖相放大器55， 以同步放大自上述SQ[JID通量計之訊號。除此之外，以第’ 一固定方式60來固定幾乎由上述雷射光束2限定的發射點 和用來監測磁通量之SQljID通量計12之相對位置，或者第 一固疋方式（未示於上述附圖上），固定上述SQUID通量計 12位置在最佳檢查位置，位於要被檢測的電路底材上/在 上，附，上被省略。然而，他們皆具備有微調元件61， =#固疋在上述光學系統外殼上或樣品檯上以支撐電路 ，以及經由上述微調元件61固定上述3训1])通量計12，-利用上述微調單位61，上述SQUID可被掃瞄。 ，發明之第一實施例藉由上述附圖如以下詳細說明。 括短θίϊΐ一實施例中，包括斷路的電阻增加缺陷或包 】缺陷’在製程中，在順序排列的晶圓態複數 中，用J '則到電阻增加缺陷，特別是檢查在製程過程 3固Alt精由導電薄膜為電極形成整個上層如圖所示，第 =的Λ缺陷部分的中央元件結構剖面圖，第4圖為4 圖，第立體圖，第3 (a)圖為被檢查晶圓的典型剖面 加缺陷之圖和第3 (C)圖分別為具有漏電流缺陷和電阻增 = 接面二極體的典型剖面圖。 3(c)圖，在m^(a)圖之敘述，亦包括第3(b)圖和第 等…被全邻i二欢一或觀察的階段，導電薄膜101為電極 為自上述晶晶圓T内料 聚焦點在右矣 彳照射嚴格限制的雷射光束2，設定 右表面，以及上述掃瞒過程中照射上述光束至和

7061.4426-Pf.ptd 第23頁 528874 五、發明說明（19)

Pi接面二極體串聯一缺陷和p_n接面二極體之一部分丨〇3 上。第3圖亦顯示此時產生之上述〇B 1C電流6的路徑，B1和 B2藉著銅導線連接等，未示於第3圖。在第3圖中，上述雷 射光束2自上述晶圓1 〇 〇背後照射，但若必要時，亦可自右 表面照射。 因為波長範圍在1064nm〜1052nm之雷射光在；ε夕裡為低 衰減，雷射光可自上述晶圓背後照射到晶片之右表面，因 為上述SQUID通量計12可被安置在上述晶圓之右侧，上述

通量計靠近上述〇BIC電流6，故優點為大量的磁通量可被 偵測到。 若雷射光束可被較簡單的自上述右側照射，可用氮雷 射波長為488nm或氦雷射波長為633 nm等…。波長愈短可得 到愈佳的影像空間解析度。 于

如果使用波長大於或等於12〇〇nm之雷射，〇Blc電流就 不易產生，舉例來說，儘管130〇11111之波長不易產生〇bi/;^， 已知一缺陷當雷射照射至缺陷部位，溫差電動勢電流將會 產生’上述溫差電動勢電流之值通當為lnA或更小，而上曰 述0BIC電流為1 //A或100 //A，也就是3〜5位的差別，根據 本發明，波長範圍限制在1 200nm或更小，因上 / 而利用0BIC電流。 μ 為增加0BIC電流產生之磁通量，較長的電流通路是 效的，為得到最大的通路，完全覆蓋在上述晶圓1〇〇 ^ 101 任-末端部分定義為電流補償元件如， 就疋第一末端部分，而晶圓底材102之較低表面提供電3

7061-4426-Pf.ptd 第24頁 528874 發明說明 補仏元件2 0 1，為第二末端部分，其位置和上述電流補償 元=201對上述晶圓100之中央點對稱，故它們在晶圓上有 最遠位置。在第4圖亦有清楚說明，第4圖中，上述電流通 路集中在電流補償元件201和202以及〇B 1C電流產生元件 (103部分包括一缺陷和p —n接面二極體），且在其間消散。 上述電流補償元件2 〇 1和2 0 2間短路，也就是，β 1和β 2之 間’藉著上述導體60 0如銅線等，形成一〇BIC電流通路， 其結果為，建構一OBIC電流通路，一固定電流量，一固定 磁通量由一固定電流量產生，而上述磁通量可被偵測。 接下來，如第13(c)圖所示，藉著加入上述電容66〇和 上述電阻670串聯在B1和B2之間，瞬間電流的衰減可被延 遲，因此，較慢反應的磁通量偵測器可偵測瞬間電流之磁 通量。可使用寄生電容，浮動電容或寄生電阻為上述電容 660和上述電阻670，當上述電流補償元件2(n和2〇2之間， 因導體600發生短路，必須要設定上述電流通路，如此， 在上述晶圓底材中之上述0BIC電流6所產生的電極材料的 磁通量不會減少。為了達到此目的，由導體6〇〇如銅線等 建構的電流通路，連接上述電流補償元件2〇1和2〇2必須自

上述晶圓1 0 〇延伸足夠的長度且為短路，亦沒有技術上 因難。 〇 B IC電流在上述晶圓底材元件和上述電極材料膜中的 路徑，集中在一窄小的範圍於上述電流補償元件2 〇丄和2 2 以及上述OBIC電流產生源（103部分包括一缺陷和一ρ —η接 面二極體），如第4圖所示。然而它們在製程擴散，因為在

