JP2002313859A - Nondestructive inspection method and device and semiconductor chip - Google Patents

Nondestructive inspection method and device and semiconductor chip

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JP2002313859A
JP2002313859A JP2001081310A JP2001081310A JP2002313859A JP 2002313859 A JP2002313859 A JP 2002313859A JP 2001081310 A JP2001081310 A JP 2001081310A JP 2001081310 A JP2001081310 A JP 2001081310A JP 2002313859 A JP2002313859 A JP 2002313859A
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Japan
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semiconductor chip
laser beam
magnetic flux
current
chip
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Application number
JP2001081310A
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Japanese (ja)
Inventor
Kiyoshi Futagawa
清 二川
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NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an inspection method by which resistance increasing defects including disconnection and leakage defects including short-circuits of a semiconductor device are efficiently detected. SOLUTION: Leakage defects 8 including short circuits and resistance increasing defects 28 including disconnection can be inspected in a nondestructive and noncontact way, by detecting a magnetic flux 11 inducted by an OBIC current 6 which is generated when a p-n junction 1 both ends of which are short-circuited by a conductor 600 is irradiated with a laser beam 2 by a fluxmeter 12. Inspection in process of the previous step can be performed by using a path inside a chip or a wafer substrate and a conductive film adhered to the top surface of the wafer substrate as a current path of the OBIC current 6. Inspection of a mounted chip can be performed by using the path inside the chip, the wiring on the equipped circuit board or the like.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、製造工程途中のウ
ェハ状態又は実装状態などの半導体チップを非破壊で検
査する方法及び装置ならびに被検査構造に関し、特に短
絡を含むリーク箇所、抵抗増大箇所又は断線箇所を検出
又は検査する方法及び装置ならびに被検査構造を有する
半導体チップに関する。このような方法及び装置ならび
に被検査構造を必要とする分野は故障解析技術・不良解
析技術の分野と工程モニターならびに検査技術の分野に
大別できるが、本発明はその双方の技術分野に適用可能
である。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method and an apparatus for nondestructively inspecting a semiconductor chip such as a wafer state or a mounted state during a manufacturing process, and a structure to be inspected. The present invention relates to a method and an apparatus for detecting or inspecting a disconnected portion and a semiconductor chip having a structure to be inspected. Fields requiring such a method and apparatus and a structure to be inspected can be broadly classified into a field of failure analysis technology / failure analysis technology and a field of process monitor and inspection technology, and the present invention is applicable to both technical fields. It is.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、この種の非破壊検査技術は、例え
ば、堀内繁雄他編「電子顕微鏡Q&A」、アグネ承風社
刊(1996.12.15)、p.48の全ページ特に下から10
行目から6行目及び図1に示されるように、半導体チッ
プの不良解析・故障解析の一環として、p−n接合部の
欠陥箇所を非破壊で検出するために用いられている。
2. Description of the Related Art Conventionally, this kind of non-destructive inspection technology is described in, for example, "Electron Microscope Q &A" edited by Shigeo Horiuchi et al., Published by Agne Jyofusha (Dec. 15, 1996), p. All 48 pages, especially 10 from the bottom
As shown in the sixth to sixth rows and in FIG. 1, as a part of the failure analysis / failure analysis of the semiconductor chip, it is used for non-destructively detecting a defective portion of the pn junction.

【0003】図15は、従来の非破壊検査方法の原理を
説明するための図である。p−n接合1にレーザビーム
2を照射すると、電子3と正孔4の対が生成される。こ
の対はp−n接合1の空乏層の電界及び外部電源5によ
る電界により各々逆方向に流れ電流を誘起する。このよ
うにして流れる電流はOBIC(Optical Beam Induced
Current、以下、単にOBICとする)現象による電
流、略してOBIC電流と呼ばれている。このOBIC
電流6は、p−n接合1に直列に接続された電流計7に
より、電流或いは電流の変化として検出される。図16
は、OBIC電流により欠陥を検出する従来の技術の例
を説明するための図である。図15と同じ構成でp−n
接合部に再結合を促進する欠陥18が有る場合を示して
いる。レーザビーム21のようにレーザビームが欠陥の
ない箇所に照射されたときは、図15の場合となんら変
わりなく、OBIC電流が流れる。一方、レーザビーム
22のようにレーザビームが再結合を促進する欠陥18
に照射された場合、電子・正孔対が生成されても、直ち
に再結合により消滅し、OBIC電流は流れない。これ
により再結合を促進する欠陥の位置が特定できる。
FIG. 15 is a diagram for explaining the principle of a conventional nondestructive inspection method. When the pn junction 1 is irradiated with the laser beam 2, pairs of electrons 3 and holes 4 are generated. This pair flows in opposite directions by the electric field of the depletion layer of the pn junction 1 and the electric field by the external power supply 5, respectively, to induce a current. The current flowing in this way is OBIC (Optical Beam Induced).
Current, hereinafter simply referred to as OBIC), is referred to as OBIC current for short. This OBIC
The current 6 is detected as a current or a change in current by an ammeter 7 connected in series to the pn junction 1. FIG.
FIG. 1 is a diagram for explaining an example of a conventional technique for detecting a defect by an OBIC current. Pn with the same configuration as FIG.
The case where the joint 18 has a defect 18 that promotes recombination is shown. When the laser beam is applied to a portion having no defect like the laser beam 21, the OBIC current flows as in the case of FIG. On the other hand, defects 18 such as laser beam 22 where the laser beam promotes recombination
When irradiating is performed, even if an electron-hole pair is generated, the pair immediately disappears due to recombination, and no OBIC current flows. Thereby, the position of a defect that promotes recombination can be specified.

【0004】このp−n接合でのOBIC現象は、例え
ば特開平10−135413号公報に開示されているよ
うに、p−n接合部の欠陥検出のために利用されるだけ
ではなく、配線の断線箇所を検出するためにも用いられ
ている。以下、図17の側面図及び図18の平面図を参
照しながら、この方法について説明する。p−n接合1
001,1002,1003が直列に接続されている。
その各々のp−n接合と並列に配線が形成されており、
その配線が断線欠陥1028により断線すると、断線し
た配線と並列に接続されたp−n接合1002だけは、
レーザビームが照射された際、他のp−n接合部とは異
なるOBIC電流が流れるため、断線した配線が特定で
きる。
The OBIC phenomenon at the pn junction is not only used for detecting a defect of the pn junction, but also disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 10-135413, for example. It is also used to detect disconnection points. Hereinafter, this method will be described with reference to the side view of FIG. 17 and the plan view of FIG. pn junction 1
001, 1002, and 1003 are connected in series.
A wiring is formed in parallel with each of the pn junctions,
When the wiring is disconnected due to the disconnection defect 1028, only the pn junction 1002 connected in parallel with the disconnected wiring becomes
When the laser beam is applied, a different OBIC current flows from the other pn junctions, so that the disconnected wiring can be specified.

【0005】従来の技術として、もうひとつ別の技術が
挙げられる。これは、Beyer, J. etal.,アプライド・
フィジックス・レター(Appl. Phys. Lett.) vol.74,
no.19,pp.2863-2865(1999)、に示されるように、半導体
基板の不純物濃度の不均一性などを検査する目的で、半
導体デバイスとしての素子を構成する前の半導体基板
(以下生ウェハという)を、非破壊で検査するために用
いられている。図19に、その基本的な構成を示す。レ
ーザビーム2を生ウェハ200に照射すると、生ウェハ
中で、電子3と正孔4の対が発生する。この電子・正孔
対は、生ウェハ200中の不純物濃度が均一な場合に
は、直ちに再結合し消滅するが、不純物濃度が不均一な
場合には、OBIC電流6として流れる。その電流が作
る磁束11を超伝導量子干渉素子(SQUID(Superc
onducting Quantum Interference Device )、以下、単
にSQUIDとする)磁束計12で検出する。
Another conventional technique is another technique. This is Beyer, J. etal., Applied
Physics Letter (Appl. Phys. Lett.) Vol.74,
No. 19, pp. 2863-2865 (1999), for the purpose of inspecting non-uniformity of the impurity concentration of a semiconductor substrate, etc. Wafer) is used for non-destructive inspection. FIG. 19 shows the basic configuration. When the raw wafer 200 is irradiated with the laser beam 2, pairs of electrons 3 and holes 4 are generated in the raw wafer. When the impurity concentration in the raw wafer 200 is uniform, the electron-hole pairs immediately recombine and disappear. However, when the impurity concentration is non-uniform, the OBIC current 6 flows. The magnetic flux 11 generated by the current is transferred to a superconducting quantum interference device (SQUID (Superc
onducting Quantum Interference Device) (hereinafter simply referred to as SQUID).

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】上述した、従来技術に
は以下のような問題が有る。
The above-mentioned prior art has the following problems.

【0007】第1の従来技術では、まず、電流変化を検
出するために、検査装置と半導体チップとの間に電気的
接続が必要であり、検査の対象である半導体チップの製
造工程の前工程が完了しボンディングパッドが完成した
後でないと検査できないという問題が有る。
In the first prior art, first, in order to detect a change in current, an electrical connection is required between an inspection device and a semiconductor chip. There is a problem that inspection cannot be performed until after the completion of the bonding pad is completed.

【0008】また、ボンディングパッドが完成した後、
すなわち後工程が終了した後では、検査することができ
るが、そのような場合でも、電気的接続の組み合わせが
多く、接続のための準備に多大な工数やコストが必要と
なる点である。この従来技術では、欠陥が存在する箇所
と電流計が電気的に直列に接続されていない限り有効で
ないため、検査が確実に行われるためには、OBIC電
流が流れる可能性の有る全てのボンディングパッドに対
して電流計を電気的に接続する必要が有る。通常は図1
6に示したように2端子間でOBIC電流が流れるのを
検出するが、2端子の組み合わせはほぼボンディングパ
ッド数の2乗に比例して増大するためボンディングパッ
ド数の増大とともに、組み合わせが膨大な数になる。こ
のような接続を対象チップの種類が変わるたびに準備す
るには、専用の治具を準備したり、接続の変更をしたり
する必要が有り、多大なコストと工数を必要とする。
After the bonding pad is completed,
That is, after the post-process is completed, inspection can be performed, but even in such a case, there are many combinations of electrical connections, and a large number of steps and costs are required for preparation for connection. In this prior art, since it is not effective unless the location where the defect exists and the ammeter are electrically connected in series, in order to ensure that the inspection is performed, all the bonding pads that are likely to allow the OBIC current to flow are required. It is necessary to connect an ammeter electrically to the. Usually Figure 1
As shown in FIG. 6, it is detected that the OBIC current flows between the two terminals. However, since the combination of the two terminals increases almost in proportion to the square of the number of the bonding pads, the number of combinations increases as the number of the bonding pads increases. Number. In order to prepare such a connection each time the type of the target chip changes, it is necessary to prepare a dedicated jig or change the connection, which requires a great deal of cost and man-hour.

【0009】また、前述のように、接続の組み合わせ数
が増大することに加えて、端子が他のデバイスや部品と
も電気的に接続されていることで、検査時にその影響を
受け、観測結果の解釈が複雑になるという問題も有る。
更に、検査時に、他のデバイスや部品を、劣化させる恐
れが有ることも、実装後の実施を極めて困難なものにし
ている。
Further, as described above, in addition to the increase in the number of connection combinations, the terminal is also electrically connected to other devices and components, so that the terminal is affected at the time of inspection, and the observation result is reduced. There is also a problem that the interpretation becomes complicated.
Furthermore, the possibility of deteriorating other devices and components during inspection also makes implementation after mounting extremely difficult.

【0010】第2の従来技術の問題点は、その応答速度
面から、半導体チップにそのまま適用することが極めて
困難な点である。第2の従来技術として参考文献2に挙
げた、Beyer, J. et al.,アプライド・フィジックス・
レター(Appl. Phys. Lett.)、vol.74,no.19,pp.2863-
2865(1999)、では、観測対象が生ウェハでのOBIC電
流であり、その時定数は高々50マイクロ秒(μs)で
あることが、その2865ページの本文4行目に、観測
事実として記載されている。
A problem with the second prior art is that it is extremely difficult to apply it directly to a semiconductor chip because of its response speed. Beyer, J. et al., Applied Physics, cited in reference 2 as a second prior art.
Letter (Appl. Phys. Lett.), Vol.74, no.19, pp.2863-
According to 2865 (1999), the observation target is the OBIC current on a raw wafer, and the time constant is at most 50 microseconds (μs). I have.

【0011】一方、半導体チップ中で過渡的に発生する
OBIC電流は、その電流を外部に取り出さない限り、
その減衰は50μsに比べて、極めて速い場合が多い。
半導体チップ中で発生するOBIC電流の減衰が極めて
速い場合が多い理由は、半導体チップ中の素子や配線の
構造が、高速動作が可能なように設計されている場合が
多いからである。具体的には、容量Cや抵抗Rの値で決
まるCR時定数が、その半導体チップの最高性能を出す
ように設計されている場合が多い。このため、半導体チ
ップ中で発生したOBIC電流も、その時定数程度で減
衰する場合が多い。この時定数は例えば1GHzで動作
する半導体チップであれば、1ナノ秒(ns)程度より
速く、1ns程度より速く減衰するOBIC電流を検出
するためには、SQUID磁束計の応答周波数も1GH
z以上のものが必要である。現時点で経済的に利用可能
なSQUID磁束計では、このように高速に減衰する磁
束を検出することはできない。例えば、現時点で最も実
用性の高い高温超伝導DC−SQUID磁束計の応答周
波数は、1MHz程度が上限である。
On the other hand, an OBIC current transiently generated in a semiconductor chip is generated unless the current is taken out to the outside.
In many cases, the attenuation is extremely fast as compared with 50 μs.
The reason why the OBIC current generated in the semiconductor chip is often extremely rapidly attenuated is that the structure of the elements and wirings in the semiconductor chip is often designed to enable high-speed operation. Specifically, in many cases, the CR time constant determined by the values of the capacitance C and the resistance R is designed so as to provide the highest performance of the semiconductor chip. For this reason, the OBIC current generated in the semiconductor chip often attenuates by about the time constant. This time constant is, for example, a semiconductor chip operating at 1 GHz, in order to detect an OBIC current that decays faster than about 1 nanosecond (ns) and faster than about 1 ns, the response frequency of the SQUID magnetometer is also 1 GHz.
More than z is required. At present, SQUID magnetometers that are economically available cannot detect such fast decaying magnetic flux. For example, the upper limit of the response frequency of the most practical high-temperature superconducting DC-SQUID magnetometer at present is about 1 MHz.

【0012】以上が本発明のもとになった技術の課題で
あるが、ニーズ面からの課題を以下に述べる。
The above is the problem of the technology on which the present invention is based. Problems from the needs side will be described below.

【0013】半導体デバイスがウェハプロセスで製造さ
れ、市場にでるまでの流れの中で、従来の検査方法で、
チップ単位の良・不良の判定ができるのは、ウェハプロ
セスの最終段階で、ボンディングパッド形成後のウェハ
プロービングテストである。しかし、この段階ではじめ
て歩留まりが判明するのでは、開発・生産の計画が立ち
難い。そこで、ウェハプロセス中で各種のモニターを行
い、歩留まり予測をたてている。特に近年注目され、活
用されているのが、パターン欠陥検査法あるいは異物・
欠陥検査法などとよばれる方法である(以下、パターン
欠陥検査法)。この方法では、レーザビーム照射時の反
射・散乱や電子ビーム照射時の二次電子・反射電子放出
を利用し、異物や欠陥のサイズ・形態・頻度・分布など
を知ることができる。これを、ウェハプロセスの状態を
モニターし、プロセス改善や歩留まり予測に利用してい
る。しかしながら、このパターン欠陥検査法はその原理
から来る欠点をもっている。それは、デバイスを構成す
るトランジスタや配線などの電気的特性に関係した観測
をしているわけではない、という点である。単に物理的
異物や形状異常を観測しているに過ぎない。このため、
出来上がるデバイスチップの良・不良の判定は、間接的
なものにならざるを得ない。
[0013] In the flow from the semiconductor device being manufactured in the wafer process to the market, with the conventional inspection method,
It is the wafer probing test after the formation of the bonding pads in the final stage of the wafer process that can determine the quality of each chip. However, it is difficult to make a plan for development and production if the yield is first determined at this stage. Therefore, various types of monitoring are performed during the wafer process to estimate the yield. In particular, in recent years, attention has been paid to the use of pattern defect inspection methods or
This is a method called a defect inspection method or the like (hereinafter, a pattern defect inspection method). In this method, the size, form, frequency, distribution, and the like of a foreign substance or a defect can be known by utilizing reflection / scattering at the time of laser beam irradiation and secondary / reflected electron emission at the time of electron beam irradiation. This is monitored for the state of the wafer process and used for process improvement and yield prediction. However, this pattern defect inspection method has drawbacks derived from its principle. That is, observations related to electrical characteristics of transistors, wirings, and the like that constitute devices are not performed. It is merely observing physical foreign matter and shape anomalies. For this reason,
Judgment of the quality of the completed device chip must be indirect.

【0014】本発明の目的は、従来の半導体チップの非
破壊検査方法及び装置での、適用範囲の制限及び性能面
での制約といった壁を打破し、新しい検査方法及び装置
ならびにそれに関連する被検査構造を備えた半導体チッ
プを提供することであり、それにより、半導体チップの
生産性向上及び信頼性向上に寄与することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to overcome the barriers of the conventional non-destructive inspection method and apparatus for semiconductor chips, such as the limitation of the scope of application and the restriction on performance, and a new inspection method and apparatus and the related inspection method. An object of the present invention is to provide a semiconductor chip having a structure, thereby contributing to improvement in productivity and reliability of the semiconductor chip.

【0015】具体的には、従来OBIC現象を用いて行
われてきたふたつの技術を組み合わせることで、より適
用範囲を広げるものである。より具体的には、従来半導
体チップに対してp−n接合関連の欠陥検出や配線の断
線検出などに用いられていた技術と、従来生ウェハに対
して不純物濃度の不均一性を観測するために用いられて
いた非接触技術を、組み合わせることにより、半導体チ
ップにおいても、被接触の検査ができる技術を提供する
ことにより、半導体チップ製造工程でボンディングパッ
ド完成以前のインラインモニタ、良・不良チップの選別
といった検査を電気的に行うことを可能にする。
Specifically, the range of application can be further expanded by combining two techniques conventionally performed using the OBIC phenomenon. More specifically, in order to observe the technology conventionally used for detecting a pn junction-related defect or a disconnection of a wiring in a semiconductor chip and to observe the non-uniformity of impurity concentration in a conventional raw wafer. Combining the non-contact technologies used for semiconductor chips, the technology that can inspect the contact of semiconductor chips is also provided. Inspection such as sorting can be performed electrically.

【0016】また、ボンディングパッド完成後の検査に
おいても、パッドの選択が不要な、効率的な検査を可能
にする。更に、回路基板上に実装済みの状態での検査や
不良・故障解析も可能にする。
Also, in the inspection after the completion of the bonding pad, it is possible to perform an efficient inspection without selecting a pad. Further, it enables inspection and failure / failure analysis in a state of being mounted on a circuit board.

【0017】[0017]

【課題を解決するための手段】本発明の非破壊検査方法
は、波長が300nm以上、且つ1200nm以下の範
囲内にあるレーザ光を発生させ、所定のビーム径に集光
したレーザビームを生成する第1ステップと、検査対象
である製造工程途中のウェハ状態及び実装状態を含む少
なくとも基板中にp−n接合が形成された半導体チップ
の前記p−n接合及びその近傍に前記レーザビームが照
射されたときにOBIC現象により発生するOBIC電
流を流すための電流経路を所定の電気的接続手段により
構成する第2ステップと、前記レーザビームを照射しな
がら前記半導体チップの所定領域を走査する第3ステッ
プと、この第3ステップで走査する各照射点において前
記レーザビームにより発生する前記OBIC電流が誘起
する磁束を磁束検出手段により検出する第4ステップ
と、この第4ステップで検出した前記磁束に基づいて前
記半導体チップの当該照射点を含む前記電流経路におけ
る断線欠陥を含む抵抗増大欠陥又は短絡欠陥を含むリー
ク欠陥の有無を判定する第5ステップと、を含み構成さ
れている。
According to the nondestructive inspection method of the present invention, a laser beam having a wavelength within a range of 300 nm or more and 1200 nm or less is generated, and a laser beam focused to a predetermined beam diameter is generated. The first step and the laser beam are applied to at least the pn junction of the semiconductor chip having the pn junction formed in the substrate including the wafer state and the mounting state during the manufacturing process to be inspected and the vicinity thereof. A second step in which a current path for passing an OBIC current generated by the OBIC phenomenon when a predetermined electric connection means is provided, and a third step of scanning a predetermined area of the semiconductor chip while irradiating the laser beam And the magnetic flux induced by the OBIC current generated by the laser beam at each irradiation point scanned in the third step. Means for detecting, and presence or absence of a leak defect including a disconnection defect or a short-circuit defect in the current path including the irradiation point of the semiconductor chip based on the magnetic flux detected in the fourth step. And a fifth step of determining

【0018】このとき電流経路中に、容量Cと抵抗Rか
らなるCR遅延回路を含むようにすることもできる。
At this time, a CR delay circuit comprising a capacitor C and a resistor R may be included in the current path.

