專利名稱：無損檢驗(yàn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于在生產(chǎn)過程中對(duì)處于晶片狀態(tài)、處于裝配狀態(tài)等狀態(tài)下的半導(dǎo)體芯片實(shí)行無損檢驗(yàn)的方法，更具體地說，涉及一種用于檢測(cè)或檢驗(yàn)具有包括短路、增大電阻或者斷線的損耗的部分的方法。
背景技術(shù)：
通常，作為半導(dǎo)體芯片中故障和缺陷分析的一部分，這種無損檢驗(yàn)技術(shù)已經(jīng)用于以無損方式檢測(cè)p-n結(jié)的缺陷部分。


圖15說明了常規(guī)無損檢驗(yàn)方法的原理。當(dāng)激光束2照射在p-n結(jié)1上時(shí)，產(chǎn)生一對(duì)電子3和空穴4。它們中的每一個(gè)通過p-n結(jié)1的空白層的電場(chǎng)和外部電源5的電場(chǎng)流入相反方向。因此，該流動(dòng)電流因OBIC(光束感應(yīng)電流)現(xiàn)象而被稱為電流。這種OBIC電流6被與p-n結(jié)1串聯(lián)的電流表7作為電流或電流變化檢測(cè)到。圖16說明利用OBIC電流檢測(cè)缺陷的常規(guī)技術(shù)的實(shí)例。該圖給出了在與如圖15所示相同結(jié)構(gòu)的p-n結(jié)1加速?gòu)?fù)合的缺陷18。當(dāng)象激光束21這樣的激光束照射在無缺陷部分上時(shí)，OBIC電流正如圖15所示情況那樣的流動(dòng)。另一方面，當(dāng)象激光束22這樣的激光束22照射在加速?gòu)?fù)合的缺陷18上時(shí)，如果產(chǎn)生電子和空穴對(duì)的話，復(fù)合會(huì)使該電子和空穴對(duì)消失，并且沒有OBIC電流流動(dòng)。從而可確定加速?gòu)?fù)合的缺陷的位置。
如日本專利公開No.10-135413的所公開的，在p-n結(jié)處的OBIC不僅用來檢測(cè)p-n結(jié)的缺陷，而且用來檢測(cè)接線中的斷線。下面參照?qǐng)D17所示的側(cè)視圖和圖18所示的平面圖本描述該方法。串聯(lián)連接p-n結(jié)1001、1002和1003。形成每個(gè)p-n結(jié)并聯(lián)的接線。當(dāng)由于斷開缺陷1028使接線斷開時(shí)，在激光束照射時(shí)，不同于另一個(gè)p-n結(jié)電流的OBIC電流流向與斷開的接線并聯(lián)的p-n結(jié)1002，由此成功地確定斷開的接線。
還有另一種常規(guī)的技術(shù)。如Beyer，J等人在應(yīng)用物理通訊(Appl.Phys.Lett.)第74卷，19期，第2863-2865頁(yè)(1999)上的所公開的，在進(jìn)行無損檢驗(yàn)以檢驗(yàn)半導(dǎo)體襯底雜質(zhì)濃度的非均勻性的過程中，使用將元件構(gòu)成為半導(dǎo)體器件之前的半導(dǎo)體襯底(下文稱之為未加工晶片)。圖19顯示一種基本結(jié)構(gòu)。當(dāng)激光束2照射在未加工晶片200上時(shí)，產(chǎn)生一對(duì)電子3和空穴4。如果在未加工晶片200中的雜質(zhì)濃度均勻，這一對(duì)電子3和空穴4則立即復(fù)合并消失。然而，如果雜質(zhì)濃度不均勻，OBIC電流6則流動(dòng)。通過超導(dǎo)量子干涉儀(以下簡(jiǎn)稱SQUID)磁通計(jì)12檢測(cè)由該電流形成的磁通量11。
上述的常規(guī)技術(shù)存在以下問題。
在第一種常規(guī)技術(shù)中，為了首先檢測(cè)電流變化，檢驗(yàn)設(shè)備和半導(dǎo)體芯片之間需要電連接，僅在待檢驗(yàn)的半導(dǎo)體的生產(chǎn)過程的預(yù)處理完成之后，和在結(jié)合區(qū)完成之后才能進(jìn)行檢驗(yàn)。
在結(jié)合區(qū)完成之后，就是說在完成后處理之后進(jìn)行檢驗(yàn)。然而，在這種情況下，存在著許多電連接的組合，和大量的工藝步驟，并且為連接所作的準(zhǔn)備需要較高費(fèi)用。如果當(dāng)前的缺陷部分未與電流表電串聯(lián)，該常規(guī)技術(shù)是無效的。因此，為了進(jìn)行無故障地進(jìn)行檢驗(yàn)，必須將電流表與能夠通過OBIC電流的結(jié)合區(qū)電連接。通常，在如圖16所示的兩個(gè)端子之間檢測(cè)OBIC電流的流動(dòng)。然而，兩個(gè)端子的組合的數(shù)量與結(jié)合區(qū)數(shù)量的平方成正比明顯增加。因此，當(dāng)結(jié)合區(qū)的數(shù)量增加時(shí)、組合的數(shù)量就明顯增加。為了準(zhǔn)備連接，每當(dāng)目標(biāo)芯片的類型改變時(shí)，必須準(zhǔn)備專用夾具并改變連接，因此需要大量的工藝步驟和高成本。
此外，如上所述，除增加連接線的組合的數(shù)量之外，端子與其它器件和部件的電接線同樣影響檢驗(yàn)，從而造成使觀察結(jié)果的解釋變復(fù)雜的問題。此外，在裝配完成之后，檢驗(yàn)會(huì)使其它器件和部件劣化的可能性使得實(shí)際上很難進(jìn)行該檢驗(yàn)。
鑒于響應(yīng)速度，第二種常規(guī)技術(shù)的問題在于很難將該技術(shù)按原樣應(yīng)用于半導(dǎo)體芯片。在Beyer，J等人在應(yīng)用物理通訊(Appl.Phys.Lett.)第74卷，19期，第2863-2865頁(yè)(1999)發(fā)表的被稱為第二種常規(guī)技術(shù)的參考文獻(xiàn)2中，在第2865頁(yè)第4行被描述為結(jié)果的觀察目標(biāo)是未加工晶片的OBIC電流，并且時(shí)間常數(shù)不大于50ìs。
另一方面，在大多數(shù)情況下，除非將OBIC電流引向外部，與50ìs相比，半導(dǎo)體芯片中瞬時(shí)產(chǎn)生的OBIC電流的衰減進(jìn)行得非常快。半導(dǎo)體芯片中瞬時(shí)產(chǎn)生的OBIC電流的衰減在大多數(shù)情況下進(jìn)行得非?？斓脑蛟谟谠O(shè)計(jì)半導(dǎo)體芯片中的元件和導(dǎo)線的結(jié)構(gòu)在許多情況能夠以高速操作。事實(shí)上，設(shè)計(jì)取決于電容C和電阻R的值的CR時(shí)間常數(shù)在許多情況下引發(fā)半導(dǎo)體芯片的最大效能。因此，半導(dǎo)體芯片中產(chǎn)生的OBIC電流常常隨著時(shí)間常數(shù)衷減。當(dāng)半導(dǎo)體芯片在例如1GHz工作時(shí)，時(shí)間常數(shù)必須高于1ns。為了檢測(cè)衰減比1ns快的OBIC電流，SQUID磁通計(jì)的響應(yīng)頻率必須高于1GHz。從經(jīng)濟(jì)的觀點(diǎn)出發(fā)，目前可供使用的SQUID磁通計(jì)不能檢測(cè)該磁通量。例如，目前最實(shí)用的高溫超導(dǎo)DC-SQUID磁通計(jì)的響應(yīng)頻率最多是大約1MHz。
基于上述常規(guī)技術(shù)的問題開發(fā)了本發(fā)明。下面從所需要的觀點(diǎn)描述這些問題。
在生產(chǎn)半導(dǎo)體器件的晶片加工并將其送到市場(chǎng)的過程中，在晶片加工的最后階段形成結(jié)合區(qū)之后進(jìn)行的晶片檢驗(yàn)測(cè)試是確定芯片單元是否是可用常規(guī)檢驗(yàn)方法接受的方法。然而，通過獲得該后期階段的產(chǎn)量適應(yīng)的開發(fā)和生產(chǎn)計(jì)劃。因此，在晶片加工中執(zhí)行各種監(jiān)視方法來預(yù)測(cè)產(chǎn)量。目前最吸引人和最實(shí)用的方法是被稱為圖形缺陷檢驗(yàn)方法的方法、檢驗(yàn)外來物質(zhì)和缺陷的方法等等(以下稱之為圖形缺陷檢驗(yàn)方法)。在這種方法中，可使用照射的激光束的反射和擴(kuò)散，以及次級(jí)電子的發(fā)射和照射的激光束反射電子來獲得缺陷和外來物質(zhì)的尺寸、形狀、頻率、分布等等。獲得的信息用于監(jiān)視晶片加工的狀態(tài)、改進(jìn)工藝和預(yù)測(cè)產(chǎn)量。然而，圖形缺陷觀測(cè)方法具有基于其原理上的缺點(diǎn)。也就是說，在這種方法中，觀察與構(gòu)成器件的晶體管、接線等的電特性無關(guān)。即只觀察到物理上的外來雜質(zhì)和異形物。因此，關(guān)于完成的器件芯片是否可被接受的確定僅是間接確定。
根據(jù)本發(fā)明的無損檢驗(yàn)方法包括第一步驟，產(chǎn)生波長(zhǎng)范圍從300nm到1200nm的激光，并產(chǎn)生會(huì)聚到預(yù)定光束直徑的激光束；第二步驟，在生產(chǎn)過程期間，預(yù)定電連接裝置構(gòu)成用于使在激光束照射到包括晶片狀態(tài)和安裝狀態(tài)的襯底中至少待檢驗(yàn)上半導(dǎo)體芯片中形成的p-n結(jié)和該p-n結(jié)附近時(shí)由OBIC現(xiàn)象產(chǎn)生的OBIC電流通過的預(yù)定電流通路；第三步驟，在照射激光束時(shí)掃描半導(dǎo)體芯片的預(yù)定區(qū)；第四步驟，磁通檢測(cè)裝置檢測(cè)在第三步驟中掃描的每個(gè)照射點(diǎn)由激光束產(chǎn)生的OBIC電流感應(yīng)的磁通；和第五步驟，確定電流通路中是否存在包括斷線缺陷的電阻增加缺陷，或包括短路缺陷的泄漏缺陷。
此時(shí)，由電容C和電阻R構(gòu)成的CR延遲電路也可包含在電流通路中。
此外，可將電連接裝置設(shè)計(jì)成施加到半導(dǎo)體芯片襯底的整個(gè)頂表面的導(dǎo)電薄膜，該半導(dǎo)體芯片在擴(kuò)散層具有至少一個(gè)接觸孔并且在襯底上具有p-n結(jié)。