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528874 五、發明說明（21) 電流通路狹窄處較能有效偵測磁通量，使上述训1]11)通量 計12靠近OBIC電流產生源是較佳的（為較易識別，故使上 述SQUID通量計位置分開）。 因為上述OB 1C電流產生源一直位於雷射光束發射之雷 射光聚焦點，故在上述雷射光束2的聚焦點和上述糾1}11)通 量計12的相對位置固定下，能有效的掃猫晶圓。 接著，根據以下敘述的第一實施例操作，如第5圖所 :之流程圖’亦適時如第3圖、第4圖、第13圖和第14圖所 =a ^敘f中，以上己詳敘的項目，將適時省略以使流程 圖易於了解。 首先，上述導電薄膜101完整的覆蓋在上述晶圓100之 表面，上述晶圓的上述電流補償元件201和202，即B1*B2 二，TD因/Λ導體600而短路。接著決定上述晶圓100和上述 I二 之距離，—般而言，他們愈接近愈好，因為

、s二斗=之磁通里因此變大。當上述晶圓1 00和上述SUQID 之間為真空’他們可以在不互相觸碰的情形下接 近’故其間距離約為1 mm。 ㈣广i i照射上述雷射光速2，藉著將由上述既定雷射 、心你上现日日回上之p_n接面二極體上。 上述SQUID通量計12在和上述晶圓1〇〇面平行之平面 ^ = f，以设定上述雷射光束聚焦點和上述SQUID通量計 篦一 位置，而可預知摘測磁通量之最大值，且用上述 疋方法6 0固定，可預知上述最高偵測磁通量的位

528874 五、發明說明（22) 置。一般而言’預測上述偵測磁通量之 在於垂直於含上述電流通路的磁通量平度的位置’ SQUID通量計12中心的距離，十面之十面和上述 例中，上述雷射光束聚焦位立疋二為h败f本實施 述電，償元件如和加的直線距離約設所不，而上 掃猫程::S :二磁。了利用上述雷射光束2的 磁通量，產生強度：顏以根據侧的 訊=標資訊”磁通二;；:== = :序連續G度於:示裳置58，上述 述偵劂磁通1之訊號/雜訊比（S/N rat1〇)不夠向時，根據來自上述控制元件56之訊號，上 m變2調ϊ上述雷射光束2之強度，且上述鎖：放大 器55和调變訊號同時放大上述訊號’ ：ΓΛ^(δ：Ν/αΗο) 0 要、、二、到日日圓上之位置，因此對應〇BIC電流產生之位 ，上述所柃影像（此後稱為掃瞄雷射SQUID影像）指出 ί Ϊ產生位置。再者，實際0MC電流在晶圓上的產生 ^ ^ 光一極體（Photodiode)债測雷射光束之反射， 很谷易得知，並顯示為一影像，亦是對應的雷射光掃瞄影 像。 、—OB IC電流發生位置是否在一正確位置或可偵測位置， 決疋於上述觀察過程，當觀察使用電極材料膜工^ 1應用在

第27頁 528874 五、發明說明（23) 二ί 上，如第3⑻圖所示，-漏電流缺陷在上 成iβt置上被偵測。若觀察過程中接線薄膜形 ^述内4接線的位置如第3(c)圖所示，當無〇bic電流產 生或上述電流值相對的較低時，上述電阻增加缺陷Μ發生 於和上述p-n接面二極體i串聯之上述内部接線15中，此案 例中，分別為包括斷路的增加電阻缺陷位置和先前得到良 品的雷射掃瞄SQU ID影像做比較。對較簡單的比較，不同 影像來自不同影像產生的方法（未示上述附圖上），如第5 圖所示流程之最後部分。當顯示良品樣本，其影像大大的 不同，既定標準值是根據一定數量的良品樣本影像映像數 的強度分布，且根據上述標準值來決定一產品是否有缺 陷。在此案例中，當OBIC電流大於等於既定標準值，流過 上述Ο B IC電流不會流過之一般產品上的一點，故決定有一 漏電流缺陷，另一方面，當上述0BIC電流流過一般產品之 一點未達到標準值，決定有包括斷路的電阻增加缺陷存 在’藉得到由計算不同影像之每個映像點的不同，可得到 缺陷有關影像，當合併第3(b)圖和第3(c)圖，在過程中觀 察，必須要產生一個不同於良品之雷射掃瞄squid影像。 上述不同影像產生方法可以很容易被實行，舉例來說，在 上述控制元件56中放入一微電腦（此後稱mpu)，以在製程 中利用MPU執行軟體。 $ 為增加不會在良品中產生OBIC電流之位置或〇Blc電流 未產生或減少之位置（此後通稱〇B丨C不正常位置）的能見抓 度’根據本發明之掃瞄雷射SQUID影像或不同影像可%和雷

528874 五、發明說明（24) ' -—--- 射掃瞄影像重疊和顯示。藉著區別一晶片單元上之 正常位置，發現有缺陷晶片，且可提早預知良率，藉區 晶片中詳細位置，可分析是否有缺陷或錯誤，且可^二 產製程和改善設計的資訊。 生 此夕卜’在觀察同一晶片時改變溫度’良品可能 狀‘％，在此情形下，上述良品和有缺陷產品可分別視 好狀態和有缺陷狀態，以為上例做解釋。 # 上述傳統技術很難在銲墊形成前判認有缺陷的晶片， =此，使用本發明良率可被正確預知，而在傳統技ς中是 幾乎不可能的，藉著正確預測良率，成本和運送日 正確預知。 當必要知道晶片内的詳細位置以分析監控缺陷時，也 許必要觀察漏電流之電流通路，在此情形下，可在固定曰 片=雷射的相對位置下掃瞄SQUID，在此情形下，很難得曰曰 到兩解析度的雷射掃瞎SQUID影像，但電流通路在某此 度上可被區分。 二 上述根據本發明之掃瞄雷射SQUID影像和雷射掃瞄影 像之球面解析度大約對應上述雷射光束之光束直_，將、/上 ，雷射=束直徑根據其雷射光波長和所使用物體:數位孔 徑之最高繞射極線，在技術上並不困難，舉例來說，合使 用氬（Ar)雷射具波長488nm，物鏡之數位孔徑為〇 \，二植 射極限約為370im，上述OBIC不正常位置被精確區分出、凡 來0 至於以上解釋在第二步驟建構電流通路的方法，電