【0019】また、電気的接続手段は、基板中にp−n
接合を形成している拡散層領域に少なくとも一個所コン
タクト孔を開口した前記半導体チップの基板の上面側全
体に付着した導電膜とすることができる。
Further, the electrical connection means includes a pn
The conductive film may be a conductive film adhered to the entire upper surface side of the substrate of the semiconductor chip having at least one contact hole opened in the diffusion layer region forming the junction.

【0020】尚、第5ステップでは、正常状態では前記
OBIC電流に対する電流経路が構成されない前記照射
点で、第4ステップで検出した前記磁束が予め定めた規
格値以上のとき、前記照射点を含む前記電流経路中に短
絡欠陥を含むリーク欠陥が有ると判定し、正常状態で前
記OBIC電流に対する電流経路が構成される前記照射
点で、第4ステップで検出した前記磁束が予め定めた規
格値未満のとき、前記照射点を含む前記電流経路中に断
線欠陥を含む抵抗増大欠陥が有ると判定するようにでき
る。
In the fifth step, when the magnetic flux detected in the fourth step is equal to or more than a predetermined standard value at the irradiation point where a current path for the OBIC current is not formed in a normal state, the irradiation point is included It is determined that there is a leak defect including a short-circuit defect in the current path, and the magnetic flux detected in the fourth step is less than a predetermined standard value at the irradiation point where a current path for the OBIC current is formed in a normal state. At this time, it can be determined that there is an increased resistance defect including a disconnection defect in the current path including the irradiation point.

【0021】また、レーザビームが最も絞られた照射点
と、前記磁束を検出する前記磁束検出手段との相対的位
置関係を固定したまま、前記レーザビームが前記半導体
チップを走査するようにしてもよい。
Further, the laser beam may scan the semiconductor chip while keeping the relative positional relationship between the irradiation point where the laser beam is most focused and the magnetic flux detecting means for detecting the magnetic flux fixed. Good.

【0022】また、半導体チップのp−n接合が形成さ
れている基板の上面側全体に付着した導電膜の第1端部
と、前記上面に対向する下面側に設けた第2端部を前記
OBIC電流取り出し部として、前記第1端部と前記第
2端部との間を所定の前記接続手段により接続すること
もできる。このとき、前記ウェハの基板の上面側全体に
付着した導電膜は、製造工程途中で付着した膜が好まし
い。この第2端部は、前記基板の平面形状の中心点を通
りこの中心点と前記第1端部とを結ぶ直線に直交する領
域分割直線で2分される前記第1端部を含まない領域に
設けることができる。
The first end of the conductive film adhered to the entire upper surface of the substrate on which the pn junction of the semiconductor chip is formed, and the second end provided on the lower surface facing the upper surface are formed by the above-mentioned method. As the OBIC current extracting portion, the first end portion and the second end portion can be connected by the predetermined connection means. At this time, the conductive film adhered to the entire upper surface side of the substrate of the wafer is preferably a film adhered during the manufacturing process. The second end is a region not including the first end, which is divided into two by a region dividing straight line passing through the center of the planar shape of the substrate and connecting the center and the first end. Can be provided.

【0023】また、検査対象の前記半導体チップは他の
デバイスと共に回路基板上に実装された状態であり、前
記OBIC電流の前記電流経路が前記半導体チップ中単
独か、あるいは前記半導体チップと前記回路基板上とを
含み構成することもできる。このとき、前記電流経路
は、前記回路基板上の2箇所を所定の接続手段で短絡す
ることにより、その発生する磁束ができる限り互いに打
ち消しあわないようにするのが好ましい。また、前記回
路基板上の前記電流経路の中で、その発生する磁束がで
きる限り互いに打ち消しあわない場所に前記磁束検出手
段の位置を固定して、検査対象の前記半導体チップを前
記レーザビームで走査するようにしてもよい。
Also, the semiconductor chip to be inspected is mounted on a circuit board together with other devices, and the current path of the OBIC current is either alone in the semiconductor chip or the semiconductor chip and the circuit board. It can also be configured to include the above. At this time, it is preferable that the current path is short-circuited at two points on the circuit board by a predetermined connecting means so that the generated magnetic flux does not cancel each other as much as possible. Further, in the current path on the circuit board, the position of the magnetic flux detecting means is fixed at a position where the generated magnetic flux does not cancel each other as much as possible, and the semiconductor chip to be inspected is scanned with the laser beam. You may make it.

【0024】また、検査対象の前記半導体チップが、当
該半導体チップ内に被検査領域及び前記電流経路を全て
含むようにすることもできる。
Further, the semiconductor chip to be inspected may include all the region to be inspected and the current path in the semiconductor chip.

【0025】また、検査対象である半導体チップがボン
ディングパッドを備え、前記電流経路が前記ボンディン
グパッドと当該半導体チップの辺端部との間で当該半導
体チップを一周するようにしてもよい。
Further, the semiconductor chip to be inspected may include a bonding pad, and the current path may make a round of the semiconductor chip between the bonding pad and an edge of the semiconductor chip.

【0026】また、前記磁束検出手段は、高温超伝導タ
イプのDC超伝導量子干渉素子を含む超伝導量子干渉素
子により構成するのが望ましい。
Preferably, the magnetic flux detecting means is constituted by a superconducting quantum interference device including a high-temperature superconducting type DC superconducting quantum interference device.

【0027】また、第4ステップで検出した各照射点の
磁束に対応した輝度情報或いは色情報を生成して前記各
照射点の座標情報と共に記憶手段に記憶する第7ステッ
プと、前記輝度情報或いは色情報に基づき前記各照射点
に対応させて前記半導体チップの所定領域を画像表示す
る第8ステップを更に含むこともできる。
A seventh step of generating luminance information or color information corresponding to the magnetic flux of each irradiation point detected in the fourth step and storing the luminance information or color information in the storage means together with the coordinate information of each irradiation point; The method may further include an eighth step of displaying an image of a predetermined region of the semiconductor chip corresponding to each of the irradiation points based on the color information.

【0028】また、検査対象であるウェハ状態及びチッ
プ状態を含む第1半導体チップ及び第2半導体チップの
各々について、波長が300nm以上、且つ1200n
m以下の範囲内にあるレーザ光を発生させ、所定のビー
ム径に集光したレーザビームを生成する第1ステップ
と、前記レーザビームが検査対象である当該半導体チッ
プの基板中に形成されたp−n接合及びその近傍に照射
されたときにOBIC現象により発生するOBIC電流
を流すための電流経路を所定の接続手段により準備する
第2ステップと、前記レーザビームを照射しながら前記
当該半導体チップの所定領域を走査する第3ステップ
と、この第3ステップで走査する各照射点において前記
レーザビームにより発生する前記OBIC電流が誘起す
る磁束を磁束検出手段により検出する第4ステップと、
この第4ステップで検出した前記磁束に基づいて前記半
導体チップの当該照射点を含む前記電流経路における断
線欠陥を含む抵抗増大欠陥又は短絡欠陥を含むリーク欠
陥の有無を判定する第5ステップと、前記各照射点の磁
束に基づいて輝度情報或いは色情報に変換し、生成して
前記各照射点の座標情報と共に記憶手段に記憶する第7
ステップとを施した後、それぞれがこの第7ステップで
記憶した前記輝度情報又は色情報と前記照射点の座標情
報を含む前記第1半導体チップの第1画像情報と第2半
導体チップの第2画像情報とから差像情報を生成し記憶
する第9ステップと、前記差像情報を表示する第10ス
テップと、を含むようにしてもよい。
The wavelength of each of the first semiconductor chip and the second semiconductor chip including the wafer state and the chip state to be inspected is 300 nm or more and 1200 nm.
a first step of generating a laser beam within a range of not more than m and generating a laser beam condensed to a predetermined beam diameter, and forming the laser beam in a substrate of the semiconductor chip to be inspected. A second step of preparing a current path for passing an OBIC current generated by the OBIC phenomenon when the n-junction and its vicinity are irradiated by a predetermined connection means, and A third step of scanning a predetermined area, a fourth step of detecting magnetic flux induced by the OBIC current generated by the laser beam at each irradiation point scanned in the third step by magnetic flux detection means,
A fifth step of determining, based on the magnetic flux detected in the fourth step, the presence or absence of a leak defect including a resistance increase defect including a disconnection defect or a short-circuit defect in the current path including the irradiation point of the semiconductor chip; A seventh step of converting the information into luminance information or color information based on the magnetic flux of each irradiation point, generating the information, and storing the generated information in the storage unit together with the coordinate information of each irradiation point.
And the first image information of the first semiconductor chip and the second image of the second semiconductor chip, each including the luminance information or color information stored in the seventh step and the coordinate information of the irradiation point. A ninth step of generating and storing difference image information from the information and a tenth step of displaying the difference image information may be included.

【0029】このとき、前記第1半導体チップと前記第
2半導体チップとは、少なくとも一方は良品である異な
る半導体チップで且つ同一構成であり、更に前記レーザ
ビームを照射しながら走査する各々の前記所定領域も同
一構成であるのが望ましい。或いは、前記第1半導体チ
ップと前記第2半導体チップとは、同一半導体チップで
且つ前記レーザビームを照射しながら走査する前記所定
領域も同一であって、前記所定領域の電気的状態が、一
方は正常状態であり、他方は被検査状態であってもよ
い。
At this time, at least one of the first semiconductor chip and the second semiconductor chip is a different semiconductor chip that is a non-defective product and has the same configuration, and furthermore, each of the predetermined semiconductors that scans while irradiating the laser beam. It is desirable that the regions have the same configuration. Alternatively, the first semiconductor chip and the second semiconductor chip are the same semiconductor chip, and the predetermined area scanned while irradiating the laser beam is also the same, and the electrical state of the predetermined area is one of: It may be in a normal state and the other may be in an inspected state.

【0030】また、本発明の非破壊検査装置は、波長が
300nm以上、且つ1200nm以下の範囲内にある
レーザ光を発生させる光源と、前記レーザ光を集光して
所定のビーム径のレーザビームを生成するレーザビーム
生成手段と、このレーザビームを照射しながら検査対象
であるウェハ状態及び実装状態を含む半導体チップの所
定領域を走査するレーザビーム走査手段と、前記レーザ
ビームが前記半導体チップの基板中に形成されたp−n
接合及びその近傍に照射されたときにOBIC現象によ
り発生するOBIC電流が誘起する磁束を検出する磁束
検出手段と、を少なくとも備えて構成される。
Further, the nondestructive inspection apparatus of the present invention comprises a light source for generating laser light having a wavelength in a range of 300 nm or more and 1200 nm or less, a laser beam having a predetermined beam diameter by condensing the laser light. A laser beam generating unit for generating a laser beam, a laser beam scanning unit for scanning a predetermined area of a semiconductor chip including a wafer state and a mounting state to be inspected while irradiating the laser beam, and a substrate for the semiconductor chip. Pn formed in
And a magnetic flux detecting means for detecting a magnetic flux induced by an OBIC current generated by the OBIC phenomenon when the bonding and the vicinity thereof are irradiated.

【0031】また、前記レーザビームが最も絞られた照
射点と、磁束を検出する前記磁束検出手段との相対的位
置関係を固定する第1固定手段、或いは、前記磁束検出
手段の位置を前記回路基板上の前記電流経路のうち、そ
の発生する磁束ができる限り互いに打ち消しあわない最
適検出位置に固定する第2固定手段、をさらに備えるこ
ともできる。
Further, the first fixing means for fixing the relative positional relationship between the irradiation point where the laser beam is most narrowed and the magnetic flux detecting means for detecting the magnetic flux, or the position of the magnetic flux detecting means is determined by the circuit. The current path on the substrate may further include a second fixing means for fixing the generated magnetic flux to an optimum detection position where the generated magnetic flux does not cancel each other as much as possible.

【0032】また、前記磁束検出手段は、高温超伝導タ
イプのDC超伝導量子干渉素子を含む超伝導量子干渉素
子により構成するのが好ましい。
Preferably, the magnetic flux detecting means is constituted by a superconducting quantum interference device including a high-temperature superconducting type DC superconducting quantum interference device.

【0033】また、前記磁束検出手段で検出した各照射
点の磁束に基づいて、この磁束に対応する輝度情報或い
は色情報を生成し、前記各照射点の座標情報と共に記憶
する記憶手段と、前記輝度情報或いは前記色情報に基づ
き前記各照射点に対応させて前記半導体チップの所定領
域を画像表示する画像表示手段と、をさらに含むことも
できる。
[0033] Further, based on the magnetic flux of each irradiation point detected by the magnetic flux detection means, brightness information or color information corresponding to the magnetic flux is generated and stored together with the coordinate information of each irradiation point. An image display means for displaying an image of a predetermined area of the semiconductor chip corresponding to each of the irradiation points based on the luminance information or the color information may be further included.

【0034】また、記憶手段が、半導体チップの所定領
域の各照射点の磁束に対応する輝度情報或いは色情報
と、前記各照射点の座標情報と、を少なくとも含む画像
情報であって、少なくとも前記所定領域が一致する複数
の前記画像情報を有し、この複数の画像情報間で差像情
報を生成する差像生成手段を更に含むこともできる。
Further, the storage means is image information including at least luminance information or color information corresponding to a magnetic flux of each irradiation point in a predetermined area of the semiconductor chip, and coordinate information of each irradiation point. The image processing apparatus may further include a difference image generation unit that has a plurality of pieces of the image information whose predetermined regions match each other, and generates difference image information between the plurality of pieces of image information.

【0035】また、本発明の半導体チップは、OBIC
電流の電流経路中に、浮遊容量を含む容量及び寄生抵抗
を含む抵抗を備えた被検査構造を有している。
Further, the semiconductor chip of the present invention is an OBIC
The test structure has a capacitance including a stray capacitance and a resistance including a parasitic resistance in a current path of the current.

【0036】また、被検査部及びOBIC電流の電流経
路を含む被検査構造を全て内部に備えようにしてもよ
い。このとき、前記OBIC電流の前記電流経路中にC
R遅延回路を更に有してもよい。
Further, the structure to be inspected including the portion to be inspected and the current path of the OBIC current may be provided inside. At this time, C is present in the current path of the OBIC current.
An R delay circuit may be further provided.

【0037】また、ボンディングパッドを備えたチップ
を有し、前記OBIC電流の前記電流経路が前記チップ
上の全ての前記ボンディングパッドの外側を一周するよ
うにしてもよい。
[0037] Further, a chip having a bonding pad may be provided, and the current path of the OBIC current may go around the outside of all the bonding pads on the chip.

【0038】上述したように、本発明の非破壊検査方法
或いは非破壊検査装置においては、p−n接合をレーザ
ビームで照射することにより発生するOBIC電流が、
リーク欠陥を含む短絡箇所を電流経路の一部として流れ
ることと、その電流が磁束を誘起することを利用してい
る。また、現在現実的に利用可能な高感度な磁束計であ
るSQUID磁束計を用いるためには、OBIC電流の
減衰時間が1μs程度以上であるか、定常電流であるよ
うな構成を用いることが、重要な要件である。このため
に電流経路を閉回路とするかCR遅延回路を電流径路中
に挿入する。
As described above, in the nondestructive inspection method or the nondestructive inspection apparatus of the present invention, the OBIC current generated by irradiating the pn junction with the laser beam is:
Utilizing the fact that a short-circuit point including a leak defect flows as a part of a current path and that the current induces magnetic flux. Further, in order to use the SQUID magnetometer, which is a highly sensitive magnetometer that is currently practically available, it is necessary to use a configuration in which the decay time of the OBIC current is about 1 μs or more or a steady current. This is an important requirement. For this purpose, the current path is closed or a CR delay circuit is inserted in the current path.

【0039】基本的な構成は、レーザビーム(図1及び
図2の2)と、発生したOBIC電流を流す電流経路
(図1の600)、それに、誘起された磁束を検出する
手段であるSQUID磁束計(図1及び図2の12)を
有している。電流経路中にCR遅延を起こすための抵抗
と容量(図2の670、660)を含んでもよい。
The basic configuration consists of a laser beam (2 in FIGS. 1 and 2), a current path (600 in FIG. 1) through which the generated OBIC current flows, and a SQUID as a means for detecting the induced magnetic flux. It has a magnetometer (12 in FIGS. 1 and 2). A resistor and a capacitor (670 and 660 in FIG. 2) for causing a CR delay may be included in the current path.

【0040】ウェハでの実施形態においては、図1,2
の構成を基本にし、発生したOBIC電流ができるだけ
長い電流経路を流れ、多くの磁束を発生させるようにす
るための手段をウェハ中に構成する場合もある(図3及
び図4の201,202)。
In the wafer embodiment, FIGS.
In some cases, a means for causing the generated OBIC current to flow through a current path as long as possible and generating a large amount of magnetic flux is formed in the wafer (201 and 202 in FIGS. 3 and 4). .

【0041】また、実装ボード(回路基板)上での実施
形態においては、発生したOBIC電流ができるだけ長
い電流経路で流れるようにするための、別の手段を回路
基板上に求める場合もある(図6の402)。
Further, in the embodiment on the mounting board (circuit board), another means for causing the generated OBIC current to flow through the longest possible current path may be required on the circuit board (see FIG. 1). 6, 402).

【0042】一般にTEG(Test Element Group、以
下、単にTEGとする)と呼ばれる評価専用の被検査構
造を用いた実施形態においては、発生したOBIC電流
ができるだけ長い電流経路で流れるようにするための別
の手段を被検査半導体チップ中に構成しておくことで検
出感度を向上させることが出来る(図9の603)。
In an embodiment using a structure to be inspected exclusively for evaluation called a TEG (Test Element Group, hereinafter simply referred to as TEG), another OBIC current is generated so that the generated OBIC current flows through a current path as long as possible. The detection sensitivity can be improved by configuring the means in the semiconductor chip to be inspected (603 in FIG. 9).

【0043】本発明では、レーザビーム照射の結果p−
n接合で生じたOBIC電流で直接p−n接合の欠陥を
検出するだけでなく、そのp−n接合と電気的に直列に
接続状態にある箇所が短絡される又はリーク経路が形成
されることでできた電流経路を、OBIC電流が流れる
ことを利用して、短絡を含むリーク箇所を検出する。そ
の際、OBIC電流を直接検出するのではなく、その電
流により誘起された磁束を検出することで、非接触な観
測を可能にしている。また、電流径路中に寄生的なもの
も含むCR遅延回路を挿入することで、OBIC電流に
より発生した磁束の検出を容易にする場合もある。
In the present invention, the result of laser beam irradiation, p-
In addition to directly detecting the defect of the pn junction by the OBIC current generated at the n-junction, a short-circuit or a leak path is formed at a portion electrically connected in series with the pn junction. A leak point including a short circuit is detected by utilizing the current path formed by the OBIC current flowing. At this time, non-contact observation is enabled by detecting a magnetic flux induced by the OBIC current instead of directly detecting the current. In some cases, the detection of the magnetic flux generated by the OBIC current may be facilitated by inserting a CR delay circuit including a parasitic one in the current path.

【0044】また、電流経路中に断線欠陥を含む抵抗増
大欠陥が生じたことによりOBIC電流が減少する或い
は流れなくなることを利用して、断線欠陥を含む抵抗増
大欠陥の非接触検出も可能にしている。例えば、図21
は、本発明の発明者が実験により確認したOBIC電流
が流れる経路中の抵抗値に対するOBIC電流値の依存
性を示すグラフの一例である。より具体的には、通常の
LSI製造工程で製造したLSI中のp−n接合の一部
を、波長1064nmのレーザビームでLSIチップの
素子が形成されている表面側から照射した際のOBIC
電流の値を、当該p−n接合と直列に接続した抵抗の値
を変化させて測定し、横軸を抵抗値、縦軸を電流値とし
て測定結果をグラフ化したものである。尚、横軸、縦軸
共に対数目盛りで示してある。この図から分かるとおり
OBIC電流が流れる電流経路中の抵抗値が増加する
と、それに伴い、OBIC電流の値は減少する。例え
ば、経路中の抵抗値が1MΩのときのOBIC電流値
は、経路中の抵抗値が100Ωのときよりも3桁以上減
少する。電流により誘起される磁場の値は、ビオ・サバ
ールの法則に示されるとおり電流値に比例する。従っ
て、p−n接合と直列に接続されているOBIC電流経
路中の断線欠陥を含む抵抗増大欠陥が、磁束の変化とし
て容易に検出できることが分かる。また、逆に通常はO
BIC電流経路が無いところに欠陥が生じたことにより
このような電流経路が出来た場合も、その電流経路が短
絡と呼ぶに相応しい100Ω程度の場合だけでなく、リ
ークと呼んだ方が似つかわしい1MΩの場合でも、弱い
ながらも磁束として検出可能な電流値(0.1μA)で
あることから、単に短絡欠陥が検出できるだけでなくリ
ーク欠陥も検出できると言える。
Further, by utilizing the fact that the OBIC current decreases or stops flowing due to the occurrence of the resistance increase defect including the disconnection defect in the current path, the non-contact detection of the resistance increase defect including the disconnection defect is enabled. I have. For example, FIG.
4 is an example of a graph showing the dependence of the OBIC current value on the resistance value in the path through which the OBIC current flows, which has been confirmed by experiments by the inventor of the present invention. More specifically, an OBIC when a part of a pn junction in an LSI manufactured in a normal LSI manufacturing process is irradiated with a laser beam having a wavelength of 1064 nm from a surface side on which an element of an LSI chip is formed.
The current value is measured by changing the value of a resistor connected in series with the pn junction, and the measurement result is graphed with the horizontal axis representing the resistance value and the vertical axis representing the current value. The horizontal axis and the vertical axis are shown on a logarithmic scale. As can be seen from this figure, as the resistance in the current path through which the OBIC current flows increases, the value of the OBIC current decreases accordingly. For example, the OBIC current value when the resistance value in the path is 1 MΩ is reduced by three orders of magnitude or more than when the resistance value in the path is 100Ω. The value of the magnetic field induced by the current is proportional to the current value as shown by Biot-Savart's law. Therefore, it can be understood that a resistance increase defect including a disconnection defect in the OBIC current path connected in series with the pn junction can be easily detected as a change in magnetic flux. On the contrary, usually, O
Even when such a current path is formed due to a defect occurring where there is no BIC current path, the current path is not only about 100Ω suitable for being called a short circuit, but also 1MΩ which is more likely to be called a leak. Even in such a case, since the current value is weak (0.1 μA) that can be detected as a magnetic flux, it can be said that not only a short-circuit defect but also a leak defect can be detected.