也可以設(shè)置第五步驟，以至如果在第四步驟的檢測(cè)的磁通等于或大于沒有為正常狀態(tài)下的OBIC電流設(shè)置電流通路的照射點(diǎn)處的預(yù)定值，則確定在包括該照射點(diǎn)的電流通路中出現(xiàn)包括短路缺陷的泄漏缺陷，如果在第四步驟中檢測(cè)的磁通小于為正常狀態(tài)下的OBIC電流設(shè)置電流通路的照射點(diǎn)處的預(yù)定值，則確定在包含該照射點(diǎn)的電流通路中出現(xiàn)包括斷線缺陷的電阻增加缺陷。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明的無損檢驗(yàn)方法以把激光束照射在p-n結(jié)上產(chǎn)生的OBIC電流流過包含作為電流通路一部分的泄漏缺陷的短路部分，以及該電流感應(yīng)磁通為基礎(chǔ)。此外，為使用作為當(dāng)前可供使用的高靈敏度磁通計(jì)的SQUID磁通計(jì)，需要有一種OBIC電流的衰減時(shí)間等于或大于1ìs，或者該電流是恒定值的配置。因此，可將電流通路設(shè)計(jì)為閉合電路或者將CR延遲電路插入電流通路。
基本配置包括激光束(圖1和2中所示的2)，所產(chǎn)生的OBIC電流流過的電流通路(圖1中所示的600)，以及作為用于檢測(cè)感應(yīng)的磁通的裝置的SQUID磁通計(jì)(圖1和2中所示的12)。電流通路中可以包含用于延遲CR延遲的電阻和電容(圖2中所示的670和660)。
在晶片狀態(tài)下的實(shí)施例中，根據(jù)圖1和2所示的配置，可在晶片內(nèi)配置通過使所產(chǎn)生的OBIC電流流過最長(zhǎng)的可能的電流通路來產(chǎn)生大量磁通的裝置(圖3和4中所示的201和202)。
此外，在安裝板(電路襯底)的實(shí)施例中，可在電路襯底中設(shè)置用于使所產(chǎn)生的OBIC電流流過最長(zhǎng)的可能的電流通路的另一個(gè)裝置(圖6中所示的402)。
通常，在具有為被稱為測(cè)試元件組(以下簡(jiǎn)稱為TEG)的專用評(píng)估而待檢驗(yàn)的襯底的實(shí)施例中，通過在待檢驗(yàn)的半導(dǎo)體芯片配置使所產(chǎn)生的OBIC電流流過最長(zhǎng)的可能的電流通路的另一個(gè)裝置來改善檢測(cè)靈敏度(圖9所示的603)。
根據(jù)本發(fā)明，不僅可利用因激光束照射的結(jié)果而由p-n結(jié)產(chǎn)生的OBIC電流直接檢測(cè)p-n結(jié)的缺陷，而且可利用流動(dòng)的OBIC電流檢測(cè)由與p-n結(jié)串聯(lián)部分的短路形成的電流通路中包括的短路的泄露部分。此時(shí)，非接觸觀察可以不通過直接檢測(cè)OBIC電流進(jìn)行，而是通過檢測(cè)OBIC電流感應(yīng)的磁通進(jìn)行。此外，通過在電流通路中插入包含寄生元件的CR延遲電路也可很容易地檢測(cè)出由OBIC電流產(chǎn)生的磁通。
另外，可以根據(jù)包括斷線缺陷的電阻增加缺陷在電流通路中造成OBIC電流降低或不流動(dòng)的事實(shí)，對(duì)包括斷線缺陷的電阻增加缺陷進(jìn)行非接觸檢測(cè)。
例如，圖21示出表示本發(fā)明的發(fā)明人用實(shí)驗(yàn)證實(shí)的在OBIC電流流過的通路中OBIC電流值與電阻值的關(guān)系曲線的實(shí)例。為了更加實(shí)用，通過改變與p-n結(jié)串聯(lián)的電阻的值來測(cè)量當(dāng)從上面形成LSI芯片的元件的表面向在正常LSI制造生產(chǎn)過程中生產(chǎn)的LSI中p-n結(jié)的一部分上照射波長(zhǎng)為1064 nm的激光束時(shí)獲得的OBIC電流值，測(cè)量結(jié)果曲線圖中水平軸表示電阻值、垂直軸表示電流值。水平軸和垂直軸具有對(duì)數(shù)刻度尺。如圖21所示，當(dāng)OBIC電流流過的電流通路中的電阻值增加時(shí)，OBIC電流的電流值降低。例如，通路中的電阻值是1MΩ時(shí)獲得的OBIC電流值小于3位、或者大于通路中的電阻值是100Ω時(shí)獲得的值。根據(jù)畢奧-薩瓦特(Biot-Savart)定律，由電流感應(yīng)的磁場(chǎng)值與電流值成正比。因此，當(dāng)磁通改變時(shí)，可很容易地檢測(cè)到與p-n結(jié)串聯(lián)的OBIC電流通路中包括斷線缺陷的電阻增加缺陷。此外，當(dāng)由通常不存在OBIC電流而出現(xiàn)的缺陷產(chǎn)生電流通路時(shí)，和當(dāng)電流通路不僅清楚地表明100Ω為短路缺陷，而且表明1MΩ恰當(dāng)?shù)胤Q為泄漏時(shí)，可隨磁通檢測(cè)到的電流值(0.1ìA)雖然非常小，不僅可用其檢測(cè)到短路缺陷，而且可檢測(cè)泄漏缺陷。
在形成結(jié)合區(qū)之前的狀態(tài)中，通過檢測(cè)OBIC電流感應(yīng)的磁通可以檢測(cè)包括斷線缺陷的電阻增加缺陷和包括短路的泄漏缺陷。此外，在形成結(jié)合區(qū)之后，不需選擇端子就可以檢測(cè)上述缺陷。此外，在電路襯底上安裝的狀態(tài)，可在半導(dǎo)體芯片上檢測(cè)上述的缺陷?？梢愿鶕?jù)以下一些情況對(duì)形成OBIC電流流過的電流通路的裝置或CR延遲電路進(jìn)行分類。
(1)在把導(dǎo)電膜施加到晶片的整個(gè)頂表面的過程中，僅利用該導(dǎo)電膜(圖20(a)中所示的210，和圖20(b)中所示的212)，或通過把兩個(gè)部分，即晶片頂表面上的導(dǎo)電薄膜的一端(圖3和4中所示的201)和襯底的對(duì)角線相對(duì)的一端(圖3和4中的202)設(shè)定扯相同電位，貫穿該襯底，在晶片的整個(gè)頂表面和其中產(chǎn)生包括短路的泄漏部分和OBIC電流的p-n結(jié)產(chǎn)生電流通路(圖3和4所示的6表示的通路，或圖20所示的261或263表示的通路)。P12當(dāng)采用形成了結(jié)合區(qū)的晶片時(shí)，可實(shí)現(xiàn)類似的實(shí)施例，利用銀膏或薄金膜或通過在整個(gè)試驗(yàn)物的范圍短路結(jié)合區(qū)來短路整個(gè)結(jié)合區(qū)。然而，在這種情況下，電流通路較復(fù)雜。此外，在許多情況下不能產(chǎn)生電流通路。因此，不象上述方法那樣有效。
當(dāng)分析切成小片或封裝的芯片時(shí)，通過假設(shè)上述晶片是芯片就可以實(shí)現(xiàn)類似的實(shí)施例。就是說，通過露出芯片的頂表面或者在芯片和封裝材料之間形成空間，用諸如銀漿、薄金膜等之類的導(dǎo)電膜覆蓋芯片的整個(gè)表面。此外，可至少只對(duì)需要電連接的部分和需要激光照射的部分暴露芯片襯底側(cè)。在此方法中，與常規(guī)技術(shù)相比較，可以明顯降低電連接的成本和工序步驟。另外，可為短路插口提供全管腳。然而，在已經(jīng)形成結(jié)合區(qū)之后，多數(shù)情況下不能形成電流通路，如同在已經(jīng)形成結(jié)合區(qū)之后采用晶片的情況下沒有有效的方法。封裝工藝完成時(shí)，需要將芯片暴露給激光照射側(cè)。然而，不需要將芯片暴露給SQUID側(cè)。
(2)在在電路襯底上安裝裸芯片的狀態(tài)下，可依據(jù)電路上缺陷的位置以幾種方法選擇兩個(gè)端部。例如，可以產(chǎn)生通過短路電路襯底的電源線和在路襯底上選擇的適當(dāng)位置中的芯片的襯底電位在電路襯底上包括長(zhǎng)襯底接線(圖6中所示的402)并穿過p-n結(jié)和包括芯片中的短路的泄漏部分的電流通路。
(3)當(dāng)在芯片上形成帶有監(jiān)視生產(chǎn)半導(dǎo)體芯片的工藝狀態(tài)或選擇設(shè)計(jì)參數(shù)或工藝參數(shù)的最佳值的觀測(cè)區(qū)的TEG時(shí)，可以自由設(shè)置電流通路和CR時(shí)間常數(shù)。例如，環(huán)繞沿芯片周邊的標(biāo)志線的通路，和環(huán)繞標(biāo)志線內(nèi)側(cè)和結(jié)合區(qū)外側(cè)的通路是長(zhǎng)的并且被確定的電流通路，并且可以容易地在其中檢測(cè)到磁通(圖9中所示的603)。
在上面(1)和(2)的情況下，不僅由短接電路形成電流通路和檢測(cè)恒定電流，而且通過將電阻和電容插入如圖2所示的其基本結(jié)構(gòu)的串聯(lián)電流通路中，可根據(jù)檢波器的響應(yīng)速度通過延遲瞬變電流來檢測(cè)該瞬變電流。在這種情況下，如果可以適當(dāng)?shù)乩眉纳娙?、寄生電阻和浮?dòng)電容，電容和電阻可不需要附加電路。
上述(1)和(2)是常見的情況，但沒有到結(jié)合區(qū)或襯底的任何電連接，在某一層可以設(shè)置芯片內(nèi)側(cè)的閉合電路或CR延遲電路，并且可通過OBIC電流檢測(cè)磁通。如果此方法能檢測(cè)缺陷，它就是最有效的方法。
具體實(shí)施例方式
下面詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)施例。
首先，說明根據(jù)本發(fā)明的無損檢驗(yàn)方法的基本結(jié)構(gòu)。圖1和2是表示本發(fā)明的無損檢驗(yàn)方法的基本結(jié)構(gòu)的典型示意圖，并分別表示構(gòu)成僅用諸如銅導(dǎo)線之類的導(dǎo)線構(gòu)成OBIC電流流過的通路的電流通路的情況，以及構(gòu)成包括CR延遲電路的電流通路的情況。此外，圖1(a)和2(a)涉及包括短路缺陷的泄漏缺陷(以下簡(jiǎn)稱為泄漏缺陷)，圖1(b)和2b)涉及包括斷線缺陷的電阻增加缺陷(以下簡(jiǎn)稱為電阻增加缺陷)。
首先說明所有的圖1(a)、1(b)、2(a)和(2 b)中通用的結(jié)構(gòu)。公共單元是激光束2，當(dāng)激光束2照射時(shí)其中產(chǎn)生OBIC電流的p-n結(jié)1，構(gòu)成OBIC電流6流過的電流通路的銅導(dǎo)線之類的導(dǎo)體600(圖1(a)、1(b))，或構(gòu)成CR延遲電路的電容660和電阻670(圖2(a)和2(b))。此外，該結(jié)構(gòu)還包括當(dāng)OBIC電流6流過時(shí)產(chǎn)生的磁通11，和作為主要部件用于檢測(cè)該流動(dòng)的SQUID磁通計(jì)12。在圖1(a)和2(a)中，缺陷8存在于絕緣膜9中，從而由絕緣膜上的電極10和形成p-n結(jié)1的一個(gè)擴(kuò)散層造成短路或泄漏。在圖1(b)和2(b)中，電阻增加缺陷28存在于內(nèi)部導(dǎo)線15.