528874 五、發明說明（25) 截取元件B1和B2在上述晶圓1〇〇外，藉著上述導體如銅導 線等相互連接，然而，在上述晶圓1 0 0外的連接，並非總 是必要，舉例來說’當晶圓用來生產半導體晶片時，上述 第一步驟可設定為每一接線層沈積金屬線膜以形成内部接 線。第20(a)(b)圖為第一層金屬導線膜之沉積的上述導線 膜階段之剖面圖，和第二層金屬導線膜之沉積上述導線階 段之剖面圖，如第一層和第二層金屬導線膜，舉例來說， 可沈積一既定厚度之鋁膜。若接觸部分金屬膜221，既定 阻障〇31^冗）金屬膜，可使用7^以或(：〇。等和插塞金屬 如W等，它們可以依必要形成，且上述材料不限於僅在此 應用。第20圖中，第一層鋁接線膜21〇，和第二層鋁接線 膜212，在沈積時形成0BIC電流通路之連接裝置。舉例說 明，當連接裝置為上述第一層鋁接線膜21〇，幾乎所有的 P-η接面二極體都形成卯1(：電流通路，但上述通路較短， 實際上，當上述雷射光束2照射到時，舉例來說，由^型擴 政範圍233和ρ型底材23〇所組成之ρ —η接面二極體716，一、 電流通路穿過底材接觸部分243，形成上述第一層鋁接線 μ m Υ 極體715，電流通路穿過上 mm210 ’穿過ρ型擴散區域接觸部分如形 成^擴者政£域接觸部分244，並產生一obic電流加。 接面ΐ體Π線η裝置為上述第二層銘接線膜，上述" 接面一極體形成之〇BIC電流通路有限，然而 Ρ

528874 五、發明說明（26) 經過接觸孔並經過上述第一層接線，上述第一層和第二層 接線孔以及上述第二層接線金屬層，整個通路相當長，因 此’在缺陷敏感度較佳，且上述缺陷較易被偵測。實際 上’舉例來說，由n型擴散區域233和P型底材23〇所組成的 P:n接面二極體716，就算是有上述雷射光束2照射，亦不 能形成一電流通路，因此沒有〇BIC電流流動。然而，上述 雷射光束2照射上述由n型擴散區域241和上述p型擴散區域 231所組成之上述p —n接面二極體715，一電流通路由上述 第一層鋁線21 5形成第一層和第二層之接線孔填充金屬 2235 ,上述第二層鋁接線膜212，上述第一層鋁線215形成 第一層和第二層之接線孔填充金屬2234，上述第一層之鋁 接線2 1 4 ’以及穿過上述ρ型擴散區域之接觸部分245，上 述η型擴散區域接觸部份244產生上述帅1(：電流261，相似 的、，就算未示於上述附圖，當具有較多的接線層，可利用 上述金屬膜為連接方式來形成训1(：電流通路，僅管可觀察 接面一極體較嚴格限制在形成每個接線層沉積金屬膜 ，段。因此，在任何情形下，讪1(：電流藉著雷射光束的照 射在沒，如銅導線等導體連接下在晶圓外流動，故產生上 述磁通里11，由上述SqUID通量計丨2所偵測，且偵測電阻 增加缺陷或漏電流缺陷是否存在於通路中。 一當偵測到一漏電流缺陷時，舉例來說，在第2〇(1))圖 之上述製程中，即是在沉積第二層鋁接線膜212之前 $步驟較易思考。第20(c)圖為第2〇(b)圖在上述階段之部 刀剖面圖。在第2〇(c)所示之範圍，在無缺陷時，沒有結

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雷射光束照射而產生0BIC電流，若因一漏電 86 w成連接上述n型擴散區域接觸部分2 度^ T和連接上述底材接觸部細之第一層4二 髀717?卜成一封閉電路’由一雷射光束照射P_n接面二極 " 產生之0BIC電流，通過上述底材接觸部分243，第— 層鋁接線213，上述漏電流缺陷86 ’上述第一層鋁接線1 以及上述η型擴散區域接觸部分244。 本發明之第二實施例，連同其附圖如以下詳述。 在第二實施例中，在安裝態時偵測晶片的缺陷，

在未封裝前直接安裝在一電路底材上。特別是，在檢查 裝晶片的缺陷如一自由（未安裝）晶片之案例，第6圖為^ 實施例架構之典型圖示，第7圖為由晶片3〇 j產生缺陷之 分以便分析，如第6圖所示之案例，第7(a)(b)圖分別為^ 型一漏電流缺陷和一電阻增加缺陷之剖面圖。

首先’藉第6圖為整個結構做以下說明，分析用晶片 之缺陷結構範例，必要時藉第7圖說明，晶片3 〇 i被視為在 電f底材401被安裝在彈跳晶片狀態之電路底材4〇1上，也 就是晶片表面上形成一裝置如電晶體等，面對上述電路底 材4 0 1^。在本實施例中，上述雷射光束由晶片3〇1之背面進 入^當上述晶片背面有樹脂，必要僅暴露出上述晶片背面 部分。更進一步，藉著研磨上述晶片的背面可減少散射以 改善雷射光束之收歛度（c〇nvergence)，故可改善分析的 敏感度和精準度。除被分析之裝置外，另有一組裝置5〇1 在上述電路底材401上，第6圖中示出上述部分裝置。在本