【0045】OBIC電流により誘起された磁束を検出
することで、ボンディングパッド形成以前の状態におい
ても、断線欠陥を含む抵抗増大欠陥及び短絡欠陥を含む
リーク欠陥の検出が可能となる。また、ボンディングパ
ッド形成後においても、端子の選択をせずに、これらの
欠陥の検出が可能となる。更に、回路基板に実装された
状態においても、半導体チップ上のこれらの欠陥の検出
が可能となる。OBIC電流が流れる電流経路或いはC
R遅延回路を形成する手段は、その実施形態によりいく
つかの場合に分けられる。
By detecting the magnetic flux induced by the OBIC current, it is possible to detect a resistance increase defect including a disconnection defect and a leak defect including a short-circuit defect even before a bonding pad is formed. Further, even after the formation of the bonding pad, these defects can be detected without selecting a terminal. Further, even when mounted on a circuit board, it is possible to detect these defects on the semiconductor chip. Current path through which OBIC current flows or C
The means for forming the R delay circuit can be divided into several cases depending on the embodiment.

【0046】(1)ウェハ上面の全面に導電膜が付着し
ている工程においては、この導電膜のみで(図20
(a)の210、図20(b)の212)、或いはウェ
ハ上面のその導電膜の1端(図3及び図4の201)
と、基板側でその対面に当たる1端(図3及び図4の2
02)の、2箇所を同電位にすることで、OBIC電流
の発生源に関わらず、ウェハの上面を通り、短絡を含む
リーク箇所ならびにOBIC電流が発生したp−n接合
を経由して、基板を通る電流経路(図3及び図4の6、
あるいは図20の261や263で示した経路)ができ
る。
(1) In a process in which a conductive film is attached to the entire upper surface of the wafer, only the conductive film is used (FIG. 20).
(A) 210, FIG. 20 (b) 212) or one end of the conductive film on the upper surface of the wafer (201 in FIGS. 3 and 4)
And one end (2 in FIGS. 3 and 4) corresponding to the facing surface on the substrate side.
02), by setting the two potentials to the same potential, regardless of the source of the OBIC current, passing through the upper surface of the wafer, passing through a leak location including a short circuit, and a pn junction in which the OBIC current is generated, and The current path through (6 in FIGS. 3 and 4
Alternatively, the route indicated by 261 or 263 in FIG.

【0047】パッド形成済みのウェハを用いる場合に
は、全パッドを銀ペーストや金箔で短絡するかプローバ
を介して前パッドをショートするかなどして、同様の形
態が実現できるが、この場合は、電流経路が複雑にな
る。また、電流経路ができない場合も多く、上記ほど効
率的ではない。
In the case of using a wafer on which pads have been formed, a similar form can be realized by shorting all pads with silver paste or gold foil, or shorting the front pad via a prober. In this case, As a result, the current path becomes complicated. Further, there are many cases where a current path cannot be formed, and the current path is not as efficient as described above.

【0048】ダイシング済み更にはパッケージに封止済
みのチップを解析する場合も、上述のウェハをチップと
みなせば、基本的には同様の形態が実現できる。すなわ
ち、チップ上面を露出するか、チップとパッケージ材と
の間に隙間を作るかして、チップ表面全体を銀ペースト
や金箔などの導電膜で覆う。またチップ基板側は少なく
とも電気的接点が必要な個所と、レーザ照射が必要な個
所のみに露出すればよい。このような方法をとることに
より、従来技術に比べ、電気的接続にかかるコストや工
数を大幅に低減できる。あるいは、単に全ピンをショー
トしたソケットに装着するだけでもよい。ただし、パッ
ドが形成された後では電流経路が形成されない場合が多
く、効率的ではないのはウェハでパッド形成後に行う場
合と同じである。また、パッケージ済みの場合はレーザ
を照射する側のチップがむき出しになっている必要があ
るが、SQUID側は必ずしもチップがむき出しである
必要はない。
When analyzing a chip that has been diced and further sealed in a package, basically the same form can be realized if the above-mentioned wafer is regarded as a chip. That is, the entire chip surface is covered with a conductive film such as a silver paste or a gold foil by exposing the upper surface of the chip or creating a gap between the chip and the package material. Further, the chip substrate side needs to be exposed at least at a place where electrical contact is required and at a place where laser irradiation is required. By adopting such a method, the cost and man-hour required for electrical connection can be significantly reduced as compared with the related art. Alternatively, all pins may be simply mounted on the short-circuited socket. However, in many cases, a current path is not formed after the pad is formed, and the inefficiency is the same as that performed after the pad is formed on the wafer. In the case where the package is already mounted, the chip to be irradiated with the laser needs to be exposed, but the chip on the SQUID side does not necessarily have to be exposed.

【0049】(2)ベアチップが回路基板上に実装され
た形態では、欠陥が発生している回路上の位置により、
2端の選択には、いくつかの場合が有る。一例として、
回路基板の電源配線とチップの基板電位を、適切に選ん
だ回路基板上の位置で短絡することにより、回路基板上
の長い基板配線(図6の402)を含み、チップ内のp
−n接合及び短絡を含むリーク箇所を経由する電流径路
を作ることができる。
(2) In a mode in which a bare chip is mounted on a circuit board, depending on the position on the circuit where the defect has occurred,
There are several cases for a two-end choice. As an example,
By shorting the power supply wiring of the circuit board and the substrate potential of the chip at an appropriately selected position on the circuit board, the long circuit wiring (402 in FIG. 6) on the circuit board is included,
A current path can be made through leak locations including -n junctions and short circuits.

【0050】(3)半導体チップを製造する工程の状態
をモニターしたり、設計パラメータや工程パラメータの
最適値を選択する目的で、TEGをチップ上に作り込む
場合は、電流経路やCR時定数を自由に設定できる。例
えば、チップの外周に沿ってスクライブライン上を一周
する経路や、スクライブラインよりは内側でボンディン
グパッドよりは外側を一周する経路などは、経路長も長
く、且つ経路が確定し磁束を検出しやすい電流径路であ
る(図9の603)。
(3) When a TEG is formed on a chip for the purpose of monitoring the state of a process of manufacturing a semiconductor chip and selecting optimum values of design parameters and process parameters, a current path and a CR time constant are set. Can be set freely. For example, a path that goes around the scribe line along the outer periphery of the chip or a path that goes inside the scribe line and outside the bonding pad has a long path length, the path is fixed, and the magnetic flux is easily detected. This is the current path (603 in FIG. 9).

【0051】尚、上記(1)及び(2)の場合には、必
ずしも短絡により電流径路を形成し、定常電流を検出す
るだけではなく、図2にその基本構成を示したように、
直列に抵抗と容量を電流経路中に挿入することで過渡電
流を、検出器の応答速度に合うように遅延させることに
より、過渡電流を検出することもできる。この場合の容
量や抵抗は寄生容量や寄生抵抗或いは浮遊容量をうまく
利用すれば、特別の回路を設ける必要がない場合も有
る。
In the above cases (1) and (2), a current path is not necessarily formed by short-circuiting and a steady current is detected. As shown in FIG.
The transient current can also be detected by inserting a resistor and a capacitor in series in the current path to delay the transient current to match the response speed of the detector. In this case, if the parasitic capacitance, the parasitic resistance, or the stray capacitance is properly used, the special circuit may not be required in some cases.

【0052】(1)、(2)に共通に言えることである
が、パッドや基板への電気的接続は何も施さなくとも、
ある程度はチップ内部のみでの閉回路や、CR遅延回路
は構成され、OBIC電流による磁束が検出される(図
22)。このような状態で検出可能な欠陥の場合は、こ
の方法が最も効率が良くなる。
As can be said in common to (1) and (2), even if no electrical connection is made to the pads and the substrate,
To some extent, a closed circuit and a CR delay circuit are formed only inside the chip, and the magnetic flux due to the OBIC current is detected (FIG. 22). In the case of a defect that can be detected in such a state, this method is most efficient.

【0053】[0053]

【発明の実施の形態】次に、本発明の実施形態について
図面を参照して詳細に説明する。
Next, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

【0054】まず、本発明の非破壊検査方法の基本構成
について説明する。図1,2は、本発明の非破壊検査方
法の基本構成を説明するための模式的な図で、それぞれ
OBIC電流が流れる経路を構成する電流経路が例えば
銅線等の導電体配線のみで構成されている場合と電流経
路中にCR遅延回路を含んで構成されている場合の例で
ある。また、図1(a)、図2(a)は、欠陥が短絡欠
陥を含むリーク欠陥(以下、単にリーク欠陥とする)の
場合、図1(b)、図2(b)は、欠陥が断線欠陥を含
む抵抗増大欠陥(以下、単に抵抗増大欠陥とする)の場
合、である。
First, the basic configuration of the nondestructive inspection method of the present invention will be described. FIGS. 1 and 2 are schematic diagrams for explaining the basic configuration of the nondestructive inspection method of the present invention. Each of the current paths constituting the path through which the OBIC current flows is constituted only by a conductor wiring such as a copper wire. This is an example of a case where the current path is performed and a case where the current path includes a CR delay circuit. FIGS. 1A and 2A show the case where the defect is a leak defect including a short-circuit defect (hereinafter simply referred to as a leak defect), and FIGS. 1B and 2B show that the defect is a defect. This is the case for a resistance increase defect including a disconnection defect (hereinafter simply referred to as a resistance increase defect).

【0055】まず、図1(a),(b)、図2(a),
(b)の全てに共通の構成について説明する。レーザビ
ーム2と、レーザビーム2を照射した際にOBIC電流
が発生するp−n接合1、そのOBIC電流6が流れる
電流経路を構成する銅線等の導電体600(図1
(a),(b))又はCR遅延回路を構成する容量66
0と抵抗670(図2(a),(b))を備えている。
更にOBIC電流6が流れたことにより発生する磁束1
1とそれを検出するSQUID磁束計12を主要構成要
素として備えている。図1(a)、図2(a)では、欠
陥8が絶縁膜9に存在し、絶縁膜上の電極10とp−n
接合1を構成する一方の拡散層とが短絡又はリークして
いる場合を示している。図1(b)、図2(b)では、
抵抗増大欠陥28が内部配線15に存在している場合を
示している。
First, FIGS. 1 (a) and 1 (b), FIGS.
The configuration common to all of (b) will be described. The laser beam 2, a pn junction 1 where an OBIC current is generated when the laser beam 2 is irradiated, and a conductor 600 such as a copper wire forming a current path through which the OBIC current 6 flows (FIG.
(A), (b)) or a capacitor 66 constituting a CR delay circuit
0 and a resistor 670 (FIGS. 2A and 2B).
Further, the magnetic flux 1 generated by the flow of the OBIC current 6
1 and a SQUID magnetometer 12 for detecting the same as main components. 1A and 2A, the defect 8 exists in the insulating film 9, and the electrode 10 on the insulating film and the pn
The case where one diffusion layer constituting the junction 1 is short-circuited or leaked is shown. 1 (b) and 2 (b),
The case where the resistance increase defect 28 exists in the internal wiring 15 is shown.

【0056】本発明の非破壊検査方法は、少なくとも、
波長が300nm以上、且つ1200nm以下の範囲内
にあるレーザ光を発生させ、所定のビーム径に集光した
レーザビームを生成する第1ステップと、このレーザビ
ームが検査対象であるウェハ状態及び実装状態を含む半
導体チップ(以下、単にチップとする)の基板中に形成
されたp−n接合及びその近傍に照射されたときにOB
IC現象により発生するOBIC電流を流すための電流
経路を所定の電気的接続手段により構成する第2ステッ
プと、レーザビームを照射しながらチップの所定領域を
走査する第3ステップと、この第3ステップで走査する
各照射点においてレーザビームにより発生するOBIC
電流が誘起する磁束を磁束検出手段により検出する第4
ステップと、この第4ステップで検出した磁束に基づい
てチップの当該照射点を含む電流経路における抵抗増大
欠陥又はリーク欠陥の有無を判定する第5ステップと、
を含み構成されている。
The nondestructive inspection method of the present invention comprises at least
A first step of generating a laser beam having a wavelength within a range of 300 nm or more and 1200 nm or less, and generating a laser beam focused to a predetermined beam diameter; and a wafer state and a mounting state where the laser beam is an inspection target. Junctions formed in a substrate of a semiconductor chip (hereinafter simply referred to as a chip) containing
A second step in which a current path for flowing an OBIC current generated by an IC phenomenon is formed by predetermined electric connection means, a third step of scanning a predetermined area of the chip while irradiating a laser beam, and the third step OBIC generated by laser beam at each irradiation point scanned by
The fourth method in which the magnetic flux induced by the current is detected by the magnetic flux detecting means
A step of determining whether there is a resistance increasing defect or a leak defect in a current path including the irradiation point of the chip based on the magnetic flux detected in the fourth step;
It is comprised including.

【0057】また、この検査を実施するに好適な非破壊
検査装置50は、例えば図13の概略構成ブロック図に
示すように、波長が300nm以上、且つ1200nm
以下の範囲内にあるレーザ光を発生するレーザ光源51
と、所定のビーム径に集光したレーザビーム2を生成す
るレーザビーム生成手段である光学系53と、レーザビ
ーム2が検査対象であるウェハ状態及び実装状態を含む
チップの基板中に形成されたp−n接合及びその近傍に
照射されたときにOBIC現象により発生するOBIC
電流が誘起する磁束を検出する磁束検出手段であるSQ
UID磁束計12と、装置全体を制御すする制御装置5
6と、記憶装置57と、表示装置58と、このレーザビ
ームを照射しながら検査対象であるウェハ状態及び実装
状態を含むチップの所定領域を走査する図示されていな
いレーザビーム走査手段と、を備え構成されている。
尚、レーザビーム走査手段は、例えば検査対象であるチ
ップ或いは複数のチップが整列状態で配列されたウェハ
をX−Yステージに搭載して移動させてもよいし、逆に
光学系53を移動させてもよく、更に光学系53の中に
偏向ミラー等を設けてレーザビーム2を偏向させるよう
にすることもでき、目的に応じて適切な手段を選択すれ
ばよい。場合によってはSQUID磁束計を走査させ
る。また、図14に示すように、例えば制御装置56か
らの変調信号によりレーザビーム強度を変調する変調装
置52と、SQUID磁束計12からの信号を同期増幅
するロックイン・アンプ55を更に備えてもよい。ま
た、レーザビーム2が最も絞られた照射点と、磁束を検
出するSQUID磁束計12との相対的位置関係を固定
する第1固定手段60、或いはSQUID磁束計12の
位置を検査対象チップが搭載された回路基板上の最適検
出位置に固定する第2固定手段(図示せず)は、図示は
省略するが、それぞれ光学系53を支持する筐体、或い
は回路基板を保持する試料台に固定されたアームに微動
ユニット61を装着しておき、この微動ユニット61を
介してSQUID磁束計12を取り付けるようにしてお
けばよい。この微動ユニット61を利用してSQUID
の走査を行うこともできる。
A non-destructive inspection apparatus 50 suitable for performing this inspection has a wavelength of 300 nm or more and 1200 nm as shown in the schematic block diagram of FIG.
Laser light source 51 that generates laser light within the following range
And an optical system 53 as a laser beam generating means for generating a laser beam 2 condensed to a predetermined beam diameter, and the laser beam 2 is formed on a chip substrate including a wafer state and a mounting state to be inspected. OBIC generated by OBIC phenomenon when irradiated to pn junction and its vicinity
SQ which is magnetic flux detecting means for detecting magnetic flux induced by current
UID magnetometer 12 and control device 5 for controlling the entire device
6, a storage device 57, a display device 58, and laser beam scanning means (not shown) for scanning a predetermined area of a chip including a wafer state and a mounting state to be inspected while irradiating the laser beam. It is configured.
The laser beam scanning means may move the wafer to be inspected or the wafer in which a plurality of chips are arranged in an aligned state mounted on an XY stage, or may move the optical system 53 on the contrary. Alternatively, a deflection mirror or the like may be provided in the optical system 53 to deflect the laser beam 2, and an appropriate means may be selected according to the purpose. In some cases, the SQUID magnetometer is scanned. As shown in FIG. 14, for example, a modulation device 52 for modulating the laser beam intensity by a modulation signal from a control device 56 and a lock-in amplifier 55 for synchronously amplifying a signal from the SQUID magnetometer 12 may be further provided. Good. Also, the first fixing means 60 for fixing the relative positional relationship between the irradiation point where the laser beam 2 is most narrowed and the SQUID magnetometer 12 for detecting the magnetic flux, or the position of the SQUID magnetometer 12 is mounted on the chip to be inspected. Although not shown, the second fixing means (not shown) for fixing to the optimum detection position on the circuit board is fixed to a housing that supports the optical system 53 or a sample table that holds the circuit board, respectively. The fine movement unit 61 may be mounted on the arm, and the SQUID magnetometer 12 may be mounted via the fine movement unit 61. SQUID using this fine movement unit 61
Can also be performed.

【0058】次に、本発明の第1の実施形態について図
面を参照して詳細に説明する。
Next, a first embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

【0059】第1の実施形態は、複数のチップが整列状
態で配列されたウェハ状態で製造工程途中に、断線を含
む抵抗増大箇所或いは短絡を含むリーク箇所を検出する
場合の形態である。特に、製造工程途中で、最上層に電
極用の導電性薄膜が全面に形成された工程で検査する場
合を示す。図3は、欠陥部を含む主要部の構成を模式的
に示す断面図、図4は主要構成を示す模式的な斜視図で
ある。図3(a)は検査対象ウェハ全体の模式的な断面
図であり、図3(b),(c)はそれぞれ、リーク欠陥
の場合と抵抗増大欠陥の場合の、欠陥とp−n接合を含
む箇所の詳細を模式的に示す断面図である。
The first embodiment is an embodiment in which a resistance increase portion including a disconnection or a leak portion including a short circuit is detected during a manufacturing process in a wafer state in which a plurality of chips are arranged in an aligned state. In particular, a case where the inspection is performed in a process in which a conductive thin film for an electrode is formed on the entire surface in the uppermost layer during the manufacturing process. FIG. 3 is a cross-sectional view schematically showing a configuration of a main part including a defective portion, and FIG. 4 is a schematic perspective view showing the main configuration. FIG. 3A is a schematic cross-sectional view of the entire wafer to be inspected, and FIGS. 3B and 3C show defects and pn junctions in the case of a leak defect and the case of a resistance increase defect, respectively. It is sectional drawing which shows the detail of the part containing typically.

【0060】まず図3(a)を参照しながら説明する。
その際必要に応じて、図3(b),(c)も参照する。
検査或いは観測を行う段階は、ウェハ100上に内部配
線を構成していく工程の途中で、全面に電極用などの導
電性薄膜101が付着した段階である。図3(a)は、
細く絞ったレーザビーム2を、ウェハ100の裏面側か
ら照射して表面側に焦点を合わせ、走査している途中
で、欠陥とp−n接合の有る箇所103の、欠陥と直列
に有るp−n接合(図3(b)或いは図3(c)の1)
を照射した瞬間を示している。このときに発生するOB
IC電流6の経路も図中に示す。B1−B2間は図3で
は図示されていない銅線等の導電体(図1,13の60
0)で接続してある。また、図ではレーザビーム2をウ
ェハ100の裏面側から照射しているが、場合によって
は表面側から照射してもよい。
First, a description will be given with reference to FIG.
At this time, FIGS. 3B and 3C are referred to as needed.
The stage of performing inspection or observation is a stage in which a conductive thin film 101 for an electrode or the like adheres to the entire surface during the process of forming internal wiring on the wafer 100. FIG. 3 (a)
A narrowly focused laser beam 2 is irradiated from the back side of the wafer 100 to focus on the front side, and during the scanning, the p-type in the spot 103 where the defect and the pn junction exist in series with the defect is located. n junction (1 in FIG. 3B or FIG. 3C)
At the moment of irradiation. OB generated at this time
The path of the IC current 6 is also shown in the figure. Between B1 and B2, a conductor such as a copper wire (not shown in FIG.
0). Although the laser beam 2 is irradiated from the back side of the wafer 100 in the drawing, it may be irradiated from the front side in some cases.

【0061】波長が1064nm及び1152nmのレ
ーザ光はシリコン(Si)中での減衰が少ないため、ウ
ェハの裏面側からチップ表面付近の照射ができる。これ
は、SQUID磁束計12をウェハ表面側に配置できる
ため、磁束計とOBIC電流6の経路が近くなり、検出
磁束が大きくなるという利点が有る。
Since the laser beams having wavelengths of 1064 nm and 1152 nm have little attenuation in silicon (Si), irradiation from the back surface side of the wafer to the vicinity of the chip surface can be performed. This has the advantage that the SQUID magnetometer 12 can be arranged on the wafer surface side, so that the path of the magnetometer and the OBIC current 6 are close to each other, and the detected magnetic flux is increased.