根據(jù)本發(fā)明的無損檢驗(yàn)方法至少包括第一步驟，產(chǎn)生波長(zhǎng)范圍從300nm到1200nm的激光，并產(chǎn)生會(huì)聚到預(yù)定的光束直徑的激光束；第二步驟，預(yù)定電連接裝置構(gòu)成用于使在激光束照射到待檢驗(yàn)的、包括晶片狀態(tài)和安裝狀態(tài)的半導(dǎo)體芯片襯底上形成的p-n結(jié)和該p-n結(jié)附近時(shí)由OBIC現(xiàn)象產(chǎn)生的OBIC電流通過的電流通路；第三步驟，在照射激光束時(shí)掃描半導(dǎo)體芯片的預(yù)定區(qū)；第四步驟，磁通檢測(cè)裝置檢測(cè)在第三步驟中掃描的每個(gè)照射點(diǎn)由激光束產(chǎn)生的OBIC電流感應(yīng)的磁通；和第五步驟，確定電流通路中是否存在電阻增加缺陷或泄漏缺陷。
例如，如圖13中大致結(jié)構(gòu)的方框圖所示，可用于執(zhí)行上述檢測(cè)的無損檢驗(yàn)裝置50包括激光源51，用于產(chǎn)生波長(zhǎng)在300nm至1200nm范圍內(nèi)激光；光學(xué)系統(tǒng)53，用于產(chǎn)生會(huì)聚在預(yù)定光束直徑的激光束2的激光束發(fā)生裝置；作為磁通檢測(cè)裝置的SQUID磁通計(jì)12，用于檢測(cè)在激光束2照射在包括晶片狀態(tài)和裝配狀態(tài)的芯片的襯底中形成的p-n結(jié)上，和被檢驗(yàn)的附近時(shí)由OBIC現(xiàn)象產(chǎn)生的OBIC電流感應(yīng)的磁通；控制裝置56，用于控制整個(gè)器件；存儲(chǔ)裝置57；顯示裝置58；以及激光束掃描裝置(附圖中未示出)，用于在照射激光束時(shí)掃描待檢驗(yàn)的、包括晶片狀態(tài)和裝配狀態(tài)的芯片的預(yù)定區(qū)。激光束掃描裝置可以固定并移動(dòng)具有將被檢測(cè)的、在XY平臺(tái)上按順序排列的一個(gè)芯片或多個(gè)芯片的晶片，或可移動(dòng)光學(xué)系統(tǒng)53，并可以通過在光學(xué)系統(tǒng)53中提供反射鏡等使激光束2偏移，從而依據(jù)目的選擇合適的裝置?？筛鶕?jù)需要掃描SQUID磁通計(jì)。此外，如圖14中所示，例如，無損檢驗(yàn)裝置50進(jìn)一步包括調(diào)制設(shè)備52，用于根據(jù)來自控制裝置56的調(diào)制信號(hào)來調(diào)制激光束的強(qiáng)度；以及鎖定放大器55，用于同步放大來自SQUID磁通計(jì)12的信號(hào)。另外，附圖中省略了第一固定裝置60或者第二固定裝置(相應(yīng)的附圖中未示出)，第一固定裝置60用于固定激光束2被最大程度限制的照射點(diǎn)和用于檢測(cè)磁通的SQUID磁通計(jì)12之間的相對(duì)位置，第二固定裝置把SQUID磁通計(jì)12的位置固定在上面安裝待檢驗(yàn)的芯片的電路襯底上的最佳檢測(cè)位置。然而，它們中的每一個(gè)設(shè)置有微調(diào)單元61，微調(diào)單元61的一個(gè)臂固定到支撐光學(xué)系統(tǒng)53的外殼，或保持電路襯底的樣品臺(tái)，通過微調(diào)單元61安裝SQUID磁通計(jì)12。利用微調(diào)單元61，可以掃描SQUID。
下面參照附圖詳細(xì)描述本發(fā)明的第一實(shí)施例。
在第一實(shí)施例中，檢測(cè)包括斷線的電阻增加缺陷或包括短路的泄漏部分。在按順序?qū)⒍鄠€(gè)芯片排列在晶片狀態(tài)中的制造過程中檢測(cè)電阻增加缺陷。特別是，通過在頂層上整體地形成用于電極的導(dǎo)電薄膜給出了制造過程中進(jìn)行的檢驗(yàn)。圖3是包括缺陷部分的中央單元結(jié)構(gòu)的典型剖面圖。圖4是主結(jié)構(gòu)的典型透視圖。圖3(a)是待檢測(cè)的整個(gè)晶片的典型剖面圖。圖3(b)和3(c)分別是包括缺陷和p-n結(jié)的部分的典型剖面圖，分別示出泄漏缺陷和電阻增加缺陷的情況。
首先，下面根據(jù)需要參照?qǐng)D3(a)以及圖3(b)和3(c)進(jìn)行說明。在進(jìn)行檢驗(yàn)或進(jìn)行觀察階段，在晶片100中構(gòu)成內(nèi)部線路的過程中，完整地施加用于電極的導(dǎo)電薄膜101。圖3(a)表示從晶片100背面照射嚴(yán)格限定的激光束2，在右表面上設(shè)定焦點(diǎn)，和在掃描過程期間將光束照射在與包含一個(gè)缺陷和一個(gè)p-n結(jié)的部分103中的缺陷串聯(lián)的p-n結(jié)(圖3(b)和3(C)中所示的1)上的瞬間。圖3還示出了此時(shí)產(chǎn)生的OBIC電流6的通路。B1通過圖3中未示出的銅導(dǎo)線等導(dǎo)體(圖1和13中所示的600)連接到B2。在圖3中，激光束2從晶片100背面照射，但它可以根據(jù)需要從右表面照射。
因?yàn)椴ㄩL(zhǎng)在1064nm至1152nm范圍內(nèi)的激光在硅(Si)中表現(xiàn)出低衰減，激光束可以從晶片的后面照射在芯片的右表面上。因?yàn)榭梢詫QUID磁通計(jì)12排列在晶片的右側(cè)，所以磁通計(jì)靠近OBIC電流6，從而得到可檢測(cè)到大磁通的優(yōu)點(diǎn)。
如果從右側(cè)能夠更容易地照射激光束，可使用波長(zhǎng)為488nm的Ar激光器，波長(zhǎng)為633nm的氦氖激光器等。波長(zhǎng)越短，獲得的圖像的空間分辨率就越高。
當(dāng)采用波長(zhǎng)等于或大于1200nm的激光器時(shí)，幾乎不產(chǎn)生OBIC。例如，雖然用1300nm的波長(zhǎng)幾乎不產(chǎn)生OBIC，但是，眾所周知，在缺陷存在之處，當(dāng)激光照射在缺陷部分上時(shí)，就產(chǎn)生溫差電動(dòng)勢(shì)電流。溫差電動(dòng)勢(shì)電流值通常為1ìA或更小，OBIC電流為1ìA，并且可能為100ìA，那就是說，大于3至5位數(shù)。根據(jù)本發(fā)明，由于上述原因，為了利用OBIC電流，將激光的波長(zhǎng)范圍限制在1200nm或更低。
為了提高OBIC電流產(chǎn)生的磁通，較長(zhǎng)的電流通路更有效。為了獲得最長(zhǎng)的電流通路，將處在導(dǎo)電薄膜101覆蓋整個(gè)頂層的晶片100的任選端部的導(dǎo)電薄膜101定義為作為第一端部的電流彌補(bǔ)單元201，將晶片襯底單元102的下表面設(shè)置為作為第二端部的電流彌補(bǔ)單元202，其位置繞晶片100的中點(diǎn)與電流彌補(bǔ)單元201對(duì)稱，以致它們?cè)诰夏軌虮舜讼喔糇钸h(yuǎn)。參照?qǐng)D4也清楚地指出了這一點(diǎn)。在圖4中，電流通路集中在電流彌補(bǔ)單元201和202以及OBIC電流產(chǎn)生單元(包含缺陷和一個(gè)p-n結(jié)的部分103)周圍，并且還分布在它們中間。電流彌補(bǔ)單元201和202之間，即B1和B2之間通過諸如銅線之類的導(dǎo)體600短接的短路電路形成OBIC電流的電流通路。結(jié)果是，構(gòu)成了OBIC電流的電流通路，恒定電流流動(dòng)，該恒定電流產(chǎn)生恒定磁通，并可檢測(cè)該磁通量。
此外，如圖13(c)所示，通過在B1和B2之間插入串聯(lián)的電容660和電阻670形成電流通路，可延遲瞬態(tài)電流的衰減。因此，回應(yīng)較慢的磁通檢測(cè)器可通過瞬態(tài)電流檢測(cè)磁通。電容660和電阻670可以利用寄生電容、浮動(dòng)電容或寄生電阻。當(dāng)通過導(dǎo)體600使電流彌補(bǔ)單元201和202之間出現(xiàn)短接電路時(shí)，必須設(shè)定該電流通路以使晶片襯底中及電極材料的OBIC電流產(chǎn)生的磁通量不會(huì)降低。為了達(dá)到此目的，由連接到電流彌補(bǔ)單元201和202的諸如銅線之類的導(dǎo)線600構(gòu)成的電流通路從晶片100向遠(yuǎn)處充分延伸，并在充分遠(yuǎn)離晶片100的位置短路。就是說，技術(shù)上沒有困難。
OBIC電流在晶片襯底單元和電極材料薄膜中流過的通路集中在電流彌補(bǔ)單元201和202、和如圖4所示的OBIC電流的產(chǎn)生源(包含缺陷和p-n結(jié)的部分103)的窄范圍內(nèi)。然而，它們?cè)诠ば蛑袛U(kuò)大。由于在電流通路的狹窄位置處檢測(cè)磁通量更有效，在接近OBIC電流產(chǎn)生源(為了容易看清，圖4中分開設(shè)定SQUID磁通計(jì)12的位置)處設(shè)置SQUID磁通計(jì)12是有效的。
因?yàn)镺BIC電流產(chǎn)生源始終位于激光束由此照射的激光束的焦點(diǎn)處，用激光束2的焦點(diǎn)和固定的SQUID磁通計(jì)12的相應(yīng)位置掃描晶片是有效的。
接下來，參照?qǐng)D5所示的流程圖并適當(dāng)?shù)貐⒖紙D3、4、13和14來描述根據(jù)第一實(shí)施例的操作。在該說明中，為了理解該流程而適當(dāng)?shù)厥÷陨鲜鰞?nèi)容的細(xì)節(jié)。
首先，在晶片100的整個(gè)表面施加導(dǎo)電薄膜101，用電流彌補(bǔ)單元201和202之間，即B1和B2之間的導(dǎo)線600使晶片100短路。然后，確定晶片100和SQUID磁通計(jì)12之間的距離。通常，因?yàn)闄z測(cè)的磁通量大，所以使它們的位置盡可能靠近是有利的。當(dāng)晶片100和SQUID磁通計(jì)12之間存在真空時(shí)，它們可彼此靠近，只要它們沒有彼此接觸。也就是說，它們之間能有大約1mm的空間。