528874 五、發明說明（28) 實施例中，上述目標晶片3 0 1可獨立於其他上述電底材上 之裝置被分析，獨立於其他部分之實際意義為可壓制其他 裝置’元件之電性影響並可保護它們使它們不被破壞或退 化。 第6圖僅示需要解釋之接線，上述必要的接線包括和 上述晶片底材（具一樣的電位）之接線1 〇 2 2和電源線1 〇 1 2， 且接在電流截取元件203和204之間，也就是，一導體如銅 線等，未示於上述附圖中，連接C1和C2，這僅是一範例， 且上述接線並不限於上述接線組，而是任何接線只要能滿 足建構上述連接電流通路並在電流通路某部分偵測到上述 磁通量，就可被接受。 、 實際上可被接受的接線如以下所述，且上述缺陷產生 部分和產生OB 1C之ρ-η接面二極體的實質關係，也都藉第 7(a)(b)圖所示之結構解釋如下，第7(a)圖為典型由cm〇s 建構之換流器元件之剖面圖作為分析第6圖之晶片3〇丨所被 偵測到之漏電流缺陷範例做解釋，未牵涉到解釋之部分架 構在第7(a)圖被省略。第7(a)所示之四個短路部分，並不 表不同時發生，而代表四個不同的短路範例，也就是任何 一個或多個都可能發生。 描+述建構上述換流器之裝置，晶片底材可為P型 =材3〇3，在由n型擴散形成之n型井3〇3中，形成ρ型通道 5L - Ba體（此後稱!^〇3)331，且包括了可作為源極 2 = = 及極（^^心之口擴散區域304，一閘極（gate) ° 、 σ —閘極電極31 〇1。η型MOS型電晶體（此後稱為

7061-4426-Pf .ptd 第33頁 528874 五、發明說明（29) NMOS) 3 32，包括可為源極和汲極型擴散區域3〇5，閘極 隔離膜92和閘極電極31〇2。 、 接下來描述的為連接元件以建構換流器之製程，輪入 端點3 1 1分別連接到上述NM〇S332和上述pM〇S31 1之閘極電 極。輸出如點3 1 2連接到上述二電晶體之汲極，上述 PM0S331之源極連接到上述電源電位接線1〇12如第6圖所 不，而上述NMOS332之源極接地線端點1〇32未示於上述所 附圖上，p型底材3 〇 2連接自底材電位端點3丨〇，如第7圖所 不，至上述接線1022，如第6圖所示。上述四種漏電流缺 陷表示四種案例的缺陷如以上所述，每一個案例在上述底 材上的連接必須要成對，方可使用上述漏電流缺陷的偵測 有以下敘述。 、 案例一 當上述PMOS311之上述閘極31〇丨和上述n型井3〇3短路 時，也就是當上述閘極隔離膜91短路，產生缺陷81，在本 案例中，接線組包括接到上述輸入端點311的連接（未表示 於圖中）和上述接至上述底材電位端點31〇 6圖所示、。在本案例中，當漏電流缺陷存在，接= 3 03和上述p型底材302之間之p-n接面二極體為〇BIc之產生 案例二 當上述PMOS331之源極和上述n型井3〇3短路 漏電流缺陷82，在本案例中，上述接線組包括 PM0S331之源極的電源接線1〇12和接到上述底 1

7061-4426-Pf.ptd 第34頁 528874 、發明說明（30) 之接線1 022，如第6圖所示。亦如第6圖所對應之案例。在 本案例中，當漏電流缺陷存在時，在上述11型井3〇3和上述 P型底材302之間之p-n接面二極體丨〇〇1為卯1(：產生源。 案例三 當上述NMOS332之閘極電極31〇2和上述η型擴散區域 305短路時，漏電流83發生。在本案例中，接線組包括接 至上述輸入端點311之接線（未示於第6圖中）和接至上述底 材電=端點之上述接線1〇22，如第6圖所示。在本案例一 中，當漏電流存在，在上述11型擴散區域3〇5和口型底材3〇2 之間之ρ-η接面二極體1〇03為〇BIC的產生源。 案例四 、當上述閘極3102和上述ρ型底材3〇2短路時，也就是當 上述閘極隔離膜92短路時，漏電流84發生，在本案例中: 包括和上述輸入端點311具相同電位之接線(未示於 · 0上述接地電位端點（未示於上述附圖）。在本案例 材302田之漏門電之流發生，在上述11型擴散區域305和上述p型底 材 之間之P-n接面二極體1〇03為邶1(：電流之產生源。 在$貫的CMOS裝置中，除了上述所提之其本電路 Ϊ下=複雜的連接如連接11型井至上述電源電位，如 構，示，為簡單解釋’僅示出和解釋相關之結 電阻ΪΓ射SQUID之應用，不僅偈限於上述之案例。 曰片301 /古例如以下所述，第7(b)圖為分析第6圖之 !路裝置之血—Λ阻增加案例，，和由CM0S所建構之換流器 、 ” 31 Dl丨面圖。因為上述基本架構和第7(a)圖所

528874 五、發明說明（31) 示相同，故和解釋無關之架構將被省略。一 n+擴散區域 30 7位於η型井303中，是和第7(a)圖唯一不同之處。上述

η+擴散區域3 0 7和上述電源接線丨0丨2相接。上述缺陷為電 阻增加缺陷281和282。上述缺陷對應於自+擴散區域3〇7 至上述電源接線1〇12之通路中之所有的電阻二U30在 本案例中上述電源接線1 0丨2如第6圖所示和接至上述底材 電位端點310之接線1 022如第6圖所示為成對的，也就是本 案例對應於第6圖所示之案例。在本案例中，當上述電阻 :力:=28:和282發生時’上述〇MC電流較在雷射光束照 二聖井303和上述p型底材3 02之間之上述1)-11接面 一極體1 0 0 1時減少或甚至沒有。 元件2UH :知案例’如第—實施例中有兩個電流截取 第6圖所示，上述電流截取元件203和204 根據上述點和上面提：：：忒錯誤法選擇-點’因為 相關於上述接線的電有不同的組合，且可能沒有 根據正確資訊或路線之正確資㉝’無論是 求。 ¥ 4錯誤法所選擇，都必須符合以下要 也就是，必須刹田