【0062】表面側からのほうがレーザビームを照射し
やすい場合は、波長が488nmのArレーザ、633
nmのHe−Neレーザ、などを用いる。波長が短いほ
ど、得られる像の空間分解能が良くなり有利である。
When it is easier to irradiate a laser beam from the front side, an Ar laser having a wavelength of 488 nm,
nm He-Ne laser or the like is used. The shorter the wavelength, the better the spatial resolution of the image obtained, which is advantageous.

【0063】尚、波長が1200nm程度以上のレーザ
を用いるとOBICはほとんど発生しなくなる。例え
ば、1300nmの波長ではOBICの発生が押さえら
れる一方、欠陥部にレーザを照射したときに熱起電力電
流が発生するような欠陥が存在することが知られてい
る。この熱起電力電流値は通常1nA程度以下であり、
OBIC電流の方が1μAから場合によっては100μ
A以上と3桁から5桁以上大きい。本発明においてレー
ザの波長領域を1200nm以下に限定したのは、この
ような理由から積極的にOBIC電流を利用しようとい
う意図によるものである。
When a laser having a wavelength of about 1200 nm or more is used, OBIC hardly occurs. For example, it is known that at a wavelength of 1300 nm, the generation of OBIC is suppressed, while there is a defect that generates a thermoelectromotive current when a defective portion is irradiated with a laser. This thermoelectromotive current value is usually about 1 nA or less,
OBIC current from 1μA to 100μ in some cases
A or more and 3 to 5 digits or more. The reason that the wavelength region of the laser is limited to 1200 nm or less in the present invention is based on the intention to actively use the OBIC current for such a reason.

【0064】このOBIC電流での発生磁束を大きくす
るためには、電流経路が長いほうがよい。電流経路が最
も長くなるように、最上層全面付着導電性薄膜101を
付着したウェハ100の任意の端部の導電性薄膜101
を第1端部である電流取り出し部201とし、ウェハ1
00の中心点に対してこの電流取り出し部201と点対
称の位置で、ウェハ基板部102の下面側を第2端部で
ある電流取り出し部202として設け、ウェハ上で最も
遠くに離れるようにする。この様子は図4も併せみると
よく分かる。図4では、電流経路が電流取り出し部20
1,202及びOBIC電流発生部(欠陥とp−n接合
の有る箇所103)では集中し、その間では広がる様子
も示してある。電流取り出し部201,202の間すな
わちB1−B2間を銅線等の導電体600で短絡するこ
とによりOBIC電流の電流経路が構成されて定常電流
が流れ、定常電流が定常磁束を発生し、それを検出でき
る。
In order to increase the magnetic flux generated by the OBIC current, the longer the current path, the better. The conductive thin film 101 at an arbitrary end of the wafer 100 on which the conductive thin film 101 attached to the uppermost layer is attached so that the current path is the longest.
Is a current take-out unit 201 as a first end, and the wafer 1
The lower surface side of the wafer substrate unit 102 is provided as a current extracting unit 202 which is a second end at a position symmetrical to the current extracting unit 201 with respect to the center point of 00, so as to be farthest away from the wafer. . This situation can be clearly understood from FIG. In FIG. 4, the current path is
1, 202 and the OBIC current generating portion (the portion 103 having a defect and a pn junction) are concentrated, and also spread between them. By short-circuiting between the current extracting portions 201 and 202, that is, between B1 and B2, with a conductor 600 such as a copper wire, a current path of the OBIC current is formed, a steady current flows, and the steady current generates a steady magnetic flux. Can be detected.

【0065】また、図13(c)のように、B1−B2
間に、容量660と抵抗670を直列に挿入して電流経
路を構成することで、過渡電流の減衰を遅延させ、応答
が遅い磁束検出器でも過渡電流による磁束を検出できる
ようにすることもできる。容量660や抵抗670は、
寄生容量や浮遊容量或いは寄生抵抗を利用してもよい。
また、電流取り出し部201,202の間を導電体60
0で短絡する際に、電流経路が、ウェハ基板中及び電極
材料膜のOBIC電流6が作る磁束を弱めないように設
定する必要が有ることはいうまでもない。これは、例え
ば電流取り出し部201,202に接続した例えば銅線
等の導電体600からなる電流経路をウェハ100から
十分遠くまで延ばした後、ウェハ100から十分離れた
ところで短絡すればよく、技術的に困難な点は何もな
い。
Further, as shown in FIG. 13C, B1-B2
By forming a current path by inserting a capacitor 660 and a resistor 670 in series between them, it is possible to delay the decay of the transient current and detect a magnetic flux due to the transient current even with a magnetic flux detector with a slow response. . The capacitance 660 and the resistance 670 are
Parasitic capacitance, stray capacitance or parasitic resistance may be used.
In addition, a conductor 60 is connected between the current extracting portions 201 and 202.
Needless to say, it is necessary to set the current path so as not to weaken the magnetic flux generated by the OBIC current 6 in the wafer substrate and the electrode material film when short-circuiting at 0. This can be achieved by, for example, extending a current path made of a conductor 600 such as a copper wire connected to the current extracting portions 201 and 202 sufficiently far from the wafer 100 and short-circuiting it at a sufficient distance from the wafer 100. There is nothing difficult about it.

【0066】OBIC電流がウェハ基板部及び電極材料
膜中を流れる経路は、図4で示したとおり、電流取り出
し部201、202とOBIC電流の発生源(欠陥とp
−n接合の有る箇所103)では狭い範囲に集中する
が、その途中は広がる。磁束は電流経路が狭いところで
検出したほうが効率がよいので、OBIC電流発生源の
近傍にSQUID磁束計12を配置するのが効率的であ
る(図4でSQUID磁束計12の位置が離れて書いて
あるのは、見やすくするためである)。
As shown in FIG. 4, the path through which the OBIC current flows through the wafer substrate portion and the electrode material film is determined by the current extraction portions 201 and 202 and the OBIC current generation source (defect and p-type current source).
At the point 103) where the -n junction exists, the light is concentrated in a narrow range, but spreads midway. Since it is more efficient to detect the magnetic flux where the current path is narrow, it is more efficient to arrange the SQUID magnetometer 12 near the OBIC current generation source (in FIG. 4, the position of the SQUID magnetometer 12 is written away. There is one to make it easier to see).

【0067】OBIC電流発生源は常に照射点となるレ
ーザビーム焦点位置であるから、レーザビーム2の焦点
位置とSQUID磁束計12の相対位置は固定したま
ま、ウェハを走査するのが効率的であることが分かる。
Since the OBIC current generating source is always at the laser beam focal position which is the irradiation point, it is efficient to scan the wafer while keeping the relative position of the laser beam 2 and the SQUID magnetometer 12 fixed. You can see that.

【0068】次に、第1の実施形態の動作について、図
5のフローチャートを参照し、併せて、図3,4,1
3,14も適宜参照しながら説明する。ここでは、既に
説明した事項の詳細は適宜省略し、流れが理解できるよ
うにする。
Next, the operation of the first embodiment will be described with reference to the flowchart of FIG.
The description will be made with reference to 3, 14 as appropriate. Here, details of the items already described are omitted as appropriate so that the flow can be understood.

【0069】まず、ウェハ100の表面全面に導電性薄
膜101が付着した状態で、ウェハ100の電流取り出
し部201,202間すなわちB1−B2間を導電体6
00で短絡する。次に、ウェハ100とSQUID磁束
計12の距離を定める。一般的にはできる限り近づける
ほうが、検出磁束が大きくなり有利である。ウェハ10
0とSQUID磁束計12の間が真空の場合は接触しな
い範囲で可能な限り近づけることができる。0.1mm
程度までは容易に近づけることができる。
First, with the conductive thin film 101 adhered to the entire surface of the wafer 100, the conductor 6 is connected between the current extracting portions 201 and 202 of the wafer 100, ie, between B1 and B2.
Short-circuit at 00. Next, the distance between the wafer 100 and the SQUID magnetometer 12 is determined. In general, it is advantageous to approach as close as possible because the detected magnetic flux becomes large. Wafer 10
In the case where the space between 0 and the SQUID magnetometer 12 is vacuum, it can be made as close as possible without contact. 0.1mm
The degree can be easily approached.

【0070】次に所定のレーザ光源51で発生させたレ
ーザ光を集光して所定のビーム径としたレーザビーム2
を照射し、レーザビーム2の焦点をウェハ上のp−n接
合がある位置に合わせる。
Next, the laser beam generated by the predetermined laser light source 51 is condensed to obtain a laser beam 2 having a predetermined beam diameter.
To focus the laser beam 2 on the wafer at a position where the pn junction is located.

【0071】次に、SQUID磁束計12をウェハ10
0の面と平行な面内で移動させてレーザビームの焦点位
置とSQUID磁束計12の中心の相対位置を、検出磁
束強度が最大になると予測される位置に合わせ、第1固
定手段60で固定する。検出磁束強度が最大になると予
測される位置は、通常は、電流経路を含み磁束検出面と
垂直に交わる面とSQUID磁束計12の中心の距離
が、ウェハ100とSQUID磁束計12の距離h程度
離れた位置である。本実施形態の場合、電流経路の幅が
狭くなるレーザビームの焦点位置と、SQUID磁束計
12の位置を、斜視図(図4)で見て、電流取り出し部
201,202を結ぶ直線と直角方向の距離が、この距
離h程度になるように設定する。
Next, the SQUID magnetometer 12 is
By moving the laser beam in a plane parallel to the plane of 0, the relative position between the focal position of the laser beam and the center of the SQUID magnetometer 12 is adjusted to the position where the detected magnetic flux intensity is expected to be maximum, and fixed by the first fixing means 60. I do. The position at which the detected magnetic flux intensity is expected to be maximum is usually such that the distance between the surface including the current path and perpendicular to the magnetic flux detection surface and the center of the SQUID magnetometer 12 is about the distance h between the wafer 100 and the SQUID magnetometer 12. It is far away. In the case of the present embodiment, the focus position of the laser beam where the width of the current path becomes narrow and the position of the SQUID magnetometer 12 are viewed in a perspective view (FIG. 4), and are perpendicular to the straight line connecting the current extraction units 201 and 202. Is set to be about this distance h.

【0072】次にウェハを移動させて、レーザビーム2
によるウェハの走査を開始する。各照射点毎に磁束を検
出し、検出した磁束に応じて輝度情報或いは色情報を生
成して、磁束も含めて各照射点の座標情報とともに記憶
装置57に記憶し、併せて生成された輝度情報或いは色
情報に基づいて、やはり表示装置58に表示する。これ
を順次繰り返していく。検出磁束の信号対ノイズ比(S
/N)が十分でない場合は、変調装置52で制御装置5
6からの変調信号によりレーザビーム2の強度を変調
し、変調信号に同期させてロックイン・アンプ55で信
号を増幅することで、S/Nを大幅に改善できる。検出
磁束の表示位置は、ウェハ上のレーザビーム照射位置、
したがってOBIC電流発生位置に対応しており、得ら
れる画像(以下、走査レーザSQUID像という)はO
BIC電流発生位置を示すものとなる。また、ウェハ上
での具体的なOBIC電流発生位置は、レーザビームの
反射光をフォトダイオードで検出し、像として表示した
もの、すなわちレーザ走査像と対応をとることにより容
易に分かる。
Next, the wafer is moved and the laser beam 2
Starts scanning of the wafer. A magnetic flux is detected for each irradiation point, and luminance information or color information is generated in accordance with the detected magnetic flux. It is also displayed on the display device 58 based on the information or the color information. This is sequentially repeated. The signal-to-noise ratio (S
/ N) is not sufficient, the modulator 52 controls the controller 5
The S / N can be greatly improved by modulating the intensity of the laser beam 2 with the modulation signal from 6 and amplifying the signal with the lock-in amplifier 55 in synchronization with the modulation signal. The display position of the detected magnetic flux is the laser beam irradiation position on the wafer,
Therefore, it corresponds to the OBIC current generation position, and the obtained image (hereinafter, referred to as a scanning laser SQUID image) is
This indicates the BIC current generation position. Further, the specific OBIC current generation position on the wafer can be easily determined by detecting the reflected light of the laser beam with a photodiode and displaying it as an image, that is, a laser scanning image.

【0073】OBIC電流発生位置が、正常な箇所か、
欠陥に関係した箇所かは、観測工程がどのような工程で
あるかに依存する。図3(b)の場合のように絶縁膜上
に電極材料膜111が全面付着した工程で観測を行う場
合は、OBIC電流発生位置の直ぐ上にリーク欠陥が有
る。図3(c)の場合のように内部配線を形成する配線
用薄膜151が全面付着した工程で観測を行う場合は、
本来OBIC電流が発生する位置で、OBIC電流が発
生しなかったり電流値が大幅に減少しているときに、そ
のp−n接合1と直列に接続されている内部配線15
で、抵抗増大欠陥28が発生している。この場合、断線
を含む抵抗増大位置を認識するためには、事前に取得し
てある良品での走査レーザSQUID像と比較する。比
較を容易にするのためには、図5のフローの最後に示し
たように、図示されていない差像生成手段により差像を
生成するとよい。良品での像に良品サンプル間のバラツ
キが大きい場合には、多数の良品サンプルでの像の各ピ
クセル毎の輝度分布を元に規格値を事前に設定してお
き、被検査サンプルに対しては、その規格値に基づいて
良否を判定すればよい。勿論その場合、正常品ではOB
IC電流が流れない点では予め定めた規格値以上のOB
IC電流が流れるときにリーク欠陥が有ると判定し、逆
に正常品でOBIC電流が流れる点では、規格値未満の
とき、断線欠陥を含む抵抗増大欠陥が有ると判定する。
画素毎の差をとり差像を得ることで、欠陥だけに関係し
た像が得られる。図3(b)と図3(c)がミックスし
たような工程で観測を行う場合は、良品との走査レーザ
SQUID像の差像を生成することは必須である。尚、
差像生成手段は、例えば、制御装置56にマイクロコン
ピュータ(以下、MPUとする)を備えさせ、ソフトウ
ェアによりこのMPUで処理させるようにすれば容易に
実現できる。
Whether the OBIC current generation position is normal
The location related to the defect depends on the type of the observation process. In the case where observation is performed in a process in which the electrode material film 111 is entirely adhered on the insulating film as in the case of FIG. 3B, there is a leak defect immediately above the OBIC current generation position. In the case where the observation is performed in a process in which the wiring thin film 151 for forming the internal wiring is entirely adhered as in the case of FIG.
When the OBIC current is not generated or the current value is greatly reduced at the position where the OBIC current is originally generated, the internal wiring 15 connected in series with the pn junction 1
As a result, a resistance increase defect 28 has occurred. In this case, in order to recognize the resistance increase position including the disconnection, a comparison is made with a non-defective scanning laser SQUID image acquired in advance. In order to facilitate comparison, a difference image may be generated by a difference image generation unit (not shown) as shown at the end of the flow of FIG. If the non-defective image has a large variation between non-defective samples, a standard value is set in advance based on the luminance distribution of each pixel of the non-defective sample, and The quality may be determined based on the standard value. Of course, in that case, the normal product is OB
OB exceeding the predetermined standard value at the point where IC current does not flow
When the IC current flows, it is determined that there is a leak defect. Conversely, at a point where the OBIC current flows in a normal product, if it is less than the standard value, it is determined that there is a resistance increase defect including a disconnection defect.
By obtaining the difference image by taking the difference for each pixel, an image relating only to the defect can be obtained. When observation is performed in a process where FIG. 3B and FIG. 3C are mixed, it is indispensable to generate a difference image of the scanning laser SQUID image with a non-defective product. still,
The difference image generation means can be easily realized by, for example, providing the control device 56 with a microcomputer (hereinafter, referred to as an MPU) and performing processing by the MPU using software.

【0074】正常品では発生すべきでないOBIC電流
が発生した位置、或いは発生すべきOBIC電流が発生
しない或いは減少している位置(以下、まとめてOBI
C異常位置とする)を見やすくするためには、本発明に
よる走査レーザSQUID像或いはその差像とレーザ走
査像とを重ね合わせて表示すればよい。OBIC異常位
置をチップ単位で認識することで、不良チップの検出が
でき、歩留の事前予測ができる。また、チップの内部の
詳細位置を認識することで、不良・故障解析ができ、製
造工程や設計の改善につながる情報が得られる。
A position where an OBIC current which should not be generated in a normal product, or a position where an OBIC current to be generated is not generated or reduced (hereinafter referred to as OBI collectively)
In order to make it easier to see the (C abnormal position), the scanning laser SQUID image according to the present invention or a difference image thereof and the laser scanning image may be superimposed and displayed. By recognizing the OBIC abnormal position on a chip-by-chip basis, a defective chip can be detected, and the yield can be predicted in advance. Further, by recognizing the detailed position inside the chip, a failure / failure analysis can be performed, and information leading to improvement in the manufacturing process and design can be obtained.

【0075】尚、同一チップでも観測時の温度を変える
ことで、良品が不良状態になったりする。この場合は、
上述の「良品」、「不良品」という言葉を「良品状
態」、「不良状態」と読み替えれば、上の説明はそのま
ま成り立つ。
Incidentally, even in the same chip, a non-defective product may be in a defective state by changing the temperature at the time of observation. in this case,
If the words "good" and "defective" are read as "good" and "defective", the above description holds true.

【0076】ボンディングパッド形成前に不良チップで
あることを認識するということは、従来の手法では極め
て困難なことであった。このため本方法を使うことで、
従来方法では極めて困難であった精密な歩留まり予測が
可能になる。精密な歩留まり予測をすることにより、コ
ストの正確な予測や納期の正確な予測が可能となる。
Recognizing a defective chip before forming a bonding pad has been extremely difficult with the conventional method. Therefore, by using this method,
It is possible to accurately predict the yield, which is extremely difficult with the conventional method. Precise yield prediction enables accurate cost prediction and accurate delivery date prediction.

【0077】不良解析やモニターの目的で、チップ内部
の詳細位置を認識する必要がある際には、リーク電流経
路の観測が必要になる場合がある。そのような場合は、
レーザとチップの相対位置を固定したままSQUIDを
走査すれば良い。この場合は走査レーザSQUID像の
ような高分解能を得るのは困難であるが、ある程度の電
流経路の特定は可能である。
When it is necessary to recognize a detailed position inside a chip for the purpose of failure analysis or monitoring, it may be necessary to observe a leakage current path. In such a case,
The SQUID may be scanned while the relative position between the laser and the chip is fixed. In this case, it is difficult to obtain a high resolution like a scanning laser SQUID image, but it is possible to specify a certain amount of current path.

【0078】本発明による走査レーザSQUID像とレ
ーザ走査像の空間分解能はレーザビームのビーム径程度
である。レーザビームのビーム径を、レーザ光の波長と
使用している対物レンズの開口数で決まる回折限界ぎり
ぎりまで上げることは、技術的に難しくない。例えば、
波長488nmのArレーザを用いた場合、対物レンズ
の開口数が0.80であると、回折限界は約370nm
である。この程度の精度でOBIC異常位置を特定でき
る。
The spatial resolution of the scanning laser SQUID image and the laser scanning image according to the present invention is about the diameter of the laser beam. It is not technically difficult to increase the beam diameter of the laser beam to the limit of the diffraction limit determined by the wavelength of the laser beam and the numerical aperture of the objective lens used. For example,
When an Ar laser having a wavelength of 488 nm is used and the numerical aperture of the objective lens is 0.80, the diffraction limit is about 370 nm.
It is. An OBIC abnormal position can be specified with such an accuracy.