然后，照射通過把預(yù)定的激光源51產(chǎn)生的激光會(huì)聚成一光束直徑獲得的激光束2，激光束2的焦點(diǎn)設(shè)置在晶片上的p-n結(jié)的位置。
在與晶片100的平面平行的平面上移動(dòng)SQUID磁通計(jì)12，以便把激光束的焦點(diǎn)和SQUID磁通計(jì)12的中心之間的相對(duì)位置設(shè)定在預(yù)測(cè)檢測(cè)的磁通強(qiáng)度為最高強(qiáng)度的位置，并由第一固定裝置60固定該SQUID磁通計(jì)12。預(yù)測(cè)檢測(cè)的磁通強(qiáng)度為最高強(qiáng)度的位置通常是與包括電流通路的磁通檢測(cè)平面垂面的平面和SQUID磁通計(jì)12的中心之間的距離是是晶片100和SQUID磁通計(jì)12之間的距離的位置，那就是說，距離大約為h。在本實(shí)施例中，以透視圖(圖4)表示電流通路的寬度較窄的激光束焦點(diǎn)的位置和SQUID磁通計(jì)12的位置，將從連接電流彌補(bǔ)單元201和202的直線起的距離設(shè)置為大約h。
然后，移動(dòng)晶片，開始用激光束2在晶片上掃描的過程。對(duì)每個(gè)照射點(diǎn)檢測(cè)磁通量，依據(jù)檢測(cè)的磁通量產(chǎn)生強(qiáng)度信息或彩色信息，把產(chǎn)生的帶有關(guān)于每個(gè)照射點(diǎn)的包括磁通量的坐標(biāo)信息的信息存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器57，根據(jù)產(chǎn)生的強(qiáng)度信息或彩色信息顯示在顯示器58上。依次重復(fù)該過程。當(dāng)檢測(cè)的磁通的信噪比(S/N)不夠高時(shí)，調(diào)制設(shè)備52根據(jù)來自控制裝置56的調(diào)制信號(hào)調(diào)制激光束2的強(qiáng)度，鎖定放大器55放大與調(diào)制信號(hào)同步的信號(hào)，從而顯著提高S/N比。檢測(cè)的磁通的顯示位置是激光束在晶片上的照射位置，因此對(duì)應(yīng)于OBIC電流產(chǎn)生位置。獲得的圖像(下文稱之為掃描激光SQUID圖像)表明OBIC電流產(chǎn)生位置。此外，通過用光電二極管檢測(cè)激光束的反射光并將其作為圖像顯示，可輕易地找到晶片上實(shí)際的OBIC電流產(chǎn)生位置，就是說，對(duì)應(yīng)于激光掃描圖像。
或者是OBIC電流產(chǎn)生位置與校正部分有關(guān)，或者是缺陷部分取決于觀測(cè)過程。當(dāng)在將電極材料薄膜111施加到整個(gè)絕緣膜的過程中進(jìn)行觀測(cè)時(shí)，如圖3(b)中所示，在OBIC電流產(chǎn)生位置的正上方檢測(cè)到泄漏缺陷。如果在整體施加形成內(nèi)部線路的導(dǎo)線薄膜151的過程中進(jìn)行觀測(cè)，如圖3(c)中所示，當(dāng)沒有產(chǎn)生OBIC電流或電流值在OBIC電流將要產(chǎn)生的位置顯著降低時(shí)，電阻增加缺陷28出現(xiàn)與p-n結(jié)1串聯(lián)的內(nèi)部線路15中。這種情況下，為了辨別包括斷線的電阻增加缺陷的位置，與預(yù)先獲得的合格品的掃描激光SQUID圖像進(jìn)行比較。為了更容易地比較，由差值圖像產(chǎn)生裝置(附圖未示出)產(chǎn)生差值圖像，如圖5所示流程的最后部分中所示。當(dāng)合格品的圖像中所示的合格品的樣品大部分不同時(shí)，利用大量合格樣品的圖像根據(jù)每個(gè)像素的強(qiáng)度分布預(yù)定標(biāo)準(zhǔn)值，并根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)值確定產(chǎn)品是否有缺陷。這種情況下，確定當(dāng)?shù)扔诨虼笥陬A(yù)定標(biāo)準(zhǔn)值的OBIC電流在OBIC電流不流動(dòng)的正常產(chǎn)品的一點(diǎn)流動(dòng)時(shí)，則確定存在泄漏缺陷。另一方面，當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)值未達(dá)到OBIC電流流過正常產(chǎn)品的點(diǎn)時(shí)，則確定存在包括斷線缺陷的電阻增加缺陷。通過計(jì)算每個(gè)像素的差值來獲得差值圖像，可獲得只與缺陷有關(guān)的圖像。在結(jié)合圖3(a)和3(c)的過程中進(jìn)行觀測(cè)時(shí)，必須從合格品的掃描激光SQUID圖像中產(chǎn)生差值圖像。例如，通過在控制裝置56中設(shè)置微型計(jì)算機(jī)(以下簡(jiǎn)稱MPU)，以便由使用軟件的MPU進(jìn)行處理，能夠容易地實(shí)現(xiàn)差值圖像產(chǎn)生裝置。
為了看到產(chǎn)生合格品中不產(chǎn)生的OBIC電流的位置，或者其中不產(chǎn)生或降低將要產(chǎn)生的OBIC電流的位置(以下總稱為OBIC異常位置)，用激光掃描圖像能夠疊加并顯示根據(jù)本發(fā)明的掃描激光SQUID圖像或它的差值圖像。通過在芯片單元中辨別OBIC電流的異常位置，就能夠檢測(cè)有缺陷的芯片并能夠預(yù)先預(yù)測(cè)產(chǎn)量。通過辨別芯片內(nèi)部的詳細(xì)位置，就能夠分析缺陷或故障，并能夠獲得有關(guān)的制造過程和設(shè)計(jì)改進(jìn)的信息。
此外，通過改變?cè)谙嗤酒线M(jìn)行觀測(cè)時(shí)的溫度，合格品可能處于有缺陷的狀態(tài)。這種情況下，上述的“合格品”和“缺陷產(chǎn)品”可以分別當(dāng)作“合格狀態(tài)”和“有缺陷狀態(tài)”，從而使上述說明成立。
常規(guī)技術(shù)中在形成結(jié)合區(qū)之前就很難辨別有缺陷的芯片。因此，使用本方法，可準(zhǔn)確預(yù)測(cè)產(chǎn)量，這在常規(guī)方法中幾乎是不可能的。通過準(zhǔn)確預(yù)測(cè)產(chǎn)量，能夠正確地預(yù)測(cè)成本和交付日期。
當(dāng)需要辨別芯片內(nèi)的詳細(xì)位置以便分析和監(jiān)測(cè)缺陷，同樣需要觀測(cè)漏電流通路。這種情況下，用激光和固定的芯片之間的相對(duì)位置掃描SQUID。這種情況下，很難獲得高分辨率的掃描激光SQUID圖像，但在某種程度上可以確定電流通路。
根據(jù)本發(fā)明的掃描激光SQUID圖像和激光掃描圖像的空間分辨率對(duì)應(yīng)于激光束的光束直徑。依據(jù)激光的波長(zhǎng)和采用目標(biāo)的數(shù)值孔徑，增加激光束的光束直徑達(dá)到較高的衍射極限在技術(shù)沒有困難。例如，當(dāng)采用具有488nm波長(zhǎng)的Ar激光時(shí)，目標(biāo)的數(shù)值孔徑為0.80，衍射極限大約為370nm?？梢跃_地確定OBIC異常位置。
根據(jù)上述解釋的第二步驟中構(gòu)成電流通路的方法，電流拾取裝置B1和B2彼此通過晶片100外部的諸如銅線之類的導(dǎo)體600連接。然而，并不總是需要在晶片100外部進(jìn)行接線。例如，當(dāng)為了制造半導(dǎo)體芯片而生產(chǎn)晶片時(shí)，可設(shè)定第二步驟為淀積每個(gè)導(dǎo)線層的金屬導(dǎo)線膜以便形成內(nèi)部連接導(dǎo)線的過程。圖20表示半導(dǎo)體芯片制造過程中p-n結(jié)附近的典型剖面圖。圖20(a)和20(b)是淀積第一金屬導(dǎo)線膜的導(dǎo)線金屬膜階段的剖面圖，以及淀積第二層的導(dǎo)線金屬膜階段的剖面圖。作為第一層的導(dǎo)線金屬膜和第二層的導(dǎo)線金屬膜，可以淀積具有預(yù)定厚度的例如鋁(Al)膜。作為接觸部分的金屬膜221，可采用預(yù)定勢(shì)壘金屬膜，例用如硅化鈦(TiSi)、硅化鈷(CoSi)等并插入如鎢(W)之類的金屬。可以根據(jù)需要形成它們，并且不局限于應(yīng)用這些材料。在圖20中，在淀積Al導(dǎo)線膜的時(shí)候，第一層Al導(dǎo)線膜210和第二層的Al導(dǎo)線膜212組成用于形成OBIC電流的電流通路的連接裝置。例如，當(dāng)連接裝置是第一層的Al導(dǎo)線膜210時(shí)，幾乎所有的p-n結(jié)形成OBIC電流的電流通路，除了通路為短路的部分。實(shí)際上，當(dāng)激光束2照射在p-n結(jié)716上時(shí)，該p-n結(jié)由例如N型擴(kuò)散區(qū)233和p型襯底230形成，形成穿越襯底接觸部分243、第一層Al導(dǎo)線膜210和N型擴(kuò)散區(qū)接觸部分246的電流通路，并產(chǎn)生OBIC電流263。此外，當(dāng)激光束2照射在p-n結(jié)715上時(shí)，該p-n結(jié)由N型擴(kuò)散區(qū)241和p型襯底231形成，通過p型擴(kuò)散區(qū)接點(diǎn)部分245形成穿越第一層Al導(dǎo)線膜210、N型擴(kuò)散區(qū)接觸部分244的電流通路，并產(chǎn)生OBIC電流261。