以產生一電流通路 f述電流戴取元件203和2 〇4短路， 體，並藉著抑L 三也就是01和C2之間利用如銅導線等導 的產生減弱了上述1有短路的效果時，可觀察到新磁通量 似，和上述第一 ^ ^7路中的磁通量。上述和第一實施例相 上述第一實施例中施，不同處在於偵測磁通量的部分。在 ’萄磁通量自晶片中之電流通路中產生

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五'發明說明（32) 會被偵測到，且可被接受。然而，若長底材接線存在在上 述底材40 1之電流通路中，並產生磁通量，則值較大且敏 感度較佳，第6圖表示被量測的底材接線4〇2，上述磁通量 11在那產生且上述SQU I D通量計1 2可偵測上述磁通量，以 上解釋清楚表示，若可能事先以一般電性觀察來量測晶片 兩端點間之電流伏特，則上述〇BIC電流可藉著選擇一組具 上述Ρ-η接面二極體的特性而被觀察得知。除此之外，當、 由晶片中電流通路產生的磁場被偵測，是利用讓最多的曰接 點短路以得到立即效果的方法。

一 根據上述第二實施例之操作，藉著配合根據第8圖所 示之流程圖，連同適當的第6、第7、第丨3和j 4圖，如以下 敘述，在上述實施例中，省略上述已形容之項目細節以了 解流程。 首先，上述電路底材401上之電流截取元件2〇3和2〇4 之間的通路，因一導體如銅線等而短路，未示於上述附圖 中，如以上所述，某些案例中，使最多的電路短路而非選 擇線路使之短路，可得到立即的效果。接著，在上述電路 底材4 Ο 1上之底材接線中包括一電流通路，選擇部分具有 長直線路，具有較多的磁通量產生，且具有偵測器接近， 而上述SQIUD通量計固定在這。若必要的話，上述卯1]11)通 量計12可固定在靠近上述晶片3〇1處，接著，照射上述雷 射光束2，且上述雷射光之聚焦點設在上述晶片3〇ι之右表 面，若上述晶片301的背面如本實施例被照射，上述電射 光束2照射在上述晶片3 〇丨之背面聚焦點設在上述右側。

528874 五、發明說明（33) 電路底材皆被掃/ Λ效3 ^，上述整個 流通路作有效的運作， /僅在上述晶片中形成之電 同時，偵測和=通i:;=r二… 偵測磁通量得到足夠的ς/Μ私序也開始，若不能藉得到之 射光t $ ，則上述調變元件調變上述雷 与丁尤果的強度，且上述鎖相 上述第-實施例中，相放大上述㈣，所以在 到的；^、i m 對的改善上述S /N比率。上述偵測 3。!上之位置，上述雷射應述Λ束照射在上述晶片 連同上述顯示影像（雷被光二極體偵測到並 本發明的影像可以連同生位置的可見度’根據 前所述。 上述電射知跑影像顯示並重疊如先 藉著確 出缺陷晶片 放棄整個電 運用資源的 之詳細位置 改善生產或 到，故有可 根據本 和雷射光束 要放大雷射 秘上迷(JBIC ，且可得到 路板比較， 角度而言也 ’可做缺陷 設計的資訊 能改善安裝 發明之影像 直徑一樣， 光束直徑 在晶片元件中之產生位置，可偵3 有關放調換晶片之有用消息，故$ 可大大的減少成本。再者，從有多 有益。除此之外，藉著確認晶片， 和錯誤分析，以使晶片製造者得3 在女裝方法的問題亦可被偵測 過程。 和雷射掃瞒影像之空間解析度大》 如之前所述。如之前所提，技術_ 根據雷射光波長和物鏡的數位孔乂

到

528874 五、發明說明（34) 的最咼繞射極限並不困難，既然在本實施例中是由背面觀 察，上述波長和之前所提之案例不同。舉例來說，如果使 用波長1 064nm之YAG雷射，上述物鏡之數位孔鏡為〇·8，外 繞射極限值約為81 Onm，上述OB 1C電流的產生源可以精確 的指認。 要得到上述存在缺陷和上述〇β j c電流產生之存在之間 的關，三並不如之前所述簡單，因此，在上述第一實施 例，藉著比較事先得到良品之掃瞄雷射3训丨D影像，和一 般狀態之掃瞄電射SQU I D影像或根據他們所得之標準，缺 陷的位置可被指認，由上述流程令之最後一步，產生之不 同影像可做簡單比較。 接著，本發明之第二貫施例藉上述所附圖示以下詳細 述第三實施例是有關於利用TEG偵測晶片上的缺 =案=’使用TEG ’結構可任意設定，因此，本實施例 異，/、型的範例在此呈現，但本發明並不侷限於上述 即是，第 之放大平 ’將在第9

第g圖為本發明之第三實施例之主要架構 9(a)圖為一平面圖，第9(b)為第9(a)圖中口部 :圖’第10圖和第11圖上述TEG部分之結構範 圖被分析並顯示。 八&首先，所有敘述的架構皆示於第9圖，在敘述 刀析的TEG區塊之社摄餘办丨μ # v L ^ 尼<、、口構轨例將藉著第10和第11圖解 为析TEG區塊6041至6045比址、—去t . 上述 王皆被稷數之銲墊6〇2所環^ ，被 。被