【0079】尚、上記説明では第2ステップにおける電
流経路を構成する方法として、ウェハ100の外部で銅
線等の導電体600により電流取り出し部B1−B2間
を接続した例を示したが、必ずしもウェハ100の外部
で接続しなくてもよい。例えば、半導体チップを製造す
る製造工程途中のウェハの場合、内部接続配線を形成す
るための各配線層の配線金属膜を堆積する工程を第2ス
テップとすることもできる。図20は半導体チップの製
造工程途中でのp−n接合部近傍の断面を模式的に示す
図で、(a),(b)はそれぞれ第1層配線金属膜を堆
積した段階と第2層配線金属膜を堆積した段階での断面
図である。第1層配線金属膜及び第2層配線金属膜とし
ては、例えばアルミニウム(Al)膜をそれぞれ所定の
厚さ堆積している。尚、コンタクト部金属膜221とし
ては、チタンシリサイド(TiSi)やコバルトシリサ
イド(CoSi)等の所定のバリア金属膜や、タングス
テン(W)のようなプラグ金属等を用いることができ、
いずれも必要に応じて形成すればよく、また材料がこれ
らに限定されるものでもない。図20を参照すると、第
1層Al配線膜210及び第2層Al配線膜212は、
それぞれを堆積した段階で、OBIC電流の電流経路を
形成する接続手段となっていることが分かる。例えば、
接続手段が第1層Al配線膜210の場合は、ほとんど
全てのp−n接合に対してOBIC電流の電流経路を形
成しているが、経路長はやや短くなる場合がある。具体
的には、例えばn型拡散領域233とp型基板230と
で形成されるp−n接合716にレーザビーム2が照射
されると、基板コンタクト部243、第1層Al配線膜
210、n型拡散領域コンタクト部246を通る電流経
路が形成されOBIC電流263が発生する。また、n
型拡散領域241とp型拡散領域231とで形成される
p−n接合715にレーザビーム2が照射されると、p
型拡散領域コンタクト部245を介して第1層Al配線
膜210、n型拡散領域コンタクト部244を通る電流
経路が形成されOBIC電流261が発生する。
In the above description, as an example of a method of forming a current path in the second step, an example has been shown in which the current extracting portions B1 and B2 are connected by a conductor 600 such as a copper wire outside the wafer 100. The connection need not be made outside the wafer 100. For example, in the case of a wafer in the process of manufacturing a semiconductor chip, the step of depositing a wiring metal film of each wiring layer for forming an internal connection wiring may be the second step. FIGS. 20A and 20B are diagrams schematically showing a cross section near a pn junction in the middle of a semiconductor chip manufacturing process, wherein FIGS. FIG. 5 is a cross-sectional view at a stage where a wiring metal film is deposited. As the first-layer wiring metal film and the second-layer wiring metal film, for example, aluminum (Al) films are deposited to a predetermined thickness. As the contact portion metal film 221, a predetermined barrier metal film such as titanium silicide (TiSi) or cobalt silicide (CoSi), a plug metal such as tungsten (W), or the like can be used.
Any of them may be formed as needed, and the material is not limited to these. Referring to FIG. 20, the first layer Al wiring film 210 and the second layer Al wiring film 212
It can be seen that, at the stage where they are deposited, they serve as connection means for forming a current path for the OBIC current. For example,
When the connection means is the first layer Al wiring film 210, the current path of the OBIC current is formed for almost all pn junctions, but the path length may be slightly shorter. Specifically, for example, when the pn junction 716 formed by the n-type diffusion region 233 and the p-type substrate 230 is irradiated with the laser beam 2, the substrate contact portion 243, the first layer Al wiring film 210, n A current path is formed through the mold diffusion region contact portion 246, and an OBIC current 263 is generated. Also, n
When the laser beam 2 is irradiated on the pn junction 715 formed by the p-type diffusion region 241 and the p-type diffusion region 231, p
A current path is formed through the first layer Al wiring film 210 and the n-type diffusion region contact portion 244 via the type diffusion region contact portion 245, and an OBIC current 261 is generated.

【0080】また、接続手段が第2層配線Al膜212
の場合は、OBIC電流の電流経路を形成できるp−n
接合は限定されるが、コンタクト孔のみならず第1層配
線、1−2層間接続孔及び第2層配線金属膜を経由する
ので経路長が長くなり、検出感度の点で有利になると共
にこれらの欠陥も検出可能となる。具体的には、例えば
n型拡散領域233とp型基板230とで形成されるp
−n接合716は、レーザビーム2を照射しても電流経
路が形成できないためOBIC電流は流れない。しか
し、n型拡散領域241とp型拡散領域231とで形成
されるp−n接合715にレーザビーム2が照射される
と、p型拡散領域コンタクト部245を介して第1層A
l配線215,1−2層間接続孔充填金属2235,第
2層Al配線膜212,1−2層間接続孔充填金属22
34,第1層Al配線214,n型拡散領域コンタクト
部244により電流経路が形成されOBIC電流261
が発生する。また、改めて図示しないが、更に多くの配
線層を有している場合も、同様にしてそれぞれの配線層
を形成する金属膜を堆積した段階で、観測可能なp−n
接合の制約は大きくなるが、当該金属膜が接続手段とな
ってOBIC電流の電流経路を形成できる。従って、い
ずれの場合もウェハ外部で銅線等の導電体による接続を
施さなくてもレーザビームの照射によりOBIC電流が
流れ、それによる発生磁束11をSQUID磁束計12
で検出することにより経路中の抵抗増大或いはリーク欠
陥などの有無を検出できる。
The connection means is a second-layer wiring Al film 212.
In the case of, pn which can form the current path of the OBIC current
Although the bonding is limited, the path length is increased because the wiring passes through the first layer wiring, the first and second interlayer connection holes and the second layer wiring metal film as well as the contact hole, which is advantageous in terms of detection sensitivity and is also advantageous. Defects can also be detected. Specifically, for example, a p-type substrate formed of the n-type diffusion region 233 and the p-type substrate 230
The OBIC current does not flow in the −n junction 716 because a current path cannot be formed even when the laser beam 2 is irradiated. However, when the pn junction 715 formed by the n-type diffusion region 241 and the p-type diffusion region 231 is irradiated with the laser beam 2, the first layer A through the p-type diffusion region contact portion 245.
1 wiring 215, 1-2 interlayer connection hole filling metal 2235, second layer Al wiring film 212, 1-2 interlayer connection hole filling metal 22
34, the first layer Al wiring 214, and the n-type diffusion region contact portion 244, a current path is formed and an OBIC current 261 is formed.
Occurs. Although not shown again, even in the case where there are more wiring layers, the pn-observable pn
Although the restriction on the junction is increased, the metal film can serve as a connection means to form a current path of the OBIC current. Therefore, in each case, the OBIC current flows due to the irradiation of the laser beam without connecting with a conductor such as a copper wire outside the wafer, and the generated magnetic flux 11 is transmitted to the SQUID magnetometer 12.
, It is possible to detect the presence or absence of an increase in resistance or a leak defect in the path.

【0081】リーク欠陥が検出出来る場合は、例えば、
図20(b)の前の工程、すなわち、212の第2Al
配線膜が堆積される前を考えると簡単で分かり易い。そ
の段階の図20(b)と同じ個所の断面を図20(c)
にしめす。図20(c)に図示した範囲では、欠陥が存
在しないときにレーザ照射に伴うOBIC電流を発生す
るような構造はない。n型拡散領域コンタクト部244
に接続されている第1層Al配線214と243の基板
コンタクト部に接続されている第1層Al配線213と
がリーク欠陥86でブリッジされた場合に、p−n接合
717でレーザ照射により、基板コンタクト部243、
第1層Al配線213、リーク欠陥86、第1層Al配
線214、n型拡散領域コンタクト部244を通るOB
IC電流が流れる閉回路が形成される。
When a leak defect can be detected, for example,
The step before FIG. 20B, that is, the second Al of 212
It is simple and easy to understand when considering before the wiring film is deposited. FIG. 20 (c) shows a cross section of the same place as that of FIG.
I will show you. In the range illustrated in FIG. 20C, there is no structure that generates an OBIC current accompanying laser irradiation when no defect exists. n-type diffusion region contact portion 244
When the first layer Al wiring 214 connected to the first layer and the first layer Al wiring 213 connected to the substrate contact portion of 243 are bridged by the leak defect 86, the laser irradiation at the pn junction 717 causes A substrate contact portion 243,
OB passing through first layer Al wiring 213, leak defect 86, first layer Al wiring 214, and n-type diffusion region contact portion 244
A closed circuit through which the IC current flows is formed.

【0082】レーザSQUID像で断線が検出できた例
を図24に示す。図24(a)が断線前の走査レーザS
QUID像、図24(b)が断線後の走査レーザSQU
ID像、図25が関連個所のチップの断面と断線個所を
示す概念図である。この例で示す断線欠陥はFIB(fo
cused ion beam、集束イオンビーム)を用いて人工的に
作り込んだものである。図25で示す構造は基本的には
図20に示したCMOSの構造と同じで、異なる断面で
関連個所のみを示している。図20ですでに述べた構造
に関する説明は適宜省略して説明する。図25(a)に
おいて、レーザビーム2がp−n接合717に照射され
ると、基板コンタクト部243、第1層Al配線21
6、1−2層間接続孔充填金属2233、第2層Al配
線膜212、1−2層間接続孔充填金属2234、第1
層Al配線215、n型拡散領域コンタクト部244を
通るOBIC電流が流れ、その結果磁束11が発生し、
SQUID磁束計12により検出される。このようなプ
ロセスで得られた像が図24(a)である。このとき用
いたレーザの波長は1064nmで、チップの裏面側か
ら照射し、SQUD磁束計はチップ上面約0.5mm離
れた個所に配置した。図24(a)で右辺および右下に
見られる黒いコントラストが図25(a)の717のp
−n接合にレーザが照射された際に発生した磁束による
コントラストに相当する。この像を取得した後、図25
(b)の抵抗増大欠陥284で示すような断線欠陥を、
FIBを用いて2個所、離れた所に作り込んだ。その
後、このサンプルで取得した走査レーザSQUID像が
図24(b)である。白い矢印で示した2個所で黒いコ
ントラストが無くなっていることが分かる。この2個所
がFIBで断線欠陥を作り込んだ個所に対応している。
このように断線欠陥が存在することで、レーザビーム2
をp−n接合717に照射してもOBIC電流の流れる
閉回路が形成されない場合は、磁束の発生もなくなるこ
とが、実験的にも明確に示されている。この実験例から
も分かる通り、図25(b)に抵抗増大欠陥285で示
されるような基板コンタクト部の高抵抗欠陥や、抵抗増
大欠陥286で示されるような層間接続孔充填金属部の
高抵抗欠陥の検出にもレーザSQUIDが有効である。
FIG. 24 shows an example in which a disconnection can be detected from the laser SQUID image. FIG. 24A shows the scanning laser S before disconnection.
FIG. 24 (b) is a scanning laser SQUI after disconnection.
FIG. 25 is a conceptual diagram showing a cross section of a chip at a related portion and a broken portion. The disconnection defect shown in this example is FIB (fo
It is made artificially using a used ion beam (focused ion beam). The structure shown in FIG. 25 is basically the same as the structure of the CMOS shown in FIG. 20, and shows only relevant portions in different cross sections. Description of the structure already described in FIG. 20 will be omitted as appropriate. In FIG. 25A, when the laser beam 2 is irradiated on the pn junction 717, the substrate contact portion 243 and the first layer Al wiring 21 are exposed.
6, 1-2 interlayer connection hole filling metal 2233, second layer Al wiring film 212, 1-2 interlayer connection hole filling metal 2234, first layer
An OBIC current flows through the layer Al wiring 215 and the n-type diffusion region contact portion 244, and as a result, a magnetic flux 11 is generated.
It is detected by the SQUID magnetometer 12. FIG. 24A shows an image obtained by such a process. The wavelength of the laser used at this time was 1064 nm, irradiation was performed from the back surface side of the chip, and the SQUID magnetometer was arranged at a position about 0.5 mm away from the top surface of the chip. The black contrast seen on the right side and lower right in FIG. 24 (a) is indicated by p of 717 in FIG. 25 (a).
This corresponds to contrast due to magnetic flux generated when a laser is irradiated to the -n junction. After acquiring this image, FIG.
A disconnection defect as shown by the resistance increase defect 284 in FIG.
Using FIB, they were built two places apart. After that, the scanning laser SQUID image obtained from this sample is shown in FIG. It can be seen that the black contrast disappears at two places indicated by white arrows. These two locations correspond to locations where the FIB has created a disconnection defect.
The presence of such a disconnection defect causes the laser beam 2
Experimentally clearly shows that when a closed circuit in which an OBIC current flows is not formed even when the pn junction 717 is irradiated with As can be seen from this experimental example, a high resistance defect of the substrate contact portion as shown by the resistance increase defect 285 in FIG. 25B and a high resistance of the metal portion filled with the interlayer connection hole as shown by the resistance increase defect 286 in FIG. Laser SQUID is also effective for detecting defects.

【0083】尚、本実施形態の変形として、例えばパッ
ド形成済みのウェハを用いる場合には、電流経路が複雑
になる場合や、電流経路ができない場合も多く、上記ほ
ど効率的ではないが、全パッドを銀ペーストや金箔で短
絡するなどして、同様の形態で短絡箇所や断線箇所を検
出できる。プローバを用いて全パッドを短絡することで
電流経路を形成するのも場合によっては簡便な方法であ
る。また、パッケージに封止済みのチップを解析する場
合も、チップを上述のウェハとみなせば、基本的には同
様の形態が実現できる。すなわち、チップ上面を露出す
るか、チップとパッケージ材との間に隙間を作るかし
て、チップ表面全体を銀ペーストや金箔などの導電膜で
覆う。また基板側は少なくとも電気的接点領域やレーザ
照射領域がとれる程度に露出すればよい。このような方
法をとることにより、従来技術に比べ、電気的接続にか
かるコストや工数を大幅に低減できる。ただし、パッド
が形成された後では電流経路が形成されない場合が多
く、効率的ではないのはウェハでパッド形成後に行う場
合と同じである。
As a modification of the present embodiment, for example, when a wafer on which pads have been formed is used, the current path becomes complicated or the current path cannot be formed in many cases. By short-circuiting the pad with silver paste or gold foil, a short-circuited portion or a disconnected portion can be detected in a similar manner. In some cases, a current path is formed by short-circuiting all pads using a prober. Also, when analyzing a chip already sealed in a package, basically the same form can be realized if the chip is regarded as the above-mentioned wafer. That is, the entire chip surface is covered with a conductive film such as a silver paste or a gold foil by exposing the upper surface of the chip or creating a gap between the chip and the package material. Further, the substrate side may be exposed to such an extent that at least an electrical contact area and a laser irradiation area can be obtained. By adopting such a method, the cost and man-hour required for electrical connection can be significantly reduced as compared with the related art. However, in many cases, a current path is not formed after the pad is formed, and the inefficiency is the same as that performed after the pad is formed on the wafer.

【0084】以下にパッケージ済みのチップの全ピンを
パッケージのピンにおいてショートするだけでも、ある
程度有効な検査ができることを示す具体例を説明する。
用いたサンプルは最小寸法0.18μmのBiCMOS
プロセスを用いて設計・製造した、3層Al配線のLS
Iである。チップサイズは3.1mm□で100ピンの
QFP(Quad Flat Package )にパッケージ後、全ピン
に対してESD(静電破壊)試験を行い、通常の電気的
テストの結果不良と判定されたものである(以下不良サ
ンプルと呼ぶ)。比較のために、通常の電気的テストで
は正常と判定されたサンプル(以下良品サンプルと呼
ぶ)の観測も行った。走査レーザSQUID法による観
測の前に、良品サンプル、不良サンプルともに、チップ
表面側のプラスチックを、発煙硝酸を用いた通常の開封
方法で除去し、チップ表面を露出させた。走査レーザS
QUIDによる観測では、1064nmの波長のレーザ
ビームをチップ表面側から照射し、チップ裏面側に配置
したSQUIDで磁束を検出した。図22が全ピンを解
放にした状態で取得した走査レーザSQUID像、図2
3が全ピンを短絡した状態で取得した走査レーザSQU
ID像である。各々(a)が不良サンプルの像、(b)
が良品サンプルの像、である。走査範囲は全て、チップ
全体を含む3.5mm□の領域である。まず、図22と
図23をみてすぐに気が付く違いは、図22に比べ図2
3の方が白黒のコントラストがみられる領域も強度も増
えたことである。白と黒のコントラストは、SQUID
磁束計が検出する磁束の上向き成分と下向き成分の強度
に応じて表示している。これら4枚の像の取得条件は、
上述のサンプルの違いと短絡か解放の違い以外は全て同
じである。従って、全ピンを解放した条件で取得した図
22に比べ、全ピンを短絡した条件で取得した図23の
方が白黒のコントラストがみられる領域も強度も増えた
こということは、全ピンをショートすることにより、パ
ッケージのピンをOBIC電流経路の一部とする電流経
路が増え、その結果、磁束が発生する個所および強度が
増えたことを意味している。次に、図22および図23
の各々で、(a)すなわち不良サンプルの像と(b)す
なわち良品サンプルの像を見比べる。図22では両者の
違いは顕著ではないが、図23では両者の違いが顕著で
あることが分かる。これの意味するところは、図23の
ような像の取り方、すなわち全ピンを短絡した状態で走
査レーザSQUID像を取得することで、従来行われて
いるLSIテスタによる検査をせずともチップの良否の
判定が簡単に行えるということである。これは、既にそ
のチップを検査するためのテスタ、テストプログラム、
治具などを持っている場合には、利点は少ないが、その
ようなテストのための装置など一式を事前に揃えていな
い場合には有効である。その最大の理由は、LSIテス
タによる検査と異なり、テストプログラムや測定治具な
どのチップの品種に依存する準備が一切不要であること
である。それらの準備に要するコストおよび時間が節減
できる。また、非常に高価なLSIテスタを使わなくと
も良いという点でも検査コストの節減になる。
A specific example will be described below, which shows that an effective test can be performed to some extent only by short-circuiting all the pins of the packaged chip at the pins of the package.
The sample used was a BiCMOS with a minimum dimension of 0.18 μm.
LS of 3-layer Al wiring designed and manufactured using the process
I. After the chip size is 3.1mm □ and packaged in 100-pin QFP (Quad Flat Package), all pins are subjected to ESD (Electrostatic Discharge) test. (Hereinafter referred to as a bad sample). For comparison, a sample determined to be normal in a normal electrical test (hereinafter referred to as a non-defective sample) was also observed. Before the observation by the scanning laser SQUID method, the plastic on the chip surface side was removed by an ordinary opening method using fuming nitric acid to expose the chip surface in both the non-defective sample and the defective sample. Scanning laser S
In the observation by the QUID, a laser beam having a wavelength of 1064 nm was irradiated from the front side of the chip, and the magnetic flux was detected by the SQUID arranged on the back side of the chip. FIG. 22 is a scanning laser SQUID image obtained with all pins released, FIG.
3 is a scanning laser SQUI obtained with all pins short-circuited
It is an ID image. (A) is an image of a bad sample, (b)
Is an image of a non-defective sample. The entire scanning range is a 3.5 mm square area including the entire chip. First, the difference that is immediately noticed when looking at FIG. 22 and FIG.
In the case of No. 3, the region where the black-and-white contrast is observed and the intensity are increased. The contrast between white and black is SQUID
It is displayed according to the strength of the upward component and the downward component of the magnetic flux detected by the magnetometer. The conditions for acquiring these four images are as follows:
All are the same except for the difference between the samples described above and the difference between short circuit and release. Therefore, as compared with FIG. 22 obtained under the condition where all the pins are released, FIG. 23 obtained under the condition where all the pins are short-circuited has an area where the black-and-white contrast is seen and the intensity is increased. By doing so, the number of current paths in which the pins of the package are part of the OBIC current path is increased, and as a result, the location and intensity of the magnetic flux are increased. Next, FIG. 22 and FIG.
(A), that is, the image of the defective sample is compared with (b), that is, the image of the non-defective sample. In FIG. 22, the difference between the two is not remarkable, but in FIG. 23, the difference between the two is remarkable. This means that the method of taking an image as shown in FIG. 23, that is, acquiring a scanning laser SQUID image with all pins short-circuited, enables the chip to be inspected without performing a conventional inspection using an LSI tester. The quality can be easily determined. This is a tester, test program,
There are few advantages when you have a jig or the like, but it is effective when you do not have a complete set of such devices for testing in advance. The biggest reason is that, unlike the inspection by the LSI tester, there is no need for any preparation depending on the type of chip, such as a test program and a measuring jig. The cost and time required for their preparation can be saved. In addition, inspection costs can be reduced because it is not necessary to use an extremely expensive LSI tester.

【0085】次に、本発明の第2の実施形態について図
面を参照して詳細に説明する。
Next, a second embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

【0086】第2の実施形態は、パッケージなしで直接
回路基板に実装されたチップについて、実装状態でチッ
プ上の欠陥を検出する場合の形態である。特に、フリッ
プチップ形態で実装された状態でチップ上の欠陥を検査
する場合を示す。図6は、本実施形態の主要構成を示す
模式図である。図7は、図6の中の解析対象であるチッ
プ301の欠陥発生箇所の例を説明するための図で、
(a),(b)はそれぞれリーク欠陥の場合と抵抗増大
欠陥の場合の模式的な断面図である。
The second embodiment is directed to a case in which a chip mounted directly on a circuit board without a package detects defects on the chip in a mounted state. In particular, a case where a defect on a chip is inspected in a state where the chip is mounted in a flip-chip form is shown. FIG. 6 is a schematic diagram illustrating a main configuration of the present embodiment. FIG. 7 is a diagram for explaining an example of a defect occurrence location of the chip 301 to be analyzed in FIG.
(A), (b) is a typical sectional view in the case of a leak defect and the case of a resistance increase defect, respectively.

【0087】まず、全体の構成について、図6を参照し
て説明する。途中で必要に応じて、図7を参照し、解析
対象チップの欠陥箇所の構成例を説明する。チップ30
1は、回路基板401上にベアチップのままで、フリッ
プチップ形態で、すなわちトランジスタ等の素子が形成
されたチップ表面側を回路基板401に向けて、実装さ
れている。この形態では、レーザビーム2はチップ30
1の裏面側から入射する。尚、チップ裏面側に樹脂など
がある場合は、その個所のみチップ裏面側をむき出しに
する必要がある。またチップ裏面は研磨を施すことで散
乱を防いだ方がレーザの集光性がよくなり解析の感度お
よび精度が上がる。回路基板401上には、解析対象外
のデバイス501も多数存在する。ここでは、その一部
を示している。本実施形態では、このような回路基板4
01上に多数存在する他のデバイスや部品などに関わり
なく、解析対象であるチップ301の解析ができるのが
特徴である。他のものの存在に関わりないという具体的
な意味は、それらの電気的特性に影響されないばかりで
なく、それらを破壊或いは劣化させることもない、とい
うことである。
First, the overall configuration will be described with reference to FIG. A configuration example of a defective portion of the analysis target chip will be described on the way with reference to FIG. 7 as necessary. Chip 30
1 is mounted on a circuit board 401 in a flip-chip form as a bare chip, that is, with the chip surface side on which elements such as transistors are formed facing the circuit board 401. In this embodiment, the laser beam 2 is
1 from the back side. If there is a resin or the like on the back surface of the chip, it is necessary to expose the back surface of the chip only at that location. Further, if the back surface of the chip is polished to prevent scattering, the light collecting property of the laser is improved and the sensitivity and accuracy of analysis are increased. On the circuit board 401, there are many devices 501 not to be analyzed. Here, a part thereof is shown. In the present embodiment, such a circuit board 4
The feature is that the chip 301 to be analyzed can be analyzed irrespective of a large number of other devices and components existing on the device 01. The specific meaning of not being involved in the presence of others is that they are not affected by their electrical properties but also do not destroy or degrade them.