此外，當(dāng)連接裝置是第二層的Al導(dǎo)線膜212時(shí)，限制能形成OBIC電流的電流通路的p-n結(jié)。然而，因?yàn)橥凡粌H通過接觸孔而且通過第一層的導(dǎo)線、第一和第二層之間的連接孔、和第二層的導(dǎo)線金屬膜，所以整個(gè)通路相當(dāng)長(zhǎng)。因此，它有更好的檢測(cè)靈敏度，并可以更容易地檢測(cè)出缺陷。實(shí)際上，例如，盡管激光束2進(jìn)行照射，由N型擴(kuò)散區(qū)233和p型襯底230形成的p-n結(jié)716不能形成電流通路，因此，沒有OBIC電流流動(dòng)。然而，當(dāng)激光束2照射在由N型擴(kuò)散區(qū)241和p型擴(kuò)散區(qū)231形成的p-n結(jié)715上時(shí)，通過p型擴(kuò)散區(qū)接觸部分245由第一層Al導(dǎo)線215、第一和第二層之間的連接孔填充金屬2235、第二層Al導(dǎo)線膜212、第一和第二層之間的連接孔填充金屬2234、第一層Al導(dǎo)線214和N型擴(kuò)散區(qū)接觸部分244形成電流通路，并產(chǎn)生OBIC電流261。類似地，盡管附圖中未示出，當(dāng)設(shè)置更大量的導(dǎo)線層時(shí)，盡管在淀積形成每個(gè)導(dǎo)線層的金屬膜階段更嚴(yán)格地限制可觀測(cè)的p-n結(jié)，利用金屬薄膜作為連接裝置可以形成QBIC電流的電流通路。因此，在任何情況下，沒有通過晶片外部的銅線等導(dǎo)體的連接，利用激光束的照射，OBIC電流同樣流動(dòng)，從而產(chǎn)生磁通量11，該磁通量11可以由SQUID磁通計(jì)12檢測(cè)，并檢測(cè)通路中存在的電阻增加缺陷或泄漏缺陷。
當(dāng)可檢測(cè)泄漏缺陷時(shí)，例如在圖20(b)中所示的過程之前過程，即，淀積第二層Al導(dǎo)線膜212之前的階段很容易考慮。圖20(c)是該階段圖20(b)所示部分的剖面圖。在圖20(c)所示的區(qū)域中，當(dāng)沒有缺陷時(shí)，隨著激光束的照射沒有結(jié)構(gòu)產(chǎn)生OBIC電流。如果由于連接到n-型擴(kuò)散區(qū)接觸部分244的第一層Al導(dǎo)線214和連接到襯底接觸部分243的第一層Al導(dǎo)線213之間的泄漏缺陷86造成出現(xiàn)橋接，因激光束照射在p-n結(jié)717上而形成OBIC電流通過襯底接觸部分243、第一層Al導(dǎo)線213、泄漏缺陷86、第一層導(dǎo)線214、以及n-型擴(kuò)散區(qū)接觸部分244流動(dòng)的閉合電路。
下面參照附圖詳細(xì)描述本發(fā)明的第二實(shí)施例。
在第二實(shí)施例中，在處于裝配狀態(tài)的芯片中檢測(cè)缺陷，其中芯片直接安裝在電路襯底上沒有封裝。特別地，它顯示一種情況，其中檢測(cè)作為自由芯片安裝的芯片中的缺陷。圖6是表示本實(shí)施例的基本結(jié)構(gòu)的典型示意圖。圖7表示圖6中所示的待分析的芯片301的缺陷產(chǎn)生部分的實(shí)例。圖7(a)和7(b)分別是表示泄漏缺陷和電阻增加缺陷的典型剖面圖。
首先，下面參照?qǐng)D6描述整個(gè)結(jié)構(gòu)。根據(jù)需要參照?qǐng)D7說明被分析的芯片的缺陷部分結(jié)構(gòu)的實(shí)例。芯片301作為裸芯片以倒裝芯片狀態(tài)安裝在電路襯底401上，就是說，其上形成諸如晶體管之類器件的芯片表面朝向電路襯底401。在該實(shí)施例中，激光束2從芯片301的背面進(jìn)入。當(dāng)向芯片的背面施加樹脂時(shí)，需要僅露出芯片反面上的部分。此外，通過研磨芯片的背面減少散射并可以提高激光束的會(huì)聚性，因此提高分析的靈敏度和準(zhǔn)確性。除了要分析的器件之外，在電路襯底401上設(shè)置大量器件501。圖6中示出了器件的局部。在本實(shí)施例中，分析目標(biāo)芯片301與其它器件的數(shù)量和電路襯底401上的部件無關(guān)。相互獨(dú)立的現(xiàn)實(shí)意義在于可抑制其它器件和部件的電感應(yīng)，并能夠防止它們被破壞或退化。
圖6所示的說明中只有導(dǎo)線是必需的。必要的導(dǎo)線包括電源線1012和與芯片襯底具有相同電位的導(dǎo)線1022，并連接在電流拾取單元203和204之間。也就是說，圖中未示出的導(dǎo)體如銅線之類的導(dǎo)體連接C1與C2。這僅上一個(gè)實(shí)例，導(dǎo)線并不局限于該類導(dǎo)線，并且任何種類導(dǎo)線只要滿足構(gòu)成以下電流通路和在電流通路的部分檢測(cè)磁通的需要就可接受。
事實(shí)上，各種可接受的導(dǎo)線將在下面進(jìn)行描述，缺陷產(chǎn)生部分和產(chǎn)生OBIC電流的p-n結(jié)之間的相互關(guān)系將通過參照?qǐng)D7(a)和7(b)所示的結(jié)構(gòu)在下面進(jìn)行描述。圖7(a)是反相電路的元件結(jié)構(gòu)的典型剖面圖，為了說明如圖6所示的被分析芯片301中檢測(cè)出的泄漏缺陷的實(shí)例，該反相電路由CMOS構(gòu)成。圖7(a)中省略說明中不涉及的結(jié)構(gòu)部分。雖然圖7(a)示出四個(gè)短路部分，并不意味著它們同時(shí)出現(xiàn)，但代表短接電路的四種情況。也就是說，它們中的任何一個(gè)或多個(gè)可以出現(xiàn)。
首先描述構(gòu)成反相電路的器件。芯片襯底可以是p型襯底302。在由n型擴(kuò)散層形成的n型阱303中形成p溝道MOS型晶體管(以下簡(jiǎn)稱為PMOS)331，該晶體管包括可以是源區(qū)和漏區(qū)的p+擴(kuò)散區(qū)304、柵絕緣膜91以及柵電極3101。n-溝道MOS型晶體管(以下簡(jiǎn)稱為NMOS)332包括可以是源區(qū)和漏區(qū)的n+擴(kuò)散區(qū)305、柵絕緣膜92以及柵電極3102。
以下說明連接器件以構(gòu)成反相器的過程。輸入端311連接到NMOS332和PMOS331二者的柵電極。輸出端312連接到兩個(gè)晶體管的漏極。PMOS331的源區(qū)連接到電源電位線1012，如圖6所示，以及NMOS332的源區(qū)連接到地電位端1032，在附圖中未示出。P-型襯底302從圖7所示的襯底電位端310連接到圖6所示的導(dǎo)線1022。四種泄漏缺陷表明如上所述缺陷的四種情況。對(duì)每種情況，下面描述在襯底上哪些導(dǎo)線應(yīng)該成對(duì)以便能檢測(cè)泄漏缺陷。
(情況1)當(dāng)PMOS 331的柵電極3101和n-型阱303短路時(shí)，即當(dāng)柵絕緣膜91短路時(shí)出現(xiàn)泄漏缺陷81。這種情況下，該組導(dǎo)線包括連接到輸入端311(圖6中未示出)的導(dǎo)線和圖6中所示的連接到襯底電位端310的導(dǎo)線1022。這種情況下，當(dāng)泄漏缺陷存在時(shí)，n-型阱303和p-型襯底302之間的p-n結(jié)就是OBIC電流的產(chǎn)生源。
(情況2)當(dāng)PMOS 331的源極和n-型阱303短路時(shí)出現(xiàn)泄漏缺陷82。這種情況下，該組導(dǎo)線包括圖6中所示的連接到PMOS331的源極的電源線1012和圖6中所示的連接到襯底電位端310的導(dǎo)線1022。就是說，該情況相當(dāng)于圖6中所示的情況。這種情況下，當(dāng)泄漏缺陷存在時(shí)，n-型阱303和p-型襯底302之間的p-n結(jié)1001就是OBIC電流的產(chǎn)生源。
(情況3)當(dāng)NMOS 332的柵電極3102和n+擴(kuò)散區(qū)305短路時(shí)出現(xiàn)泄漏缺陷83。這種情況下，該組導(dǎo)線包括連接到輸入端311(圖6中未示出)的導(dǎo)線和圖6中所示的連接到襯底電位端310的導(dǎo)線1022。這種情況下，當(dāng)泄漏缺陷存在時(shí)，n+擴(kuò)散區(qū)305和p-型襯底302之間的p-n結(jié)1003就是OBIC電流的產(chǎn)生源。
(情況4)當(dāng)柵電極3102和p-型襯底302短路時(shí)，即，當(dāng)柵絕緣膜92短路時(shí)出現(xiàn)泄漏缺陷84。這種情況下，該組導(dǎo)線包括具有相同電位作為輸入端311的導(dǎo)線(圖6未示出)和附圖中未示出的地電位端1032。這種情況下，當(dāng)泄漏缺陷產(chǎn)生時(shí)，n+擴(kuò)散區(qū)305和p-型襯底302之間的p-n結(jié)1003就是OBIC電流的產(chǎn)生源。
在實(shí)際的CMOS器件中，除上述的基本線路結(jié)構(gòu)之外，可以創(chuàng)建復(fù)雜連接，例如如以下實(shí)例所示的n-型阱到電源電位的連接。為了簡(jiǎn)單說明，不僅給出與說明相關(guān)的結(jié)構(gòu)，而且激光SQUID的應(yīng)用并不局限于上面所稱的情況。
電阻增加缺陷的情況將在下面進(jìn)行描述。圖7(b)表示如圖6所示待分析的芯片301中出現(xiàn)電阻增加缺陷情況的實(shí)例，并且是由CMOS構(gòu)成的反相電路中的器件結(jié)構(gòu)的典型剖面圖。因?yàn)榛窘Y(jié)構(gòu)與圖7(a)中所示的情況相同，所以與以下解釋無關(guān)的結(jié)構(gòu)省略。與圖7(a)中所示的情況不同的僅在于其中在n-型阱303中構(gòu)成n+擴(kuò)散區(qū)307。n+擴(kuò)散區(qū)307連接到電源線1012。該缺陷表示電阻增加缺陷281和282。該缺陷對(duì)應(yīng)于從n+擴(kuò)散區(qū)307的電極到電源線1012的電流通路中的所有電阻增加缺陷。這種情況下，圖6中所示的電源線1012和圖6中所示的連接到襯底電位端310的導(dǎo)線1022成對(duì)。就是說，該情況相當(dāng)于圖6中所示的情況。這種情況下，當(dāng)存在電阻增加缺陷281和282時(shí)，當(dāng)激光束照射在n-型阱303和p-型襯底302之間的p-n結(jié)1001上時(shí)流動(dòng)的OBIC電流比沒有缺陷時(shí)的電流減小很多，或根本沒有電流流動(dòng)。