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= 晶片之右側和背面進入，•背面射入上述 之SQUID通里計12並產生較大磁通量，然而，在本案例 點U使用較長波長之雷射光束但空間解析度是其缺 之上Ξίίίί施例…述第一和第二實施例中所必要 ^4電峨戴取元件在本實施例中並不需要’也就是連接 ，为析之上述TEG區塊兩端的電流通路，接線6〇3在事先已 產生以包括-銲塾’除了僅用接線連接兩端被分析的上述 TEG區塊，一電路串聯一電容、一電阻和上述被分析teg區 塊，在接下來之解釋中，說明一僅以接線連接p_n接面二 極體之電流通路已形成之案例，但本發明並侷限於這個應 用。此電流通路為每個被分析之TEG區塊而產生。它繞過 其他被分析之TEG區塊，因為上述線寬可根據製程精密度 而最小化。故不會使用很大的空間，如第9(b)所示。上述 被分析之TEG區塊6043之兩端被接線6〇33所連接為一已產 生之電流通路。其他接線603 1、6〇32、6〇34和6〇35為已產 生之電流通路繞過上述TEG區塊6〇43，上述接線6〇3為已產 生之電流通路，因自上述電流通路產生上述磁通量丨丨在晶 片四周產生，上述SQUID通量計12可位於晶片四周的任何 位置。 藉第1 0圖和第11圖來描述一被分析TEG區塊的結構範 例如以下所述，第10圖為用來偵測漏電流之上述TEG區塊 的架構，第10(a)圖為平面圖，第1〇(b)圖為第1〇(a)圖中

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x一x沿線的剖面圖，第1 1圖為偵測斷路缺陷的TEG區塊結 構’第11(a)為平面圖，第i1(b)(c)圖為第n(a)圖中y 一y， 沿線的剖面圖。和說明無關之結構將省略。 一漏電流案例藉第1 〇圖敘述如下，上述p型底材㈣2包 括場氧化膜350和上述η型井303和在上述η型井303中形成 直到ρ型MOS電晶體閘極3 1 〇 3之閘極膜9 3，在整個上述ρ 型井3703的上表面，上述柵電極31〇3穿過上述^型井3〇3上 ^面的中央為一已產生之電流通路連接上述接線6〇31之一 端，連接至上述ρ型底材302之上述p+擴散區域306為已產 生之電流通路穿過上述p+擴散區域載取電極3〇66接至上述 _ 接線6 0 31之另一端。上述接線6〇31為一產生之電流通路以 連接上述閘極3103至上述p+擴散區域截取電極3〇66繞過上 j鲜塾602和上述晶片末端部分之晶片如第9圖所示，只有 當第10圖中之漏電流缺陷85使上述柵電極31〇3和上述n型 井202紐路時，一電流通路形成穿過在上述n型井和ρ型底 材30 2之間之上述ρ-η接面二極體1 〇 〇 $，且當雷射光束照射 到Ρ η接面二極體1〇〇5時，〇BIC電流流動，故上述漏電流 電流缺陷8 5被偵測到。 一偵測電阻增加缺陷案例如第丨丨圖所示，一 TEG區塊 鲁 6 〇 4+2之檢查内部接線7 0 1用來偵測電阻增加缺陷，藉著上 述P擴散區域截取電極3066和n+擴散區域戴取電極3077連 接Ρ-η接面二極體1 283之兩端。接著，上述檢查内部接線 701使上述ρ — η接面二極體1283之兩端短路，更進一步，和 上述檢查内部電流7〇1並聯，上述接線6〇32為已產生之電

528874 五、發明說明（37) ϊ(通如路^過、上述晶片和上述"接面二極體1 283之兩端相 U)圖所示），連同以上提及之架構，因雷射光照 绫603 9 t述^11接面二極體1 283產生之0BIC電流沿上述接 、、已產生之電流通路流動，而當電阻增加缺陷產生 偵測Γ莖由V上述電流產生之磁通量被上述SQUID通量計12所 R " s U)圖），當上述電阻增加缺陷283不存在時， 電流主要流過之内部接線7〇1只被檢查到少量的電 ，且上述少量電流流過上述接線283存在 上 =?通量大部分依靠缺陷是否存在，故可決定電阻增加 缺陷是右存在。 私丨且〜加 以下敘述上述第三實施例之操作，根據由第9、丨〇、 =第12圖之流程圖’以上所述之項目將適時省略 以增加對整個流程的了解。 首先，利用上述第二固定方法將上述squ丨D通量計1 2 Λ上述接線6〇3上為一已產生之電流通路，上述 發於上述偵測磁通量之 士述位置約位於上述晶片表面和上述SQUID通量 i it # 貞測表面之間，在垂直上述已產生電流通路之 上述接線603之距離&處，舉例來說’上述正確位置 =應於上述被檢查内部接線701之€阻增加缺陷283如$ 11圖所不使用利用上述F IΒ斷路樣本。 接著，發射上述雷射光束2，且將上述雷射光 焦點設在上述晶片601之右表面，當上述雷射光束可以自 上述晶片601之右側或背面射照，上述雷射光束2自背面昭 第42頁 7061 -4426-Pf .ptd 528874 五、發明說明（38) 射且聚焦點設在上述右側。其優點在被偵測磁通量強度， 另一方面’由球面解析度的角度而言，因為上述雷射光束 2的波長可被縮短故照射到上述右表面為其優點。 再來’上述雷射光束2開始掃瞄，上述晶片6 〇 1可被移 動，然而，在這個案例中，必須要固定上述SQUID通量計 1 2和上述晶片6 0 1的相對位置，一般而言，移動上述雷射 光，2較容易，然而，若是大的掃瞄範圍，上述雷射光束？ 不能方便的被移動，因此，較易移動上述晶片6 〇 i。八 是移動上述雷射光束2或是上述晶片6〇1，由上述雷射光^ 2在上述晶片6 0 1之相對掃瞄在上述被分析之區塊單 :。因此’較第一和第二實施例方法有較。當上述雷射光 ^2實旦施掃猫’债測並顯示磁通量。當不能藉著上述债測 ==置得到有效的S/N，上述雷射光束2被上 =變：第“圖所示’且上述訊號被上述鎖相放大 大，f相對的改善在第一和第二實施例中的§/1^。 一偵測磁通量顯示位置對庫上械曰 J物置，㈣光之反射==:上二光 ===雷射T影像)結合，故上述〇bic電流產： 、在上迷第一和第二實施例中得知。 據本流產生位置具有較佳的能見度，根 例中的』T_UID影像會和第一和第二實施 模式和機制架構，可在一TFr者厂偈Λ 塊的偵錯 區塊以在叙實ί分析ί ::區塊中辨認出0 Β1 c電流產生 ‘，、、貫質刀析侍動作下，得到和缺陷模式和機制有