【0088】配線は説明に関係するもののみを示した。
ここでは、関係する配線は、電源配線1012とチップ
基板と同電位の配線1022であり、電流取り出し部2
03,204の間、すなわちC1−C2の間は図示され
ていない銅線等の導電体で接続されている。これは一例
であり、このような配線の対に限定される訳ではなく、
以下で述べるような電流経路を構成し、電流経路の一部
で磁束が検出できるという要件を満たす対であれば、ど
のような対でもよい。
Only the wiring related to the description is shown.
Here, the relevant wiring is the power supply wiring 1012 and the wiring 1022 having the same potential as the chip substrate.
Between 03 and 204, that is, between C1 and C2, they are connected by a conductor such as a copper wire (not shown). This is an example and is not limited to such a pair of wires.
Any pair may be used as long as the pair forms a current path as described below and satisfies the requirement that a magnetic flux can be detected in a part of the current path.

【0089】ここで、このような対が具体的にはどうな
っているかを説明すると共に、欠陥発生箇所とOBIC
電流が発生するp−n接合の関係が具体的にどうなって
いるかを説明するために、例として、図7(a)及び図
7(b)を参照しながらその構成を説明する。図7
(a)は、図6で示した解析対象であるチップ301に
リーク欠陥が有る場合の例を説明するために、CMOS
で構成したインバータ回路の素子構造の断面を模式的に
示したものである。尚、説明に関係のない構造部分の図
示は省略してある。また、短絡箇所を4箇所示したが、
これらが同時に起きていることを意味するものでなく、
4通りの場合を説明するためのもので、これらの中の任
意の一つ、或いは任意の複数の組み合わせで発生してい
てよい。
Here, the details of such a pair will be described, and the defect occurrence location and the OBIC
In order to specifically explain the relationship between the pn junctions where current is generated, the configuration will be described as an example with reference to FIGS. 7A and 7B. FIG.
FIG. 6A shows a case in which a chip 301 to be analyzed shown in FIG.
1 schematically shows a cross section of the element structure of the inverter circuit constituted by. In addition, the illustration of the structure part which has nothing to do with description is omitted. Also, four short-circuit locations are shown.
It does not mean that they are happening at the same time,
This is for describing the four cases, and may occur in any one of them or in any combination of a plurality of them.

【0090】まず、インバータ回路を構成する素子部分
を説明する。チップ基板はp型基板302を用いてい
る。pチャンネルMOS型トランジスタ(以下、PMO
Sとする)331は、n型拡散層で形成されたnウェル
303の中に形成されており、ソース及びドレインとな
るp+拡散領域304と、ゲート絶縁膜91及びゲート
電極3101で構成されている。nチャンネルMOS型
トランジスタ(以下、NMOSとする)332は、ソー
ス及びドレインとなるn+拡散領域305と,ゲート絶
縁膜92及びゲート電極3102で構成されている。
First, the elements constituting the inverter circuit will be described. As the chip substrate, a p-type substrate 302 is used. p-channel MOS transistor (hereinafter referred to as PMO
331 is formed in an n-well 303 formed of an n-type diffusion layer, and includes a p + diffusion region 304 serving as a source and a drain, a gate insulating film 91, and a gate electrode 3101. . The n-channel MOS transistor (hereinafter, referred to as NMOS) 332 includes an n + diffusion region 305 serving as a source and a drain, a gate insulating film 92, and a gate electrode 3102.

【0091】次に、インバータを構成するための結線に
ついて説明する。入力端子311はNMOS332及び
PMOS331双方のゲート電極に結線されている。出
力端子312は両トランジスタのドレイン電極に結線さ
れている。PMOS331のソースは図6の電源電位配
線1012へ、NMOS332のソースは図示されいな
い接地電位端子1032へと接続されている。p型基板
302は、図7の基板電位端子310から図6の配線1
022に接続されている。4つのリーク欠陥は、前述の
とおり4通りの場合を示している。その各々の場合につ
いて、回路基板401上でどの配線が対として選ばれる
と、そのリーク欠陥が検出できるかを説明する。
Next, connection for forming the inverter will be described. The input terminal 311 is connected to the gate electrodes of both the NMOS 332 and the PMOS 331. The output terminal 312 is connected to the drain electrodes of both transistors. The source of the PMOS 331 is connected to the power supply potential wiring 1012 in FIG. 6, and the source of the NMOS 332 is connected to the ground potential terminal 1032 (not shown). The p-type substrate 302 is connected from the substrate potential terminal 310 of FIG.
022. The four leak defects indicate four cases as described above. In each case, a description will be given as to which wire is selected as a pair on the circuit board 401 and the leak defect can be detected.

【0092】(場合1):リーク欠陥81はPMOS3
31のゲート電極3101と、nウェル303が短絡し
た場合、すなわちゲート絶縁膜91が短絡した場合であ
る。この場合に対となるのは、入力端子311が接続さ
れた配線(図6では示していない)と、基板電位端子3
10が接続された図6の配線1022、である。この場
合には、リーク欠陥が存在した場合に、nウェル303
とp型基板302の間のp−n接合1001がOBIC
電流の発生源となる。
(Case 1): Leak defect 81 is PMOS3
This is a case where the gate electrode 3101 and the n-well 303 are short-circuited, that is, a case where the gate insulating film 91 is short-circuited. In this case, the pair is composed of the wiring (not shown in FIG. 6) to which the input terminal 311 is connected and the substrate potential terminal 3
10 is connected to the wiring 1022 in FIG. In this case, if a leak defect exists, the n-well 303
Pn junction 1001 between the substrate and p-type substrate 302 is OBIC
It is a source of current.

【0093】(場合2):リーク欠陥82はPMOS3
31のソース電極と、nウェル303が短絡した場合で
ある。この場合対になるのは、PMOS331のソース
電極が接続された図6の電源配線1012と、基板電位
端子310接続された図6の配線1022、である。す
なわち、この場合が図6に示した場合に相当する。この
場合にも、リーク欠陥が存在した場合に、nウェル30
3とp型基板302の間のp−n接合1001がOBI
C電流の発生源となる。
(Case 2): Leak defect 82 is PMOS3
In this case, the source electrode 31 and the n-well 303 are short-circuited. In this case, a pair is the power supply wiring 1012 in FIG. 6 to which the source electrode of the PMOS 331 is connected, and the wiring 1022 in FIG. 6 to which the substrate potential terminal 310 is connected. That is, this case corresponds to the case shown in FIG. Also in this case, if a leak defect exists, the n-well 30
Pn junction 1001 between P.3 and p-type substrate 302 is OBI
A source of C current.

【0094】(場合3):リーク欠陥83はNMOS3
32のゲート電極3102と、n+型拡散領域305が
短絡した場合である。この場合対になるのは、入力端子
311が接続された配線(図6では示していない)と、
基板電位端子310が接続された図6の配線1022、
である。この場合には、リーク欠陥が存在した場合に、
n+拡散領域305とp型基板302の間のp−n接合
1003がOBIC電流の発生源となる。
(Case 3): Leak defect 83 is NMOS3
This is a case where the 32 gate electrode 3102 and the n + type diffusion region 305 are short-circuited. In this case, the pair consists of the wiring (not shown in FIG. 6) to which the input terminal 311 is connected,
The wiring 1022 of FIG. 6 to which the substrate potential terminal 310 is connected,
It is. In this case, if there is a leak defect,
The pn junction 1003 between the n + diffusion region 305 and the p-type substrate 302 is a source of the OBIC current.

【0095】(場合4):リーク欠陥84はゲート電極
3102とp型基板302が短絡した場合、すなわち、
ゲート絶縁膜92が短絡した場合を示している。この場
合対になるのは、入力端子311と同電位の配線(図6
では示していない)と、図示されていない接地電位端子
1032、である。この場合にも、リーク欠陥が存在し
た場合に、n+拡散領域305とp型基板302の間の
p−n接合1003がOBIC電流の発生源となる。
(Case 4): The leak defect 84 occurs when the gate electrode 3102 and the p-type substrate 302 are short-circuited, that is,
This shows a case where the gate insulating film 92 is short-circuited. In this case, a pair is connected to the wiring having the same potential as the input terminal 311 (FIG. 6).
(Not shown) and a ground potential terminal 1032 (not shown). Also in this case, when a leak defect exists, the pn junction 1003 between the n + diffusion region 305 and the p-type substrate 302 becomes a source of the OBIC current.

【0096】実際のCMOSデバイスではこのような基
本回路構成だけでなく、次の例でもあるようにn型ウェ
ルを電源電位に接続するなど、より複雑な接続をするこ
とも多いが、ここでは説明を簡単にするために、説明に
関係のある構造のみに限定して説明するが、レーザSQ
UIDの応用がここで言及した場合のみに限定される訳
ではない。
In an actual CMOS device, not only such a basic circuit configuration but also more complicated connection such as connecting an n-type well to a power supply potential as in the following example is often used. For the sake of simplicity, the description will be limited to only the structures relevant to the description, but the laser SQ
The application of the UID is not limited only to the case mentioned here.

【0097】次に、抵抗増大欠陥の場合を説明する。図
7(b)は、図6で示した解析対象であるチップ301
に抵抗増大欠陥が有る場合の例を説明するための図で、
CMOSで構成したインバータ回路の素子構造の断面を
模式的に示したものである。基本的な構成は図7(a)
の場合と同じなので、以下の説明に関係しない構造の名
称は省略してある。図7(a)の場合とは、nウェル3
03の中にn+拡散領域307が設けられている点のみ
が異なる。このn+拡散領域307は電源配線1012
へ接続されている。欠陥は、抵抗増大欠陥281,28
2を示している。この欠陥はn+拡散領域307の電極
から電源配線1012までの電気的経路中に存在する抵
抗増大欠陥なら全て該当する。この場合対になるのは、
図6の電源配線1012と、基板電位端子310が接続
された図6の配線1022、である。すなわち、この場
合が図6に示した場合に相当する。この場合は、抵抗増
大欠陥281,282が存在した場合には、n型ウェル
303とp型基板302の間のp−n接合1001にレ
ーザビームを照射したときに流れるOBIC電流が欠陥
がない場合に比べて大幅に減少する、或いは全く流れな
くなる。
Next, the case of a resistance increase defect will be described. FIG. 7B shows a chip 301 to be analyzed shown in FIG.
FIG. 7 is a diagram for explaining an example in which a resistance increase defect is present in
1 schematically shows a cross section of the element structure of an inverter circuit formed of CMOS. The basic configuration is shown in FIG.
Therefore, the names of structures that are not relevant to the following description are omitted. FIG. 7A shows that the n-well 3
The only difference is that an n + diffusion region 307 is provided in the substrate 03. This n + diffusion region 307 is
Connected to Defects are resistance increasing defects 281, 28
2 is shown. This defect corresponds to any resistance increasing defect existing in the electric path from the electrode of the n + diffusion region 307 to the power supply wiring 1012. In this case, the pair
The power supply wiring 1012 in FIG. 6 and the wiring 1022 in FIG. 6 to which the substrate potential terminal 310 is connected. That is, this case corresponds to the case shown in FIG. In this case, when the resistance increasing defects 281 and 282 are present, the OBIC current flowing when the laser beam is applied to the pn junction 1001 between the n-type well 303 and the p-type substrate 302 does not have the defect. It is greatly reduced or no longer flows at all.

【0098】本実施形態でも、図6に示すように、第1
の実施形態同様、2箇所の電流取り出し部203,20
4を設ける。電流取り出し部203,204の位置は、
次の要件を満たすような箇所を選ぶ。この選択は、場合
によっては試行錯誤で行う必要が有る。その理由は、上
述のように欠陥が存在する箇所や欠陥の種類により、対
が異なることと、その対となる配線が回路基板401上
のどこを通っているかの正確な情報がない場合もあるこ
とによる。正確な情報に基づいて選ぶ場合でも試行錯誤
で選択する場合でも、以下の要件を満たす必要が有る。
Also in this embodiment, as shown in FIG.
As in the embodiment, the two current extraction units 203 and 20 are provided.
4 is provided. The positions of the current extracting sections 203 and 204 are as follows.
Choose a location that meets the following requirements: This choice may need to be made by trial and error in some cases. The reason is that the pair differs depending on the location where the defect exists and the type of the defect as described above, and there is also a case where there is no accurate information on where the paired wiring passes on the circuit board 401. It depends. Whether you choose based on accurate information or by trial and error, you must meet the following requirements:

【0099】すなわち、電流取り出し部203,204
の間すなわちC1−C2間を銅線等の導電体により短絡
することで、電流経路を作ることと、短絡したことで、
観測すべき経路での磁束を弱めるような新たな磁束を発
生させないようにする必要が有る。これは、第1の実施
形態と同じである。第1の実施形態と異なる点は、磁束
を検出する箇所である。第1の実施形態同様、チップ内
の電流経路から発生する磁束を検出できる場合は、それ
でもよいが、電流経路中に回路基板401上の長い基板
配線が存在する場合は、そこで発生する磁束を検出する
ほうが、検出磁束が大きくなるため、感度的に有利であ
る。図6では、このような計測対象基板配線402とそ
こで発生する磁束11、その磁束を検出するSQUID
磁束計12を示した。もしも、事前に通常の電気的観測
で、解析対象であるチップの2端子間の電流電圧測定が
可能な場合には、p−n接合の特性がみられる対を選べ
ばOBIC電流が観測できることは、以上の説明から明
らかであろう。また、チップ内の電流経路から発生する
磁場を検出できる場合は、可能な限りのピンをショート
して試みるのも、速効性が期待できる方法である。
That is, the current extracting units 203 and 204
Between C1 and C2 with a conductor such as a copper wire
By creating a current path and by short-circuiting,
Generates a new magnetic flux that weakens the magnetic flux in the path to be observed
It is necessary not to let it live. This is the first implementation
Same as the form. The difference from the first embodiment is that the magnetic flux
Is the part where is detected. As in the first embodiment, in the chip
If the magnetic flux generated from the current path of
Or a long board on the circuit board 401 in the current path.
If wiring exists, detect the magnetic flux generated there
Is more advantageous in sensitivity because the detected magnetic flux becomes larger.
You. In FIG. 6, such a measurement target substrate wiring 402 and its
Magnetic flux 11 generated here, SQUID for detecting the magnetic flux
The magnetometer 12 is shown. If you make normal electrical observations in advance
The current / voltage measurement between the two terminals of the chip to be analyzed is
If possible, select pairs that exhibit pn junction characteristics.
It is clear from the above description that the OBIC current can be observed.
It will be clear. Also generated from the current path in the chip
If magnetic field can be detected, short the pins as much as possible.
It is also a method that can be expected to have immediate effect.

【0100】次に、第2の実施形態の動作について、図
8のフローチャートに従って、適宜図6,7,13,1
4も参照しながら説明する。ここでは、既に説明した事
項の詳細は適宜省略し、流れが理解できるようにする。
Next, the operation of the second embodiment will be described with reference to FIGS.
4 will be described. Here, details of the items already described are omitted as appropriate so that the flow can be understood.

【0101】まず、回路基板401上の電流取り出し部
203,204の間を、銅線等の図示されていない導電
体により短絡する。上述の通り、場合によっては、短絡
する配線を選択するのではなく、可能な限りの配線を短
絡するのが最も速効性がある。次に、電流経路に含まれ
る回路基板401上の基板配線で、直線部配線長が長
く、磁束が多く発生していそうな箇所で、検出器が接近
できる箇所を選び、SQUID磁束計12を固定する。
場合によっては、チップ301付近にSQUID磁束計
12を固定してもよい。次にレーザビーム2を照射し、
レーザビーム2の焦点をチップ301の表面側に合わせ
る。本実施形態のようにチップ301の裏面側が露出し
ている場合は、レーザビーム2はチップ301の裏面側
から照射し、焦点は表面側に合わせる。
First, the current extracting portions 203 and 204 on the circuit board 401 are short-circuited by a conductor (not shown) such as a copper wire. As described above, in some cases, it is most effective to short-circuit the wiring as much as possible instead of selecting the wiring to be short-circuited. Next, in the board wiring on the circuit board 401 included in the current path, select a place where the detector can be approached at a place where the linear portion wiring length is long and a lot of magnetic flux is likely to be generated, and fix the SQUID magnetometer 12. I do.
In some cases, the SQUID magnetometer 12 may be fixed near the chip 301. Next, the laser beam 2 is irradiated,
The laser beam 2 is focused on the surface of the chip 301. When the back side of the chip 301 is exposed as in this embodiment, the laser beam 2 is irradiated from the back side of the chip 301, and the focus is adjusted to the front side.

【0102】次にレーザビーム2を移動させてチップ3
01の走査を開始する。チップ301付近にSQUID
磁束計12を固定した場合は、回路基板全体を走査す
る。勿論、これが有効な場合は、チップの内部のみで形
成される電流経路が有効に働く場合もあることは言うま
でもない。レーザビームによるチップ301の走査と同
時に、磁束の検出ならびに、検出磁束の表示をはじめ
る。検出磁束で十分なS/Nが得られない場合は、変調
装置52でレーザビーム強度を変調し、ロックイン・ア
ンプ55で信号を増幅することにより、S/Nを大幅に
改善できることは第1の実施形態の場合と同じである。
検出磁束の表示位置は、チップ301上のレーザビーム
照射位置に対応しており、レーザビームの反射光をフォ
トダイオードで検出し、像として表示したもの(レーザ
走査像)と対応をとることにより、OBIC電流発生位
置が分かることも前述のとおりである。OBIC電流発
生位置を見やすくするためには、本発明による像とレー
ザ走査像とを重ね合わせて表示すればよいことも既に述
べたとおりである。
Next, the laser beam 2 is moved to
The scanning of 01 is started. SQUID near chip 301
When the magnetometer 12 is fixed, the entire circuit board is scanned. Of course, when this is effective, it goes without saying that the current path formed only inside the chip may work effectively. At the same time as scanning of the chip 301 by the laser beam, detection of magnetic flux and display of the detected magnetic flux are started. When a sufficient S / N cannot be obtained by the detected magnetic flux, the first point is that the S / N can be greatly improved by modulating the laser beam intensity with the modulator 52 and amplifying the signal with the lock-in amplifier 55. This is the same as in the embodiment.
The display position of the detected magnetic flux corresponds to the irradiation position of the laser beam on the chip 301, and the reflected light of the laser beam is detected by a photodiode, and the display position is displayed as an image (laser scan image). As described above, the position where the OBIC current is generated is known. As described above, in order to make it easy to see the OBIC current generation position, the image according to the present invention and the laser scanning image may be superimposed and displayed.

【0103】OBIC電流発生位置をチップ単位で認識
することで、不良チップの検出ができ、チップの交換に
役立つ情報が得られる。これにより、ボード全体を廃棄
する場合に比べて大幅なコストダウンにつながる場合が
有る。また、資源の有効活用という観点からは、明らか
に有効である。また、チップの内部の詳細位置を認識す
ることで、不良・故障解析ができ、チップメーカの製造
工程や設計の改善につながる情報が得られる。場合によ
っては、実装方法の問題も見つかり、実装工程の改善に
つながる。
By recognizing the OBIC current generation position on a chip-by-chip basis, a defective chip can be detected, and information useful for chip replacement can be obtained. This may lead to a significant cost reduction compared to the case where the entire board is discarded. It is clearly effective from the viewpoint of effective utilization of resources. Further, by recognizing the detailed position inside the chip, failure / failure analysis can be performed, and information leading to improvement in the manufacturing process and design of the chip maker can be obtained. In some cases, problems with the mounting method are also found, leading to an improvement in the mounting process.

【0104】本発明による像とレーザ走査像の空間分解
能は、レーザビームのビーム径程度であるのは前述のと
おりである。レーザビームのビーム径を、レーザ光の波
長と使用している対物レンズの開口数で決まる回折限界
ぎりぎりまで上げることは、技術的に難しくないことも
既に述べた。この実施例では、裏面から観測するため
に、前述の場合と波長が異なる。例えば、波長1064
nmのYAGレーザを用いた場合、対物レンズの開口数
が0.80であると、回折限界は約810nmである。
この程度の精度でOBIC電流発生源を特定できる。
As described above, the spatial resolution of the image and the laser scanning image according to the present invention is about the same as the diameter of the laser beam. It has already been mentioned that it is not technically difficult to increase the beam diameter of the laser beam to the limit of the diffraction limit determined by the wavelength of the laser beam and the numerical aperture of the objective lens used. In this embodiment, the wavelength is different from that in the above-described case because observation is made from the back surface. For example, the wavelength 1064
When a numerical aperture of the objective lens is 0.80, the diffraction limit is about 810 nm when using a YAG laser of nm.
The OBIC current source can be specified with such an accuracy.