根據(jù)本實(shí)施例，設(shè)置兩個(gè)電流拾取單元203和204，與如圖6中所示的第一實(shí)施例一樣。電流拾取單元203和204的位置位于滿足以下條件的地點(diǎn)。必須根據(jù)需要用試湊法選擇一個(gè)點(diǎn)，因?yàn)橐罁?jù)該點(diǎn)和上述的缺陷的種類有不同的設(shè)置，也許沒有與在電路襯底401上導(dǎo)線的路徑有關(guān)的正確信息。無論是根據(jù)正確信息選擇還是用試湊法選擇，將滿足以下的要求。
也就是，必須通過由諸如銅線之類的導(dǎo)體在電流拾取單元203和204之間，即在C1和C2之間短路，和作為短路的結(jié)果，通過抑制減弱要觀測(cè)的通路中的磁通的新磁通的產(chǎn)生來產(chǎn)生電流通路。這類似于第一實(shí)施例。第一實(shí)施例中的差值是檢測(cè)磁通的部分。如同第一實(shí)施例，當(dāng)可檢測(cè)從芯片中的電流通路產(chǎn)生的磁通時(shí)，它是可接受的。然而，如果長(zhǎng)的襯底導(dǎo)線存在于在電路襯底401上的電流通路中并產(chǎn)生磁通，那么磁通量就較大并且靈敏度高。圖6表示測(cè)量的襯底導(dǎo)線402，在那里產(chǎn)生磁通11，并且SQUID磁通計(jì)12用于檢測(cè)磁通。從以上的解釋可以清楚，如果能夠預(yù)先在常規(guī)的電觀測(cè)中測(cè)量待分析的芯片的兩端之間的電流電壓，那么通過選取具有p-n結(jié)特征的組就能觀測(cè)OBIC電流。另外，當(dāng)可檢測(cè)從芯片中的電流通路產(chǎn)生的磁場(chǎng)強(qiáng)度時(shí)，它是一種通過短路最大可能的插腳數(shù)量獲得瞬時(shí)效應(yīng)的方法。
下面按照?qǐng)D8所示的流程圖、適當(dāng)?shù)貐⒄請(qǐng)D6、7、13和14描述根據(jù)第二實(shí)施例的操作。在本實(shí)施例中，適當(dāng)?shù)厥÷陨鲜鲈敿?xì)內(nèi)容以便于理解流程。
首先，用圖中未示出的諸如銅線之類的導(dǎo)體短路電路襯底401上的電流拾取單元203和204之間的通路。如上所述，在某些情況下，不通過選取用于短路的導(dǎo)線而是通過使最大可能數(shù)量的導(dǎo)線短路來獲得即時(shí)效應(yīng)。然后，電流通路中包含的電路襯底401上的襯底導(dǎo)線中，選擇具有長(zhǎng)的直導(dǎo)線、產(chǎn)生更多的磁通并具有靠近它的檢波器的部分，將SQUID磁通計(jì)12固定到此。如果需要，SQUID磁通計(jì)12可以固定在靠近芯片301之處。然后，照射激光束2，并且激光束2的焦點(diǎn)設(shè)置在芯片301的右表面。如果在本實(shí)施例中露出芯片301的背面，激光束2從芯片301的背面照射，并且焦點(diǎn)設(shè)置在右側(cè)。
然后，移動(dòng)激光束2開始掃描芯片301。如果SQUID磁通計(jì)12固定在芯片301周圍，就掃描整個(gè)電路襯底。如果這樣有效，很明顯，只有芯片內(nèi)形成的電流通路可以有效地工作。在激光束對(duì)芯片301掃描的同時(shí)，開始檢測(cè)磁通和顯示檢測(cè)的磁通的過程。如果通過檢測(cè)的磁通不能獲得足夠的S/N，那么調(diào)制設(shè)備52調(diào)制激光束的強(qiáng)度、鎖定放大器55放大信號(hào)，因此如同第一實(shí)施例顯著提高了S/N。檢測(cè)的磁通的顯示位置相當(dāng)于芯片301上激光束的照射位置，通過與顯示的圖像(激光掃描圖像)相關(guān)聯(lián)的光電二極管檢測(cè)激光束的反射光，從而獲得如上所述的OBIC電流產(chǎn)生的位置。為了看到OBIC電流產(chǎn)生位置，根據(jù)本發(fā)明可以與如上所述的激光掃描圖像疊加并顯示。
通過辨別芯片單元中的OBIC電流產(chǎn)生位置，能夠檢測(cè)有缺陷的芯片并能夠獲得有關(guān)互換芯片的有用信息。因此，與放棄整個(gè)板相比較能大大降低成本。此外，從有效利用資源的觀點(diǎn)看，它也是有效的。另外，通過辨別芯片內(nèi)的詳細(xì)位置，可以施行缺陷和故障分析直到獲得用于改進(jìn)生產(chǎn)或設(shè)計(jì)的芯片制造的信息。還可以檢測(cè)在裝配方法中的問題，從而盡可能地改善裝配工藝。
根據(jù)本發(fā)明的圖像空間分辨率和激光掃描圖像大致為如上所述的激光束的光束直徑。如上所述，依據(jù)激光的波長(zhǎng)和對(duì)象的數(shù)值孔徑將激光束的光束直徑擴(kuò)大至達(dá)到衍射上限在技術(shù)上沒有困難。由于本實(shí)施例中從背面進(jìn)行觀測(cè)，所以波長(zhǎng)與上述提及的情況不同。例如，當(dāng)采用具有1064nm波長(zhǎng)的YAG激光器時(shí)，目標(biāo)的數(shù)值孔徑為0.80，那么衍射極限大約為810nm。利用該精度可以確定OBIC電流產(chǎn)生源。
如上所述，獲得缺陷存在和產(chǎn)生的OBIC電流存在之間的關(guān)系并不簡(jiǎn)單。因此，如同第一實(shí)施例，通過與預(yù)先獲得的合格品的掃描激光SQUID圖像，正常狀態(tài)下的掃描激光SQUID圖像，或基于它們獲得的標(biāo)準(zhǔn)相比較，就可以識(shí)別缺陷的位置。為了容易比較，如流程的最后步驟所示，可產(chǎn)生差值圖像。
然后，下面參照附圖詳細(xì)描述本發(fā)明的第三實(shí)施例。
第三實(shí)施例涉及利用TEG檢測(cè)芯片上的缺陷的情況。利用TEG，可自由設(shè)定結(jié)構(gòu)。因此，本實(shí)施例是可變的。在此給出典型實(shí)例，但是顯然本發(fā)明并不局限于這些實(shí)例。
圖9是顯示本發(fā)明第三實(shí)施例的主要結(jié)構(gòu)的典型視圖。也就是說，圖9(a)是平面圖，圖9(b)是圖9(a)中所示的P部分的放大平面圖。圖10和11表示被分析的并在圖9中所示的TEG方框結(jié)構(gòu)的實(shí)例。
首先，參照?qǐng)D9描述整個(gè)結(jié)構(gòu)。在該說明中，通過適當(dāng)?shù)貐⒄請(qǐng)D10和11來說明被分析的TEG方框結(jié)構(gòu)的實(shí)例。環(huán)繞多個(gè)結(jié)合區(qū)602中的所有結(jié)合區(qū)設(shè)置被分析的TEG方框6041至6045。激光束2可從芯片的右側(cè)和背面兩地進(jìn)入。為了從背面輸入激光束和在右邊設(shè)置SQUID磁通計(jì)12，容許電流通路靠近SQUID磁通計(jì)12并產(chǎn)生更大的磁通。然而，在這種情況下，必須采用具有較長(zhǎng)波長(zhǎng)的激光束，雖然它在空間分辨率方面有缺陷。
根據(jù)本實(shí)施例，依據(jù)需要，本實(shí)施例需要電流拾取單元，而在第一和第二實(shí)施例中不需要。也就是說，預(yù)先產(chǎn)生連接要分析的EG方框的兩端以產(chǎn)生電流通路的導(dǎo)線603以便圍繞結(jié)合區(qū)，代替僅用導(dǎo)線連接被分析的TEG方框的兩端，形成連接與被分析的TEG方框串聯(lián)的電容和電阻的電路。下面的說明中，解釋一種情況，其中形成電流通路，該電流通路僅僅用導(dǎo)線連接p-n結(jié)，但是本發(fā)明不局限于這種應(yīng)用。為被分析的每一個(gè)TEG方框產(chǎn)生這種電流通路。它旁路另一個(gè)被分析的TEG方框。由于根據(jù)加工精度可使導(dǎo)線的寬度最小、不占用大的空間。如圖9(b)所示。通過用于生成的電流通路的導(dǎo)線6033連接被分析的TEG方框6043的兩端。用于生成的電流通路的其它導(dǎo)線6031、6032、6034和6035旁路TEG方框6043。用于生成的電流通路的導(dǎo)線603代表用于生成的電流通路的所有導(dǎo)線6031至6035。由于芯片周圍的任何地方都產(chǎn)生從電流通路產(chǎn)生的磁通量11，所以可以將SQUID磁通計(jì)12設(shè)置在芯片四周的任何地方。
被分析的TEG方框結(jié)構(gòu)的實(shí)例將參照?qǐng)D10和11在下面進(jìn)行描述。圖10表示為檢測(cè)泄漏缺陷而設(shè)的TEG方框結(jié)構(gòu)。就是說，圖10(a)是平面圖，以及圖10(b)是沿圖10(a)中所示的X-X`線的剖面圖。圖11表示為檢測(cè)斷線缺陷而設(shè)的TEG方框結(jié)構(gòu)。就是說，圖11(a)是平面圖，以及圖11(b)是沿圖11(a)中所示的Y-Y`線的剖面圖。省略與結(jié)構(gòu)不相關(guān)的說明。
泄漏缺陷的情況將參照?qǐng)D10在下面描述。P-型襯底302包括場(chǎng)氧化膜350和n-型阱303、達(dá)到形成在n-型阱303中的p-溝道MOS晶體管的柵電極3103的單元。在n-型阱303的整個(gè)頂表面設(shè)置柵絕緣膜93。柵電極3103通過n-型阱303的頂表面的中心，并連接到用于生成的電流通路的導(dǎo)線6031的一端。形成的p+擴(kuò)散區(qū)306連接到p-型襯底302，該p+擴(kuò)散區(qū)306連接到用于制造的電流通路的導(dǎo)線6031另一端，穿過p+擴(kuò)散區(qū)拾取電極3066。導(dǎo)線6031用于生成的電流通路，該導(dǎo)線6031用于將柵電極3103連接到p+擴(kuò)散區(qū)拾取電極3066，該導(dǎo)線6031環(huán)繞結(jié)合區(qū)602和如圖9中所示的芯片的端部之間的芯片。只有當(dāng)圖10所示的泄漏缺陷85使柵電極3103和n-型阱303短路時(shí)，通過在n-型阱303和p-型襯底302之間的p-n結(jié)1005構(gòu)成電流通路，當(dāng)激光束照射在p-n結(jié)1005上時(shí)，OBIC電流流動(dòng)。因此，就能檢測(cè)泄漏缺陷85。