五、發明說明（39) 關的資訊。除此之外， ^~ 果，在沒有執行生產步‘至=:析：晶片或一晶圓之結 之有效單元。-根據；;二的；形下’得到區塊 在此省略。 第—貝例已敘述，故上述說明 更進一步’藉著和凄； 影像或在上述第一和第一，=到之良品的掃瞄雷射Squid 較，可得到有效的資ί:;::彳二斤述之掃…影像比 施例較其他實範例佳是在此省略。然而，本實 用等銲墊形成的情況下本：:出可㊁：用破壞和影響並不 陷和-錯誤如電阻增加缺=斷主動缺陷造成-缺 缺陷上實施完段中，可在電性主動 率和可靠度的相關=衫響之檢查，得到應對於產品良 Μ單I步，在銲墊形成後，可以在沒有破壞，並藉著 使用銀喜、^作，曰如在晶片上覆蓋薄金膜、在上述晶片上 β、或以焊接的方式連接所有短路接點，在沒有影 ^ 生連接的考慮下’偵測出缺陷。故在上述前置製程 後’可施行較傳統方法有效的的檢查。 除此之外，在沒有影響或接收自上述安裝電路底材上 ^ 他裝置或元件，僅有在目標晶片的缺陷會被在沒有破 壞和衫響情形下偵測出缺陷。因此，可實施一較上述傳統

第44頁

ISH 7061-4426-Pf.ptd 528874 五、發明說明（40) 方法有效的檢查在封裝的晶片上。 雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然其並非用以 限定本發明，任何熟習此項技藝者，在不脫離本發明之精 神和範圍内，當可作更動與潤飾，因此本發明之保護範圍 當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

7061-4426-Pf .ptd 第45頁

Claims (1)

1. 528S74

   • 種非破壞性檢查方法，包括： 第—步驟，產生波長範圍為3〇〇11111〜12〇〇11111之雷射光， 炎產生:雷射光束聚集為一既定光束半徑； 第二步驟，既定電性連接裝置建構一既定電流通路， 使光本光束感應電流（Optical beam induced current， 〇BlC)。現象而產生之〇BIC電流流過，上述〇bic現象是在製 造過程中雷射光照射到形成在被檢查之半導體晶片之P-n 接面一極體和其周圍而產生OB I C現象，至少包括晶圓態和 安裝態的底材之中； 第三步驟，當照射上述雷射時，掃瞄半導體晶片之一 既定範圍； f四步驟’磁通量偵測裝置在上述第三步驟中雷射光 束的每個照射點，量測由上述雷射產生之〇MC電流感應之 磁通量；以及 第五步驟，根據第四步驟中所提到之磁通量，判斷上 述電流通路包括上述半導體晶片中之照射點是否有電阻增 加缺陷（resistance increase defect)，包括斷路，或漏 電流缺(leakage defect)，包括短路。 2 ·如申請專利範圍第1項之非破性查檢方法，其中 上述電流通路包括一電容電阻延遲（CR delay)電路包 括一電容C包括寄生電容和漂浮電容，以及一電阻R包括 生電阻。 3·如申請專利範圍第1項之非破性查檢方法，其中 在上述第二步驟中，上述電性連接裝置為一電流通 528874 六、申請專利範圍 路，包括數個產生在上述半導曰 觸孔的寄生電流通路，在擴散區;曰：：二具有至少一個接 面。 #電層覆盍在整個上述底材的上表 4·如申請專利範圍第^ 在上述第四步驟中上述^m檢方法，其中 等於或大於既定標準值時，上.上，铺测出上述磁通量 一般狀態令並無為0BIC電流建構^，位置在良品或是在 五步驟中判定在上述照射點之二通路，故在上述第 包括一短路缺陷。 ’丨l ^路有一漏電流缺陷， 5 ·如申請專利範圍第1項之 在上述第四步驟中上述照射點皮上—檢方法，其中 小於既定標準值時，上述發射點位二，測出上述磁通量 態中並無為OB 1C電流建構的電流通在良品或是在一般狀 中判定在上述照射點之電流通 ，故在上述第五步驟 一斷路缺陷。 電阻增加缺陷，包括 6 ·如申請專利範圍第1項之北 步包括： 弟項之非破性查檢方法，更進一 一步驟，上述雷射光束掃猫上述 束限制於一照射點和上述磁通量梦 _曰曰片以雷射先 測上述磁通量。 t之固定相對位置來偵 7 ·如申請專利範圍第1項之非 步包括： 您非破性查檢方法，更進一 一步驟，在上述磁通量偵測裝 置和一 +導體晶片之 ΙΓ 7061-4426-Pf.ptd 第47頁 528874