【0105】欠陥の有無と、OBIC電流発生の有無の
関係は、前述のとおり、必ずしも単純でない。このた
め、第1の実施形態同様、事前に取得してある良品での
走査レーザSQUID像、或いは正常状態での走査レー
ザSQUID像、あるいはそれらを元に定めた規格と比
較することにより、欠陥の場所が識別できる。比較を容
易にするのためにはフローの最後に示したように差像を
生成するとよい。
As described above, the relationship between the presence / absence of a defect and the presence / absence of OBIC current generation is not always simple. For this reason, as in the first embodiment, by comparing the scanning laser SQUID image of a non-defective product acquired in advance, the scanning laser SQUID image in a normal state, or a standard determined based on them, the defect The location can be identified. To facilitate comparison, a difference image may be generated as shown at the end of the flow.

【0106】次に、本発明の第3の実施形態について図
面を参照して詳細に説明する。
Next, a third embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

【0107】第3の実施形態は、TEGを用いてチップ
上の欠陥を検出する場合の形態である。TEGを用いれ
ば、構成の設定が自由にできるため、本実施形態は実に
多様である。ここでは、その中の代表的な例を示すが、
本発明はこれらの例だけに限定されるものでないことは
いうまでもない。
The third embodiment is an embodiment in which a defect on a chip is detected using TEG. If the TEG is used, the configuration can be set freely, so that the present embodiment is quite diverse. Here, a typical example is shown.
It goes without saying that the invention is not limited to these examples only.

【0108】図9は本発明の第3の実施形態の主要構成
を模式的に示す図で、(a)は全体平面図、(b)は
(a)のP部の拡大平面図である。図10,11は、図
9の中の解析対象TEGブロックの、構成の例を説明す
るための図である。
FIGS. 9A and 9B are diagrams schematically showing a main structure of a third embodiment of the present invention, wherein FIG. 9A is an overall plan view, and FIG. 9B is an enlarged plan view of a portion P in FIG. FIGS. 10 and 11 are diagrams for explaining an example of the configuration of the TEG block to be analyzed in FIG.

【0109】まず、全体の構成について、図9を参照し
て説明する。途中で必要に応じて、図10,11を適宜
参照し、解析対象TEGブロックの構成例を説明する。
解析対象TEGブロック6041〜6045が、チップ
601上に、複数のボンディングパッド602全体の周
囲を囲むように配置されている。レーザビーム2はチッ
プ表面側からでも、裏面側からでも入射できる。裏面側
から入射しSQUID磁束計12を表面側に配置したほ
うが、電流経路とSQUID磁束計12を接近させるこ
とができ、検出磁束が大きくなるという点では有利であ
るが、この場合は波長の長いレーザビームを使う必要が
有り、空間分解能の点では不利である。
First, the overall configuration will be described with reference to FIG. A configuration example of the TEG block to be analyzed will be described with reference to FIGS. 10 and 11 as needed on the way.
The TEG blocks 6041 to 6045 to be analyzed are arranged on the chip 601 so as to surround the entire periphery of the plurality of bonding pads 602. The laser beam 2 can be incident from the front side or the back side of the chip. Arranging the SQUID magnetometer 12 on the front side with the light incident from the back side is advantageous in that the current path and the SQUID magnetometer 12 can be made closer and the detected magnetic flux increases, but in this case, the wavelength is longer. It is necessary to use a laser beam, which is disadvantageous in terms of spatial resolution.

【0110】本実施形態では第1、第2の実施形態で場
合によっては必要となった電流取り出し部は不要であ
る。すなわち、解析対象TEGブロックの両端を接続す
る作り込み電流径路用配線603が、ボンディングパッ
ドの周囲を一周するように予め作り込んである。このよ
うに解析対象TEGブロックの両端を配線のみで接続す
る替わりに、容量と抵抗を解析対象TEGブロックと直
列に接続した回路を形成してもよい。以下の説明では、
配線のみでp−n接合間を接続する電流経路を形成する
場合を例にとって説明するが、本発明の範囲がそこに限
定される訳ではない。この電流経路は、解析対象TEG
ブロック毎に作る。他の解析対象TEGブロックの横を
迂回するように通るが、配線の幅は加工精度からくる最
小線幅でよいので、場所をとることはない。この様子を
図9(b)に示す。解析対象TEGブロック6043の
両端を作り込み電流経路用配線6033で接続してい
る。他の作り込み電流経路用配線6031、6032、
6034、6035は解析対象TEGブロック6043
を迂回している。尚、作り込み電流経路用配線603で
作り込み電流経路用配線6031〜6035の全体を指
すものとする。この電流経路から発生する磁束11は、
チップ周辺のどこでも発生しているため、SQUID磁
束計12はその近傍のどこに配置してもよい。
In the present embodiment, the current extracting portion, which is required in some cases in the first and second embodiments, is unnecessary. That is, the built-in current path wiring 603 connecting both ends of the TEG block to be analyzed is formed in advance so as to make a circuit around the bonding pad. Instead of connecting both ends of the TEG block to be analyzed only by wiring, a circuit in which the capacitance and the resistance are connected in series with the TEG block to be analyzed may be formed. In the following description,
A case where a current path connecting between pn junctions is formed only by wiring will be described as an example, but the scope of the present invention is not limited thereto. This current path is the TEG to be analyzed.
Make each block. Although it passes so as to bypass the side of the other TEG block to be analyzed, the wiring does not take up space since the width of the wiring may be the minimum line width derived from the processing accuracy. This situation is shown in FIG. Both ends of the TEG block 6043 to be analyzed are formed and connected by a current path wiring 6033. Other built-in current path wirings 6031, 6032,
6034 and 6035 are TEG blocks 6043 to be analyzed
Is bypassing. Note that the built-in current path wiring 603 indicates the whole of the built-in current path wirings 6031 to 6035. The magnetic flux 11 generated from this current path is
Since it occurs everywhere around the chip, the SQUID magnetometer 12 may be placed anywhere near it.

【0111】次に、解析対象TEGブロックの構成例を
図10、11を参照しながら説明する。図10はリーク
欠陥を検出するために設けられたTEGブロックの構成
を説明するための図で、(a)は平面図、(b)は
(a)のX−X’線に沿った断面図である。また、図1
1は断線欠陥を検出するために設けられたTEGブロッ
クの構成を説明するための図で、(a)は平面図、
(b)は(a)Y−Y’線に沿った断面図である。尚、
説明と関係のない構造は省いてある。
Next, an example of the configuration of the TEG block to be analyzed will be described with reference to FIGS. 10A and 10B are diagrams for explaining the configuration of a TEG block provided for detecting a leak defect, where FIG. 10A is a plan view, and FIG. 10B is a cross-sectional view taken along line XX ′ of FIG. It is. FIG.
1 is a diagram for explaining the configuration of a TEG block provided for detecting a disconnection defect, (a) is a plan view,
(B) is a sectional view taken along line (A) YY '. still,
Structures not relevant to the description have been omitted.

【0112】まず、リーク欠陥の場合について、図10
を参照しながら説明する。p型基板302にフィールド
酸化膜350、n型ウェル303を構成し、n型ウェル
303の中にpチャンネルMOSトランジスタのゲート
電極3103までが形成された構造になっている。ゲー
ト絶縁膜93は、n型ウェル303上面の全面に有る。
その中央をゲート電極3103が走り、作り込み電流経
路用配線6031の一端に接続されている。p型基板3
02と導通をとる目的で形成されたp+拡散領域306
は、p+拡散領域取り出し電極3066により、電流経
路用配線6031の他の端に接続されている。このゲー
ト電極3103とp+拡散領域取り出し電極3066と
を接続する電流経路用配線6031は、図9も併せみる
と分かるとおり、ボンディングパッド602とチップ辺
端部の間でチップを一周している。図10に示したリー
ク欠陥85が、ゲート電極3103とn型ウェル303
を短絡したような場合のみ、n型ウェル303とp型基
板302の間のp−n接合1005を介した電流経路が
構成され、p−n接合1005にレーザビームを照射し
た際にOBIC電流が流れる。これにより、リーク欠陥
85の検出が可能となる。
First, in the case of a leak defect, FIG.
This will be described with reference to FIG. A field oxide film 350 and an n-type well 303 are formed on a p-type substrate 302, and a structure is formed in the n-type well 303 up to a gate electrode 3103 of a p-channel MOS transistor. The gate insulating film 93 is on the entire upper surface of the n-type well 303.
A gate electrode 3103 runs in the center, and is connected to one end of a built-in current path wiring 6031. p-type substrate 3
P + diffusion region 306 formed for the purpose of establishing electrical continuity with H.02
Is connected to the other end of the current path wiring 6031 by a p + diffusion region extraction electrode 3066. The current path wiring 6031 that connects the gate electrode 3103 and the p + diffusion region extraction electrode 3066 makes a circuit around the chip between the bonding pad 602 and the edge of the chip as can be seen from FIG. The leak defect 85 shown in FIG.
Is short-circuited, a current path is formed between the n-type well 303 and the p-type substrate 302 via the pn junction 1005. When the pn junction 1005 is irradiated with a laser beam, the OBIC current is reduced. Flows. As a result, the leak defect 85 can be detected.

【0113】次に、抵抗増大欠陥の場合について、図1
1を参照しながら説明する。抵抗増大欠陥を検出するた
めに設けられたTEGブロック6042の検査対象内部
配線701は、p+拡散領域取り出し電極3066と、
n+拡散領域取り出し電極3077とで、p−n接合1
283の両端と接続されている。これにより、検査対象
内部配線701がp−n接合1283の両端を短絡す
る。また、この検査対象内部配線701と並列にチップ
の周縁を一周する作り込み電流経路用配線6032がp
−n接合1283の両端に接続してある(図9(a)も
参照)。このような構成をとることにより、抵抗増大欠
陥283が存在したときに、レーザビーム照射により、
p−n接合1283で発生するOBIC電流が、作り込
み電流経路用配線6032に沿って流れ、それにより発
生する磁束が、SQUID磁束計12(図9(a))で
検出される。抵抗増大欠陥283が存在しない場合に
は、このようなOBIC電流は、抵抗の小さい検査対象
内部配線701に主に流れ、比較的抵抗の大きい作り込
み電流経路用配線6032に流れる電流はごく微小であ
る。抵抗増大欠陥283が存在すると作り込み電流経路
用配線6032に流れる電流が増大するため、欠陥の存
在の有無によって検出される磁束が大きく異なり、抵抗
増大欠陥の存在の有無が特定できる。
Next, in the case of a resistance increase defect, FIG.
1 will be described. The inspection target internal wiring 701 of the TEG block 6042 provided for detecting the resistance increase defect includes a p + diffusion region extraction electrode 3066,
pn junction 1 with n + diffusion region extraction electrode 3077
283 is connected to both ends. As a result, the inspection target internal wiring 701 short-circuits both ends of the pn junction 1283. Also, the built-in current path wiring 6032 that goes around the periphery of the chip in parallel with the inspection target internal wiring 701 is p
It is connected to both ends of an -n junction 1283 (see also FIG. 9A). With such a configuration, when the resistance increasing defect 283 exists, the laser beam irradiation allows
The OBIC current generated at the pn junction 1283 flows along the built-in current path wiring 6032, and the magnetic flux generated thereby is detected by the SQUID magnetometer 12 (FIG. 9A). When the resistance increase defect 283 does not exist, such an OBIC current mainly flows through the inspection target internal wiring 701 having a low resistance, and the current flowing through the built-in current path wiring 6032 having a relatively high resistance is extremely small. is there. When the resistance increase defect 283 is present, the current flowing through the built-in current path wiring 6032 increases, so that the detected magnetic flux greatly differs depending on the presence or absence of the defect, and the presence or absence of the resistance increase defect can be specified.

【0114】次に、第3の実施形態の動作について、図
12のフローチャートに従って、適宜図9,10,11
も参照しながら説明する。ここでは、既に説明した事項
の詳細は適宜省略し、流れが理解できるようにする。
Next, the operation of the third embodiment will be described with reference to FIGS.
This will be described with reference to FIG. Here, details of the items already described are omitted as appropriate so that the flow can be understood.

【0115】まず、チップ601上の、作り込み電流経
路用配線603上で、SQUID磁束計12を図示され
ていない第2固定手段により固定する。SQUID磁束
計12を固定する位置は検出磁束が最大となる位置を選
ぶ。この位置は大雑把には、チップ面とSQUID磁束
計の磁束検出面の距離hだけ、配線603と直角方向に
ずらした位置である。正確な位置は、例えば、図11に
示した検査対象配線701の抵抗増大欠陥283に相当
する個所をFIBで断線させたサンプルを用いて実測に
より決めればよい。
First, the SQUID magnetometer 12 is fixed on the built-in current path wiring 603 on the chip 601 by the second fixing means (not shown). As the position where the SQUID magnetometer 12 is fixed, a position where the detected magnetic flux is maximum is selected. This position is a position shifted in a direction perpendicular to the wiring 603 by a distance h between the chip surface and the magnetic flux detection surface of the SQUID magnetometer. The exact position may be determined by actual measurement using, for example, a sample in which a portion corresponding to the resistance increase defect 283 of the inspection target wiring 701 shown in FIG.

【0116】次にレーザビーム2を照射し、レーザビー
ムの焦点をチップ601の表面に合わせる。本実施形態
のように、チップ601の裏面側からでも表面側からで
も照射可能な場合は、レーザビーム2はチップ601の
裏面側から照射し、焦点をチップ表面に合わせたほう
が、検出磁束が強くなるという点では有利である。一
方、空間分解能の点からは、レーザビーム2の波長が短
くできる表面からの照射が有利である。
Next, a laser beam 2 is irradiated to focus the laser beam on the surface of the chip 601. When the laser beam 2 can be irradiated from the back side or the front side of the chip 601 as in the present embodiment, the detected magnetic flux is stronger when the laser beam 2 is irradiated from the back side of the chip 601 and the focus is set on the chip surface. It is advantageous in that it becomes. On the other hand, from the point of spatial resolution, irradiation from the surface where the wavelength of the laser beam 2 can be shortened is advantageous.

【0117】次にレーザビーム2による走査を開始す
る。チップ601を移動させてもよいが、その場合に
は、SQUID磁束計12とチップ601の相対位置は
固定しておく必要が有り、一般的には、レーザビーム2
を移動させるほうが容易に実施できる。ただし、走査範
囲が広い場合には、レーザビーム2の移動は容易でない
ため、チップ601側を移動させるほうが容易に実現で
きる場合も有る。レーザビーム2によるチップ601の
相対的な走査は、レーザビーム2を移動させるかチップ
601を移動させるかに関わりなく、いずれの場合も、
解析対象TEGブロック部のみを走査すればよいため、
第1、第2の実施形態に比べ効率的である。レーザビー
ム2による走査と同時に、磁束の検出ならびに、検出磁
束の表示をはじめる。検出磁束で十分なS/Nが得られ
ない場合は、図14のように変調装置52でレーザビー
ム2を変調し、ロックイン・アンプ55で信号を増幅す
ることで、S/Nを大幅に改善できることは第1、第2
の実施形態の場合と同じである。
Next, the scanning by the laser beam 2 is started. The tip 601 may be moved, but in that case, the relative position between the SQUID magnetometer 12 and the tip 601 needs to be fixed, and in general, the laser beam 2
Is easier to implement. However, when the scanning range is wide, the movement of the laser beam 2 is not easy, and in some cases, it is easier to move the chip 601 side. The relative scanning of the chip 601 by the laser beam 2 is independent of whether the laser beam 2 is moved or the chip 601 is moved.
Since only the TEG block to be analyzed needs to be scanned,
It is more efficient than the first and second embodiments. At the same time as the scanning by the laser beam 2, the detection of the magnetic flux and the display of the detected magnetic flux are started. When a sufficient S / N cannot be obtained with the detected magnetic flux, the laser beam 2 is modulated by the modulator 52 and the signal is amplified by the lock-in amplifier 55 as shown in FIG. The first and second things that can be improved
This is the same as in the embodiment.

【0118】検出磁束の表示位置は、チップ601上の
レーザビーム照射位置に対応しており、レーザビームの
反射光をフォトダイオードで検出し、像として表示した
もの(レーザ走査像)と対応をとることにより、OBI
C電流発生位置が分かることも第1、第2の実施形態の
場合と同じである。
The display position of the detected magnetic flux corresponds to the irradiation position of the laser beam on the chip 601. The display position corresponds to the image displayed by detecting the reflected light of the laser beam with a photodiode (laser scan image). OBI
The fact that the C current generation position is known is the same as in the first and second embodiments.

【0119】OBIC電流発生位置を見やすくするため
には、本発明による走査レーザSQUID像とレーザ走
査像とを重ね合わせて表示すればよいことも第1、第2
の実施形態の場合と同じである。TEGブロック毎にそ
の故障のモードやメカニズムを限定した構成にしておけ
ば、OBIC電流発生ブロックをTEGブロック単位で
認識することで、不良のモードやメカニズムに関する情
報が、物理解析せずとも得られる。また、チップ単位や
ウェハ単位の結果を統計的に解析することで、最終工程
まで製造せずとも、そのロットやウェハに対する有効な
情報が得られる。本発明による像とレーザ走査像の空間
分解能は、第1及び第2の実施形態の説明で述べたので
省略する。
In order to make it easy to see the OBIC current generation position, the first and second scanning laser SQUID images and the laser scanning image according to the present invention may be displayed in a superimposed manner.
This is the same as in the embodiment. If the failure mode and mechanism are limited for each TEG block, information on the failure mode and mechanism can be obtained without performing physical analysis by recognizing the OBIC current generation block in TEG block units. In addition, by statistically analyzing the results for each chip or wafer, effective information on the lot or wafer can be obtained without manufacturing up to the final process. The spatial resolution of the image and the laser scan image according to the present invention has been described in the first and second embodiments, and will not be described.

【0120】事前に取得してある良品での走査レーザS
QUID像、或いは正常状態での走査レーザSQUID
像と比較することにより、有効な情報が得られる点につ
いても、第1及び第2の実施形態の説明で述べた内容と
同じであるので、詳細は省略する。ただし、本実施形態
の場合は、正常な状態或いは良品の走査レーザSQUI
D像と比較する必要はほとんどないように、TEGを設
計できる点で有利である。
The scanning laser S of a good product obtained in advance
QUID image or scanning laser SQUID in normal state
The point that effective information can be obtained by comparing with an image is the same as the content described in the description of the first and second embodiments, and therefore, the details are omitted. However, in the case of this embodiment, the scanning laser SQUI in a normal state or a non-defective product
This is advantageous in that the TEG can be designed so that it hardly needs to be compared with the D image.

【0121】[0121]

【発明の効果】以上説明したとおり、本発明によれば、
断線を含む抵抗増大や短絡を含むリークといった不良・
故障を引き起こす電気的に活性な欠陥が、ボンディング
パッドの形成を待つことなく、非破壊且つ非接触で検出
できるので、半導体チップ製造前工程の途中の段階で、
電気的に活性な欠陥に対して、完全非接触且つ非破壊で
検査ができ、製品の歩留まり及び信頼性に関する、適切
な処置が可能となるという効果が得られる。
As described above, according to the present invention,
Defects such as increased resistance including disconnection and leakage including short circuit
An electrically active defect causing a failure can be detected in a non-destructive and non-contact manner without waiting for the formation of a bonding pad.
An electrically active defect can be inspected in a completely non-contact and non-destructive manner, and an effect is obtained that an appropriate action can be taken with respect to product yield and reliability.

【0122】また、ボンディングパッド形成後の場合
は、チップ上を金箔で覆うか銀ペーストを塗る、あるい
は全ピンを半田などで短絡したソケットに装着するなど
の簡単な準備をすることにより、電気的接続の組み合わ
せを考慮することなく、非破壊且つ非接触で欠陥が検出
できるので、前工程終了後の形態においては、従来法よ
り効率的な検査が可能となるという効果も得られる。
After the bonding pads are formed, electrical preparation is made by covering the chip with gold foil, applying silver paste, or mounting all pins in sockets short-circuited with solder or the like. Since defects can be detected in a non-destructive and non-contact manner without considering a combination of connections, an effect of enabling a more efficient inspection than in the conventional method can be obtained in the embodiment after the end of the previous process.

【0123】更に、実装した回路基板上の他のデバイス
や部品に影響を与えることも、影響を受けることもな
く、対象チップの欠陥のみを、非破壊且つ非接触で検出
できるので、チップ実装後の形態においても、従来法よ
り効率的な検査が可能となるという効果が得られる。
Further, it is possible to detect only the defect of the target chip in a non-destructive and non-contact manner without affecting or affecting other devices and components on the mounted circuit board. Also in the embodiment, the effect that the inspection can be performed more efficiently than the conventional method can be obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の非破壊検査方法の基本構成を説明する
ための模式的な図で、(a)はゲート酸化膜のリーク欠
陥検出の場合、(b)は抵抗増大欠陥検出の場合の図で
ある。
FIGS. 1A and 1B are schematic diagrams for explaining a basic configuration of a nondestructive inspection method according to the present invention. FIG. 1A shows a case of detecting a leak defect of a gate oxide film, and FIG. FIG.

【図2】本発明の非破壊検査方法の基本構成を説明する
ための模式的な図で、(a)はゲート酸化膜のリーク欠
陥検出の場合、(b)は抵抗増大欠陥検出の場合の図で
ある。
FIGS. 2A and 2B are schematic diagrams for explaining a basic configuration of a nondestructive inspection method according to the present invention, in which FIG. FIG.