電阻增加缺陷的情況將通過參照?qǐng)D11在下面進(jìn)行描述。為檢測(cè)電阻增加缺陷而設(shè)的TEG方框6042的待檢驗(yàn)的內(nèi)部導(dǎo)線701通過p+擴(kuò)散區(qū)拾取電極3066和n+擴(kuò)散區(qū)拾取電極3077連接到p-n結(jié)1283的兩端。因此，待檢驗(yàn)的內(nèi)部線路701使p-n結(jié)1283的兩端短路。此外，導(dǎo)線6032與待檢驗(yàn)的內(nèi)部線路701平行，繞芯片的用于生成的電流通路的導(dǎo)線6032連接到p-n結(jié)1283(同樣參照?qǐng)D9(a))的兩端。利用上述的結(jié)構(gòu)，當(dāng)電阻增加缺陷283產(chǎn)生時(shí)，通過激光束的照射由p-n結(jié)產(chǎn)生的OBIC電流沿著用于生成的電流通路的導(dǎo)線6032流動(dòng)，并由SQUID磁通計(jì)12(圖9(a))檢測(cè)到該電流產(chǎn)生的磁通。當(dāng)電阻增加缺陷283不存在時(shí)，這種OBIC電流主要通過內(nèi)部線路701流動(dòng)，該內(nèi)部線路701具有待檢測(cè)的小電阻，并通過導(dǎo)線6032只有細(xì)微的電流流動(dòng)，該導(dǎo)線6032用于具有相對(duì)大的電阻的生成電流通路。由于當(dāng)電阻增加缺陷283存在時(shí)，通過生成的電流通路的導(dǎo)線6032的電流增加，檢測(cè)的磁通主要依據(jù)是否存在缺陷。因此，就可以確定電阻增加缺陷是否存在。
根據(jù)第三實(shí)施例的操作將參照?qǐng)D9、10和11，根據(jù)圖12所示的流程圖描述如下。在這里，為理解整個(gè)流程的而適當(dāng)省略上述內(nèi)容的細(xì)節(jié)。
首先，通過圖中未示出的第二固定裝置將SQUID磁通計(jì)12固定在芯片601上生成的電流通路的導(dǎo)線603。SQUID磁通計(jì)的固定位置是檢測(cè)的磁通量指示最大的可能值的位置。在垂面于生成的電流通路的導(dǎo)線603的方向上通過粗略地移動(dòng)就得到該位置，所移動(dòng)的距離h是芯片表面和SQUID磁通計(jì)的磁通檢測(cè)表面之間的距離。例如，通過FIB斷開的樣品，通過實(shí)際測(cè)量圖11所示的待檢驗(yàn)的內(nèi)部線701的電阻增加缺陷283的對(duì)應(yīng)部分確定正確位置。
然后，照射激光束2，并且該激光束的焦點(diǎn)設(shè)置在芯片601的右表面。當(dāng)激光束從芯片601的右側(cè)和背面兩個(gè)方向照射時(shí)，激光束2從背面照射并且在右面設(shè)置焦點(diǎn)。這樣有利于檢測(cè)的磁通的強(qiáng)度。另一方面，從空間分辨率的觀點(diǎn)來看，由于可以縮短激光束2的波長(zhǎng)，所以照射到右表面上是有利的。
然后，激光束2開始掃描。可以移動(dòng)芯片601。然而，在這種情況下，必須固定SQUID磁通計(jì)12和芯片601之間的相對(duì)位置。通常，移動(dòng)激光束2是比較容易的。然而，如果掃描區(qū)域大，就不能輕易地移動(dòng)激光束2。因此，移動(dòng)芯片601更容易。在被分析的TEG方框上由激光束2施行芯片601的相應(yīng)掃描，而與是否移動(dòng)激光束2或移動(dòng)芯片601無關(guān)。因此，該方法比按照第一和第二實(shí)施例的方法更加有效。當(dāng)通過激光束2施行掃描時(shí)，檢測(cè)并顯示磁通量。當(dāng)利用檢測(cè)的磁通不能獲得足夠的S/N時(shí)，通過調(diào)制設(shè)備52來調(diào)制激光束2，如圖14中所示，并且通過鎖定放大器55放大信號(hào)，如同第一和第二實(shí)施例，從而顯著地提高S/N。
檢測(cè)的磁通的顯示位置對(duì)應(yīng)于在芯片601上激光束的照射位置，通過光電二極管檢測(cè)激光束的反射光，并與顯示圖像(激光掃描圖像)相關(guān)聯(lián)。因此，如同第一和第二實(shí)施例，可以獲得該OBIC電流產(chǎn)生的位置。
為了清楚看到OBIC電流產(chǎn)生的位置，如同第一和第二實(shí)施例，根據(jù)本發(fā)明的掃描激光器SQUID圖像可以與激光掃描圖像疊加并顯示。通過為每個(gè)TEG方框限制失效模式和機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)，在TEG方框單元中辨別OBIC電流產(chǎn)生方框，以便不用物理分析獲得有關(guān)不良狀態(tài)或機(jī)構(gòu)的信息。此外，通過統(tǒng)計(jì)分析芯片單元或晶片單元中的結(jié)果，就能獲得關(guān)于全部和晶片的有效單元而不需要產(chǎn)生達(dá)到最終步驟的工藝步驟。在第一和第二實(shí)施例中說明了根據(jù)本發(fā)明的圖像和激光掃描圖像的空間分辨率，在這里省略該說明。
此外，通過與預(yù)先獲得合格品的掃描激光SQUID圖像或者如第一和第二實(shí)施例中描述的掃描激光SQUID圖像比較可獲得有效信息，在這里省略詳細(xì)的說明。然而，本實(shí)施例優(yōu)于其它實(shí)施例的優(yōu)點(diǎn)，其中可以設(shè)計(jì)TEG以致不需要與正常狀態(tài)的圖像或合格品的掃描激光器SQUID圖像比較。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明，不用破壞和接觸、以及不必等待形成結(jié)合區(qū)就可以檢測(cè)造成諸如包括斷線的電阻增加缺陷和短路的泄露缺陷之類的缺陷和故障電氣運(yùn)行缺陷。因此，在半導(dǎo)體芯片預(yù)處理步驟期間的階段，關(guān)于電氣運(yùn)行故障可以進(jìn)行徹底非接觸和無損檢驗(yàn)，并且可以獲得有關(guān)產(chǎn)品的產(chǎn)量和可靠性的顯著效應(yīng)。
此外，在形成結(jié)合區(qū)之后，不必考慮電連接的復(fù)合，通過簡(jiǎn)單的準(zhǔn)備例如用薄的金薄膜覆蓋芯片、在芯片上涂敷銀漿、或者將焊錫附上具有所有插腳短路的插座等等，沒有破壞或者接觸就可以檢測(cè)缺陷。結(jié)果，在預(yù)處理之后，可以進(jìn)行比常規(guī)方法更加有效的檢測(cè)。
另外，在裝配的電路襯底上不用考慮(芯片)的影響、或者不用從其它器件或部件接收它，沒有破壞或者接觸就可以檢測(cè)只有目標(biāo)芯片的缺陷。因此，在封裝了的芯片上可以進(jìn)行比常規(guī)方法更加有效的檢測(cè)。
盡管本發(fā)明已經(jīng)參照具體的實(shí)施例進(jìn)行了描述，這種說明并不意味限制理解中的解釋。公開的實(shí)施例的各種變化對(duì)于普通技術(shù)人員將參照本發(fā)明說明變得明顯。因此，附加的權(quán)利要求將覆蓋所有的變化或者實(shí)施例毫無疑問地落入本發(fā)明的準(zhǔn)確范圍。
權(quán)利要求
1.一種無損檢驗(yàn)方法，包括第一步驟，產(chǎn)生波長(zhǎng)范圍從300nm到1200nm的激光，并產(chǎn)生會(huì)聚到預(yù)定光束直徑的激光束；第二步驟，在生產(chǎn)過程期間，預(yù)定電連接裝置構(gòu)成用于使在激光束照射到包括晶片狀態(tài)和安裝狀態(tài)的襯底中至少待檢驗(yàn)的半導(dǎo)體芯片中形成的p-n結(jié)和該p-n結(jié)附近時(shí)由OBIC現(xiàn)象產(chǎn)生的OBIC(光束感應(yīng)電流)電流通過的預(yù)定電流通路；第三步驟，在照射激光束時(shí)掃描半導(dǎo)體芯片的預(yù)定區(qū)；第四步驟，磁通檢測(cè)裝置檢測(cè)在第三步驟中掃描的每個(gè)照射點(diǎn)由激光束產(chǎn)生的OBIC電流感應(yīng)的磁通；和第五步驟，根據(jù)第四步驟中檢測(cè)的所述磁通確定包括所述半導(dǎo)體芯片的照射點(diǎn)的電流通路中是否存在包括斷線缺陷的電阻增加缺陷，或包括短路缺陷的泄漏缺陷。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無損檢驗(yàn)方法，其特征在于所述電流通路包括CR延遲電路，CR延遲電路由包括寄生電容和浮動(dòng)電容的電容C以及包括寄生電阻的電阻R組成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無損檢驗(yàn)方法，其特征在于在所述第二步驟中，所述電連接裝置是電流通路，該電流通路包括制造到半導(dǎo)體芯片中的寄生元件，該半導(dǎo)體芯片具有至少一個(gè)在襯底中形成p-n結(jié)的擴(kuò)散層區(qū)中的接觸孔，特別是，施加到襯底的整個(gè)頂表面的導(dǎo)電薄膜。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無損檢驗(yàn)方法，其特征在于當(dāng)在所述第四步驟中檢測(cè)的磁通量等于或者大于在合格品或在正常狀態(tài)下沒有為OBIC電流設(shè)置電流通路的照射點(diǎn)處的預(yù)定標(biāo)準(zhǔn)值時(shí)，則在所述第五步驟中確定包含該照射點(diǎn)的所述電流通路存在包括短路缺陷的泄漏缺陷。