   六、申請專利範圍 一 間’相對的以一雷矣 瞄。 由射九束和一半導體晶片相對固定來掃 8上第1項之非破性查檢方法，其* 面的導雷趙 <弟一末端連接至覆蓋在整個底材上表 端部分連接為接面半導體在上述底材上形成，第二末 面。 ”、、 C電流戴取點在上述底材上表面對面之背 9上2請ί利範圍第8項之非破性查檢方法，其中 平面中=點二綠，部分在一沒有包括由垂直通過上述底材 連接ϊ· ^由&、 區域對分線所劃之上述第一末端區域， 連接上述中央點至上述第—末端點。 冬 \〇、/°||申^專利範11第3項之非破性查檢方法，其中 在生產製程Ϊ覆晶片之底材上表面的導電膜，是 u.如申請專利範圍第1項之非破性查檢方法，苴中 雷Α π M s丄a 片為一晶0 ，且上述0BIC電流的 通路疋由包括上述半導體晶片和一校正器（prover)所 12.如申請專利範圍第1項之非破性查檢方法，其中 上述被檢查半導體晶片之銲墊或銲塊（vamp)和晶片之 日卜部截取3 Ϊ Ϊ接且至少上述晶片之背面或右側被照射， 上述0Β電流之電流通路包括上述半導體晶片和封裝的 引線。 1 3·如申請專利範圍第i項之非破性查檢方法，其中

   7061-4426-Pf .ptd 第48頁 528874

   上述被檢查之半導體晶片被獨立在安裝在電路底材或 其他裝置，且上述〇B I C電流之電流通路獨立地在上述半導 體曰曰片中形成，或包括上述半導體晶片和上述電路底材。 1 4 ·如申請專利範圍第1 3項之非破性查檢方法，其中 藉著既定連接方法，上述電流通路在上述短路電路底 材有兩部分如此產生之磁通量不會相互抵消。 一 1 5 ·如申請專利範圍第丨3項之非破性查檢方法，其中 、 上述磁通量偵測裝置被固定在上述電路底材上之電济 、路中所產生的磁通量不會相互抵消處，故雷射可以播、^ 上述半導體晶片。 娜目田 如申請專利範圍第1 N干U阳不i π〜汁吼’丨土鱼微万法，其 上述被檢查半導體晶片完整的包括一目標區ς 電通路在半導體晶片中。 —上述 1、^如申請專利範圍第1項之非破性查檢方法， 被檢查半導體晶片具有一銲墊和在上述銲墊中 is Λ Λ 過上述半導體晶片之電流通路。 18.如中s月專利範圍第i項之非破性 上述磁通量债測裝置是由超導量子其中 1 9·如申續糞疋I守里于干涉儀所建構。 口月專利轭圍第1 8項之非破性杳 上述超導量子干涉儀為一直流11查旦仏方法，其中 溫超導體種類。 冤起導里子干涉儀的高 範圍第18項之非破性查檢方法，i中 通篁之強度資訊或是顏色資 =所偵蜊到的磁 貝況且儲存母個照射點之上述

   7061-4426-Pf.ptd 第49頁 528874 〜-—------- 、、申請專利範圍 ' ----- 資戒和座標資訊在儲存裝置中； ^ 第八步驟’根據上述每個照射點的強度資訊或是顏色 貝訊，顯^示上述半導體晶片之既定範圍的影像。 2 1 · —種非破壞性檢查方法，用以檢查每個在晶圓態 和安裝2的第一半導體晶片和第二半導體晶片，包括： 第一步驟’產生波長範圍為300 nm〜1200nm之雷射光， 。產生一雷射光束聚集為一既定光束半徑； 第二步驟，既定電性連接裝置建構一既定電流通路， α吏因光學光束感應電流（〇pticai beam induced current， fie)現象而產生之0BIC電流流過，上述〇BIC現象是在製 ^過程中雷射光照射到形成在被檢查之半導體晶片之？一 η $面二極體和其周圍而產生〇BIC現象，至少包括晶圓態和 女裂態的底材之中； 第二步驟’當照射上述雷射時，掃瞄半導體晶片之一 晚定範圍； 第四步驟，磁通量偵測裝置在上述第三步驟中雷射光 束的每個照射點，量測由上述雷射產生之〇B丨c電流感應之 場通量； 、 第五步驟，根據第四步驟中所提到之磁通量，·判斷上 迷電流通路包括上述半導體晶片宁之照射點是否有電阻增 力口 缺陷（resistance increase defect)，包括斷路，或漏 電流缺陷（leakage defect)，包括短路； 第七步驟，產生第四步驟中每個照射點所價測到的磁 通量，轉換得到強度資訊或是顏色資訊，且儲存每個照射

   528874 六、申請專利範圍 點之上述資訊和座標資訊在儲存裝置中； 第九步驟，根據上述強度資訊或顏色資訊儲存不同的 影像，第一影像資訊有關上述第一半導體晶片，第二影像 資訊有關上述第二半導體晶片，包括上述照射點之座標資 訊；以及 第十步驟，顯示上述不同影像資訊。 2 2 .如申請專利範圍第2 1項之非破性查檢方法，其中 上述第一半導體晶片和第二半導體晶片為具有相同架 構之不同晶片，至少其中一個為良品，且被上述雷射光束 掃瞄之既定範圍具有相同的架構。 2 3.如申請專利範圍第2 1項之非破性查檢方法，其中 上述第一半導體晶片和上述第二半導體晶片為相同的 晶片且具有被照射雷射光束掃瞄之相同既定範圍，且其中 一個既定範圍之電性狀態為正常，而另一電性狀態為檢查 狀態。

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