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無損檢驗(yàn)方法，其特征在于當(dāng)在所述第四步驟中檢測(cè)的磁通量小于在合格品或在正常狀態(tài)下為OBIC電流設(shè)置電流通路的照射點(diǎn)處的預(yù)定標(biāo)準(zhǔn)值時(shí)，則在所述第五步驟中確定包含該照射點(diǎn)的所述電流通路存在包括斷線缺陷的電阻增加缺陷。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無損檢驗(yàn)方法，其特征在于進(jìn)一步包括激光束以激光束最受限制的照射點(diǎn)與用于檢測(cè)磁通的所述磁通檢測(cè)裝置之間固定的相對(duì)位置關(guān)系掃描半導(dǎo)體芯片的步驟。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無損檢驗(yàn)方法，其特征在于進(jìn)一步包括用激光束在所述磁通檢測(cè)裝置和半導(dǎo)體芯片之間相對(duì)掃描和相對(duì)固定半導(dǎo)體芯片的步驟。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無損檢驗(yàn)方法，其特征在于所述連接裝置連接為施加到襯底的整個(gè)頂表面的導(dǎo)電薄膜設(shè)置的第一端部，在該襯底上用在與襯底的上表面相對(duì)的反向表面設(shè)置為OBIC電流拾取部分的第二端部形成半導(dǎo)體芯片的p-n結(jié)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的無損檢驗(yàn)方法，其特征在于在不包括由垂直于穿過襯底平面中點(diǎn)的直線的區(qū)域分割線平分的所述第一端部的區(qū)域中設(shè)置所述第二端部，并將中點(diǎn)與所述第一端點(diǎn)連接。
10.根據(jù)權(quán)利要求3所述的無損檢驗(yàn)方法，其特征在于施加到半導(dǎo)體芯片的襯底的整個(gè)頂表面的所述導(dǎo)電薄膜是在制造過程期間施加的薄膜。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無損檢驗(yàn)方法，其特征在于被檢驗(yàn)的所述半導(dǎo)體芯片是晶片，通過包括半導(dǎo)體芯片和試驗(yàn)物構(gòu)成OBIC電流的所述電流通路。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無損檢驗(yàn)方法，其特征在于被檢測(cè)的半導(dǎo)體芯片的結(jié)合區(qū)或補(bǔ)片(vamp)與芯片外部拾取引線連接，并至少露出芯片的右和背面中的一面，OBIC電流的電流通路包含半導(dǎo)體芯片和封裝的引線。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無損檢驗(yàn)方法，其特征在于在電路襯底上獨(dú)立地或與其它器件一起裝配待檢測(cè)的所述半導(dǎo)體芯片，在半導(dǎo)體芯片中獨(dú)立地形成OBIC電流的電流通路，或者該電流通路包含半導(dǎo)體芯片和電路襯底。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的無損檢驗(yàn)方法，其特征在于所述電流通路在由預(yù)定的連接裝置短路的電路襯底上有兩個(gè)部分，以使產(chǎn)生的磁通不能彼此抵銷。
15.根據(jù)權(quán)利要求13所述的無損檢驗(yàn)方法，其特征在于所述磁通量檢測(cè)裝置固定到電路襯底上的電流通路中產(chǎn)生的磁通不能彼此抵銷的部分上，以便用激光束掃描待檢驗(yàn)的半導(dǎo)體芯片。
16.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無損檢驗(yàn)方法，其特征在于被檢測(cè)的所述半導(dǎo)體芯片完全包括半導(dǎo)體芯片中的目標(biāo)區(qū)和電流通路。
17.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無損檢驗(yàn)方法，其特征在于被探測(cè)的半導(dǎo)體芯片設(shè)置有結(jié)合區(qū)，所述電流通路環(huán)繞結(jié)合區(qū)和半導(dǎo)體芯片的邊緣部分之間的半導(dǎo)體芯片。
18.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無損檢驗(yàn)方法，其特征在于由超導(dǎo)量子干涉儀構(gòu)成所述磁通量檢測(cè)裝置。
19.根據(jù)權(quán)利要求18的無損檢驗(yàn)方法，其特征在于所述超導(dǎo)量子干涉儀是高溫超導(dǎo)型DC超導(dǎo)量子干涉儀。
20.根據(jù)權(quán)利要求18所述的無損檢驗(yàn)方法，其特征在于進(jìn)一步包括第七步驟，產(chǎn)生與在所述第四步驟檢測(cè)的每個(gè)照射點(diǎn)的磁通對(duì)應(yīng)的強(qiáng)度信息或彩色信息，并將該信息與有關(guān)每個(gè)照射點(diǎn)的坐標(biāo)信息一起儲(chǔ)存在存儲(chǔ)裝置中；以及第八步驟，根據(jù)與每個(gè)所述照射點(diǎn)對(duì)應(yīng)的強(qiáng)度信息或彩色信息顯示半導(dǎo)體芯片的預(yù)定區(qū)域的圖像。
21.一種無損檢驗(yàn)方法，用于檢驗(yàn)包括晶片狀態(tài)和裝配狀態(tài)的第一半導(dǎo)體芯片和第二半導(dǎo)體芯片中的每一個(gè)，包括第一步驟，產(chǎn)生波長(zhǎng)范圍從300nm到1200nm的激光，并產(chǎn)生會(huì)聚到預(yù)定光束直徑的激光束；第二步驟，預(yù)定電連接裝置構(gòu)成用于使在激光束照射到要檢驗(yàn)的相關(guān)半導(dǎo)體芯片的襯底中形成p-n結(jié)和該p-n結(jié)附近時(shí)由OBIC現(xiàn)象產(chǎn)生的OBIC(光束感應(yīng)電流)電流通過的預(yù)定電流通路；第三步驟，在照射激光束時(shí)掃描所述相關(guān)半導(dǎo)體芯片的預(yù)定區(qū)；第四步驟，磁通檢測(cè)裝置檢測(cè)在第三步驟中掃描的每個(gè)照射點(diǎn)由激光束產(chǎn)生的OBIC電流感應(yīng)的磁通；和第五步驟，根據(jù)第四步驟中檢測(cè)的所述磁通確定包括所述半導(dǎo)體芯片的照射點(diǎn)的電流通路中是否存在包括斷線缺陷的電阻增加缺陷，或包括短路缺陷的泄漏缺陷；第七步驟，根據(jù)在每個(gè)照射點(diǎn)的磁通，轉(zhuǎn)換并產(chǎn)生為強(qiáng)度信息或彩色信息，并將該信息與有關(guān)每個(gè)照射點(diǎn)的坐標(biāo)種子一起存儲(chǔ)在存儲(chǔ)裝置中；第九步驟，根據(jù)強(qiáng)度信息或彩色信息，有關(guān)第一半導(dǎo)體芯片的第一圖像信息，有關(guān)第二半導(dǎo)體芯片的包含有關(guān)照射點(diǎn)的坐標(biāo)信息的第二圖像信息產(chǎn)生并存儲(chǔ)差值圖像信號(hào)；以及第十步驟，顯示差值圖像信息。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的無損檢驗(yàn)方法，其特征在于所述第一半導(dǎo)體芯片和所述第二半導(dǎo)體芯片是具有相同結(jié)構(gòu)的不同芯片，至少其中一個(gè)是合格芯片，并且由照射激光束掃描的其預(yù)定區(qū)域具有相同結(jié)構(gòu)。
23.根據(jù)權(quán)利要求21所述的無損檢驗(yàn)方法，其特征在于所述第一半導(dǎo)體芯片和所述第二半導(dǎo)體芯片是相同芯片并具有由照射激光束掃描的相同預(yù)定區(qū)，并且該預(yù)定區(qū)之一的電氣狀態(tài)是正常狀態(tài)，另一個(gè)的電氣狀態(tài)是檢測(cè)狀態(tài)。
全文摘要
一種無損檢驗(yàn)方法包括:第一步,產(chǎn)生波長(zhǎng)范圍從300nm到1200nm的激光,并產(chǎn)生會(huì)聚到預(yù)定光束直徑的激光束;第二步,在生產(chǎn)過程期間,預(yù)定電連接裝置構(gòu)成用于使在激光束照射到包括晶片狀態(tài)和安裝狀態(tài)的襯底中至少待檢驗(yàn)的半導(dǎo)體芯片中形成的p－n結(jié)和該p－n結(jié)附近時(shí)由OBIC現(xiàn)象產(chǎn)生的OBIC(光束感應(yīng)電流)電流通過的預(yù)定電流通路;第三步,在照射激光束時(shí)掃描半導(dǎo)體芯片的預(yù)定區(qū);第四步,磁通檢測(cè)裝置檢測(cè)在第三步驟中掃描的每個(gè)照射點(diǎn)由激光束產(chǎn)生的OBIC電流感應(yīng)的磁通;第五步,根據(jù)第四步中檢測(cè)的所述磁通確定包括所述半導(dǎo)體芯片的照射點(diǎn)的電流通路中是否存在包括斷線缺陷的電阻增加缺陷,或包括短路缺陷的泄漏缺陷。
文檔編號(hào)G01R31/311GK1351263SQ01136840
公開日2002年5月29日 申請(qǐng)日期2001年10月26日 優(yōu)先權(quán)日2000年10月26日
發(fā)明者二川清 申請(qǐng)人:日本電氣株式會(huì)社