【図3】本発明の第1の実施形態を説明するための模式
的な図で、(a)はウェハ全体、(b)はゲート酸化膜
のリーク欠陥関連の場合の詳細、(c)は抵抗増大欠陥
関連の場合の詳細をそれぞれ示す断面図である。
FIGS. 3A and 3B are schematic diagrams for explaining the first embodiment of the present invention, in which FIG. 3A is the entire wafer, FIG. It is sectional drawing which shows the detail in the case of a resistance increase defect, respectively.

【図4】本発明の第1の実施形態を説明するための模式
的な斜視図である。
FIG. 4 is a schematic perspective view for explaining the first embodiment of the present invention.

【図5】本発明の第1の実施形態の動作を説明するため
のフローチャートである。
FIG. 5 is a flowchart for explaining the operation of the first embodiment of the present invention.

【図6】本発明の第2の実施形態を説明するための模式
的な図である。
FIG. 6 is a schematic diagram for explaining a second embodiment of the present invention.

【図7】本発明の第2の実施形態における解析対象チッ
プの欠陥発生箇所の例を説明するための模式的な図で、
(a)はリーク欠陥の例であり、(b)は抵抗増大欠陥
の例である。
FIG. 7 is a schematic diagram for explaining an example of a defect occurrence location of a chip to be analyzed according to the second embodiment of the present invention;
(A) is an example of a leak defect, and (b) is an example of a resistance increase defect.

【図8】本発明の第2の実施形態の動作を説明するため
のフローチャートである。
FIG. 8 is a flowchart for explaining the operation of the second exemplary embodiment of the present invention.

【図9】本発明の第3の実施形態を説明するための模式
的な図で、(a)は全体平面図であり、(b)は(a)
のP部を拡大した平面図である。
FIGS. 9A and 9B are schematic views for explaining a third embodiment of the present invention, wherein FIG. 9A is an overall plan view, and FIG.
FIG. 4 is an enlarged plan view of a P portion of FIG.

【図10】解析対象TEGブロックの例を説明するため
の模式的な図で、(a)は平面図、(b)は(a)のX
−X’線に沿った断面図である。
FIGS. 10A and 10B are schematic diagrams for explaining an example of a TEG block to be analyzed, where FIG. 10A is a plan view and FIG.
It is sectional drawing which followed the -X 'line.

【図11】解析対象TEGブロックの例を説明するため
の模式的な図で、(a)は平面図、(b)は(a)のY
−Y’線に沿った断面図である。
FIGS. 11A and 11B are schematic diagrams for explaining an example of a TEG block to be analyzed, where FIG. 11A is a plan view and FIG. 11B is Y in FIG.
It is sectional drawing which followed the -Y 'line.

【図12】本発明の第3の実施形態の動作を説明するた
めのフローチャートである。
FIG. 12 is a flowchart for explaining the operation of the third embodiment of the present invention.

【図13】本発明の非破壊検査装置の一例の構成ブロッ
ク図である。
FIG. 13 is a configuration block diagram of an example of the nondestructive inspection device of the present invention.

【図14】本発明の非破壊検査装置の一例の構成ブロッ
ク図である。
FIG. 14 is a configuration block diagram of an example of the nondestructive inspection device of the present invention.

【図15】第1の従来技術を説明するための図である。FIG. 15 is a diagram illustrating a first related art.

【図16】第1の従来技術でp−n接合の欠陥検出原理
を説明するための図である。
FIG. 16 is a diagram for explaining the principle of detecting a defect of a pn junction in the first conventional technique.

【図17】第1の従来技術で配線の断線検出原理を説明
するための図である。
FIG. 17 is a diagram for explaining a principle of detecting disconnection of a wiring according to the first conventional technique.

【図18】第1の従来技術で配線の断線検出原理を説明
するための図である。
FIG. 18 is a diagram for explaining a principle of detecting disconnection of a wiring according to the first conventional technique.

【図19】第2の従来技術を説明するための図である。FIG. 19 is a diagram for explaining a second related art.

【図20】半導体チップの製造工程途中でのp−n接合
部近傍の断面を模式的に示す図で、(a),(b)はそ
れぞれ第1層配線金属膜を堆積した段階と第2層配線金
属膜を堆積した段階、(c)第1層配線金属膜をパタン
ニングした段階、での断面図である。
FIGS. 20A and 20B are cross-sectional views schematically showing the vicinity of a pn junction in the middle of a semiconductor chip manufacturing process. FIGS. It is sectional drawing at the stage of depositing the layer wiring metal film, and at the stage of (c) patterning the first layer wiring metal film.

【図21】OBIC電流が流れる経路中の抵抗値に対す
るOBIC電流値の依存性を示すグラフの一例である。
FIG. 21 is an example of a graph showing the dependence of the OBIC current value on the resistance value in the path through which the OBIC current flows.

【図22】全ピン解放状態での走査レーザSQUID像
の例で、(a)が不良品の像、(b)が良品の像である。
FIGS. 22A and 22B are examples of a scanning laser SQUID image in a state where all pins are released, where FIG. 22A is an image of a defective product and FIG.

【図23】全ピン短絡状態での走査レーザSQUID像
の例で、(a)が不良品の像、(b)が良品の像である。
FIG. 23 is an example of a scanning laser SQUID image in a state where all pins are short-circuited, where (a) is an image of a defective product and (b) is an image of a good product.

【図24】工程途中から抜き取った形態で断線が検出で
きた例で、(a)が断線前、(b)が断線後の走査レーザSQ
UID像である。
24A and 24B are examples in which a disconnection can be detected in a state where the laser beam is removed from the middle of the process. FIG.
It is a UID image.

【図25】図24の走査レーザSQUID像に対応した
個所の断面を模式的に示す図で、(a)が断線前、
(b)が断線後の断面図である。
25 is a diagram schematically showing a cross section of a portion corresponding to the scanning laser SQUID image in FIG. 24, where (a) shows a state before disconnection,
(B) is a sectional view after disconnection.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1,715,716,717 p−n接合 2,21,22 レーザビーム 3 電子 4 正孔 5 電源 6,261,263 OBIC電流 7 電流計 8,81,82,83,84,85,86 リーク欠
陥 9 絶縁膜 10 絶縁膜上の電極 11 磁束 12 SQUID磁束計 15 配線 18 再結合を促進する欠陥 28,281,282,283,284,285,28
6 抵抗増大欠陥 50 非破壊検査装置 51 レーザ光源 52 変調装置 53 光学系 55 ロックイン・アンプ 56 制御装置 57 記憶装置 58 表示装置 61 微動ユニット 91,92,93 ゲート絶縁膜 100 ウェハ 101 最上層全面付着導電性薄膜 102 ウェハ基板部 103 欠陥とp−n接合の有る箇所 111 電極材料膜 151 配線用薄膜 200 生ウェハ 201,202,203,204 電流取り出し部 210 第1層Al配線膜 212 第2層Al配線膜 221 コンタクト部金属膜 223 1−2層間接続孔充填金属 230,302 p型基板 231 p型拡散領域 233,241 n型拡散領域 243 基板コンタクト部 244,246 n型拡散領域コンタクト部 245 p型拡散領域コンタクト部 301,601 チップ 303 n型ウェル 304,306 p+拡散領域 305,307 n+拡散領域 310 基板電位端子 311 入力端子 312 出力端子 331 PMOS 332 NMOS 350 フィールド酸化膜 401 回路基板 402 計測対象基板配線 501 解析対象外のデバイス 600 導電体 602 ボンディングパッド 603,6031〜6035 作り込み電流経路用配
線 604,6041〜6045 解析対象TEGブロッ
ク 660 容量 670 抵抗 701 検査対象内部配線 1001,1003,1005,1283 p−n接
合 1012 電源配線 1022 チップ基板と同電位の配線 1032 接地電位端子 3066 p+拡散領域取り出し電極 3077 n+拡散領域取り出し電極 3101,3102,3103 ゲート電極
1,715,716,717 p-n junction 2,21,22 laser beam 3 electron 4 hole 5 power supply 6,261,263 OBIC current 7 ammeter 8,81,82,83,84,85,86 leak defect Reference Signs List 9 insulating film 10 electrode on insulating film 11 magnetic flux 12 SQUID magnetometer 15 wiring 18 defect promoting recombination 28, 281, 282, 283, 284, 285, 28
6 Resistance increase defect 50 Non-destructive inspection device 51 Laser light source 52 Modulator 53 Optical system 55 Lock-in amplifier 56 Control device 57 Storage device 58 Display device 61 Fine movement unit 91, 92, 93 Gate insulating film 100 Wafer 101 Adhesion to the entire uppermost layer Conductive thin film 102 Wafer substrate 103 Location where defect and pn junction exist 111 Electrode material film 151 Thin film for wiring 200 Raw wafer 201, 202, 203, 204 Current take-out unit 210 First layer Al wiring film 212 Second layer Al Wiring film 221 Contact part metal film 223 1-2 Interlayer connection hole filling metal 230,302 P-type substrate 231 P-type diffusion region 233,241 N-type diffusion region 243 Substrate contact portion 244,246 N-type diffusion region contact portion 245 p-type Diffusion area contact part 301,601 chip 03 n-type well 304, 306 p + diffusion region 305, 307 n + diffusion region 310 substrate potential terminal 311 input terminal 312 output terminal 331 PMOS 332 NMOS 350 field oxide film 401 circuit substrate 402 measurement substrate wiring 501 device not analyzed 600 conduction Body 602 Bonding pad 603, 6031 to 6035 Wiring for built-in current path 604, 6041 to 6045 TEG block to be analyzed 660 Capacity 670 Resistance 701 Internal wiring to be inspected 1001, 1003, 1005, 1283 pn junction 1012 Power supply wiring 1022 Chip substrate 1032 Ground potential terminal 3066 p + Diffusion region extraction electrode 3077 n + Diffusion region extraction electrode 3101, 3102, 3103 Gate electrode

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) G01R 31/302 G01R 33/02 K 4M106 33/02 33/035 ZAA 33/035 ZAA 31/28 L Fターム(参考) 2G014 AA02 AA03 AB59 AC19 2G017 AA04 AD32 BA00 2G053 AA11 AB01 AB14 BA00 CA10 CB29 DA01 DB19 2G060 AA09 AE01 AF01 AF20 EA07 EB09 KA16 2G132 AD15 AF14 AF16 AK07 AL12 4M106 AA01 AA02 AA07 AB06 AB12 BA01 BA05 BA14 CA16 CA17 DH11 DH32 DJ20 ──────────────────────────────────────────────────の Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat ゛ (Reference) G01R 31/302 G01R 33/02 K 4M106 33/02 33/035 ZAA 33/035 ZAA 31/28 L F term (Ref.)

Claims (35)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 波長が300nm以上、且つ1200n
m以下の範囲内にあるレーザ光を発生させ、所定のビー
ム径に集光したレーザビームを生成する第1ステップ
と、検査対象である製造工程途中のウェハ状態及び実装
状態を含む少なくとも基板中にp−n接合が形成された
半導体チップの前記p−n接合及びその近傍に前記レー
ザビームが照射されたときにOBIC(Optical Beam I
nduced Current)現象により発生するOBIC電流を流
すための電流経路を所定の電気的接続手段により構成す
る第2ステップと、前記レーザビームを照射しながら前
記半導体チップの所定領域を走査する第3ステップと、
この第3ステップで走査する各照射点において前記レー
ザビームにより発生する前記OBIC電流が誘起する磁
束を磁束検出手段により検出する第4ステップと、この
第4ステップで検出した前記磁束に基づいて前記半導体
チップの当該照射点を含む前記電流経路における断線欠
陥を含む抵抗増大欠陥又は短絡欠陥を含むリーク欠陥の
有無を判定する第5ステップと、を含むことを特徴とす
る、インラインモニタ、良・不良チップ選別、不良解
析、故障解析を含む、非破壊検査方法。
1. A wavelength of 300 nm or more and 1200 n
The first step of generating a laser beam within a range of m or less and generating a laser beam condensed to a predetermined beam diameter, and at least in a substrate including a wafer state and a mounting state during a manufacturing process to be inspected. When the laser beam is applied to the pn junction and the vicinity thereof of the semiconductor chip on which the pn junction is formed, an OBIC (Optical Beam I)
a second step in which a current path for passing an OBIC current generated by a nduced current phenomenon is formed by predetermined electrical connection means; and a third step in which a predetermined area of the semiconductor chip is scanned while irradiating the laser beam. ,
A fourth step of detecting, by a magnetic flux detecting means, a magnetic flux induced by the OBIC current generated by the laser beam at each irradiation point scanned in the third step, and the semiconductor based on the magnetic flux detected in the fourth step. A fifth step of determining the presence or absence of a leak defect including a disconnection defect or a short-circuit defect in the current path including the irradiation point of the chip. Non-destructive inspection methods, including selection, failure analysis, and failure analysis.
【請求項2】 前記電流経路が、寄生容量や浮遊容量を
含む容量Cと寄生抵抗を含む抵抗RからなるCR遅延回
路を含む請求項1記載の非破壊検査方法。
2. The nondestructive inspection method according to claim 1, wherein the current path includes a CR delay circuit including a capacitance C including a parasitic capacitance or a stray capacitance and a resistor R including a parasitic resistance.
【請求項3】 前記第2ステップにおいて、前記電気的
接続手段が、基板中にp−n接合を形成している拡散層
領域に少なくとも1個所コンタクト孔を開口した前記半
導体チップ内に作り込まれている、寄生的なものも含
む、電流経路、特にその基板の上面側全体に付着した導
電膜、である請求項1記載の非破壊検査方法。
3. In the second step, the electrical connection means is formed in the semiconductor chip having at least one contact hole opened in a diffusion layer region forming a pn junction in the substrate. 2. The non-destructive inspection method according to claim 1, wherein the conductive path is a conductive film attached to the entire upper surface side of the substrate, including a parasitic one.
【請求項4】 正常品あるいは正常状態では前記OBI
C電流に対する電流経路が構成されない前記照射点で、
前記第4ステップで検出した前記磁束が予め定めた規格
値以上のとき前記第5ステップで前記照射点を含む前記
電流経路中に短絡欠陥を含むリーク欠陥が有ると判定す
る請求項1乃至3いずれか1項に記載の非破壊検査方
法。
4. An OBI in a normal product or a normal state.
At the irradiation point where a current path for the C current is not configured,
4. The method according to claim 1, wherein when the magnetic flux detected in the fourth step is equal to or larger than a predetermined standard value, the fifth step determines that there is a leak defect including a short-circuit defect in the current path including the irradiation point. 2. The nondestructive inspection method according to claim 1.
【請求項5】 正常品あるいは正常状態で前記OBIC
電流に対する電流経路が構成される前記照射点で、前記
第4ステップで検出した前記磁束が予め定めた規格値未
満のとき、前記第5ステップで前記照射点を含む前記電
流経路中に断線欠陥を含む抵抗増大欠陥が有ると判定す
る請求項1乃至3いずれか1項に記載の非破壊検査方
法。
5. The OBIC in a normal product or in a normal state.
At the irradiation point where the current path for the current is formed, when the magnetic flux detected in the fourth step is less than a predetermined standard value, a disconnection defect is present in the current path including the irradiation point in the fifth step. The non-destructive inspection method according to any one of claims 1 to 3, wherein it is determined that there is an increased resistance defect.
【請求項6】 レーザビームが最も絞られた照射点と、
前記磁束を検出する前記磁束検出手段との相対的位置関
係を固定したまま、前記レーザビームが前記半導体チッ
プを走査するステップを更に含む請求項1乃至5いずれ
か1項に記載の非破壊検査方法。
6. An irradiation point where the laser beam is most focused,
The nondestructive inspection method according to any one of claims 1 to 5, further comprising a step of scanning the semiconductor chip with the laser beam while keeping a relative positional relationship with the magnetic flux detection means for detecting the magnetic flux. .
【請求項7】 レーザビームと半導体チップを相対的に
固定したまま、前記磁束検出手段を半導体チップに対し
て相対的に走査するステップを更に含む請求項1乃至5
いずれか1項に記載の非破壊検査方法。
7. The method according to claim 1, further comprising the step of scanning said magnetic flux detecting means relative to the semiconductor chip while keeping the laser beam and the semiconductor chip relatively fixed.
The nondestructive inspection method according to claim 1.
【請求項8】 半導体チップのp−n接合が形成されて
いる基板の上面側全体に付着した導電膜に設けた第1端
部と、前記基板の前記上面に対向する下面側に設けた第
2端部を前記OBIC電流取り出し部として、前記第1
端部と前記第2端部との間を所定の前記接続手段により
接続した請求項1,2,4又は5いずれか1項に記載の
非破壊検査方法。
8. A first end portion provided on a conductive film adhered to the entire upper surface side of the substrate on which the pn junction of the semiconductor chip is formed, and a first end portion provided on the lower surface side facing the upper surface of the substrate. 2 ends as the OBIC current extraction portion,
The nondestructive inspection method according to any one of claims 1, 2, 4, and 5, wherein an end and the second end are connected by the predetermined connection means.
【請求項9】 前記第2端部が、前記基板の平面形状の
中心点を通りこの中心点と前記第1端部とを結ぶ直線に
直交する領域分割直線で2分される前記第1端部を含ま
ない領域に設けられた請求項8に記載の非破壊検査方
法。
9. The first end, wherein the second end is bisected by a region dividing straight line that passes through a center point of the planar shape of the substrate and that is orthogonal to a straight line connecting the center point and the first end. The non-destructive inspection method according to claim 8, wherein the non-destructive inspection method is provided in a region not including a part.
【請求項10】 前記半導体チップの基板の上面側全体
に付着した導電膜が、製造工程途中で付着した膜である
請求項3又は8記載の非破壊検査方法。
10. The nondestructive inspection method according to claim 3, wherein the conductive film adhered to the entire upper surface side of the substrate of the semiconductor chip is a film adhered during a manufacturing process.
【請求項11】 検査対象の前記半導体チップはウェハ
状態であり、前記OBIC電流の前記電流経路が前記半
導体チップ中とプローバとを含み構成される請求項1,
2,4又は5いずれか1項に記載の非破壊検査方法。
11. The semiconductor chip to be inspected is in a wafer state, and the current path of the OBIC current includes the inside of the semiconductor chip and a prober.
The nondestructive inspection method according to any one of 2, 4, and 5.
【請求項12】 検査対象の前記半導体チップはそのボ
ンディングパッド又はバンプがチップ外部取り出しリー
ドと接続され、チップの表面側又は裏面側の少なくとも
一方が露出された状態であり、前記OBIC電流の前記
電流経路が前記半導体チップ中とパッケージのリードを
含み構成される請求項1,2,4又は5いずれか1項に
記載の非破壊検査方法。
12. The semiconductor chip to be inspected has bonding pads or bumps connected to leads outside the chip, and at least one of a front surface side and a back surface side of the chip is exposed. 6. The non-destructive inspection method according to claim 1, wherein a path includes the semiconductor chip and a lead of a package.
【請求項13】 検査対象の前記半導体チップは単独で
又は他のデバイスと共に回路基板上に実装された状態で
あり、前記OBIC電流の前記電流経路が前記半導体チ
ップ中単独で形成されるか、前期半導体チップと前記回
路基板上とを含み構成される請求項1,2,4又は5い
ずれか1項に記載の非破壊検査方法。
13. The semiconductor chip to be inspected is mounted alone or together with another device on a circuit board, and the current path of the OBIC current is formed alone in the semiconductor chip, or The nondestructive inspection method according to claim 1, wherein the nondestructive inspection method includes a semiconductor chip and the circuit board.
【請求項14】 前記電流経路は、前記回路基板上の2
箇所を所定の接続手段で短絡することにより、その発生
する磁束ができる限り互いに打ち消しあわないようにし
た請求項13記載の非破壊検査方法。
14. The circuit according to claim 1, wherein the current path is provided on the circuit board.
14. The nondestructive inspection method according to claim 13, wherein the generated magnetic fluxes are prevented from canceling each other as much as possible by short-circuiting the portions with predetermined connecting means.
【請求項15】 前記回路基板上の前記電流経路の中
で、その発生する磁束ができる限り互いに打ち消しあわ
ない場所に前記磁束検出手段の位置を固定して、検査対
象の前記半導体チップを前記レーザビームで走査するよ
うにした請求項13又は14記載の非破壊検査方法。
15. The semiconductor chip to be inspected is fixed by fixing the position of the magnetic flux detecting means at a position in the current path on the circuit board where magnetic fluxes generated do not cancel each other as much as possible. The nondestructive inspection method according to claim 13, wherein scanning is performed with a beam.
【請求項16】 検査対象の前記半導体チップが、当該
半導体チップ内に被検査領域及び前記電流経路を全て含
む請求1,2,4又は5いずれか1項に記載の非破壊検
査方法。
16. The nondestructive inspection method according to claim 1, wherein the semiconductor chip to be inspected includes all the region to be inspected and the current path in the semiconductor chip.
【請求項17】 検査対象である半導体チップがボンデ
ィングパッドを備え、前記電流経路が前記ボンディング
パッドと当該半導体チップの辺端部との間で当該半導体
チップを一周していることを特徴とする請求項1,2,
4又は5いずれか1項に記載の非破壊検査方法。
17. The semiconductor chip to be inspected has a bonding pad, and the current path goes around the semiconductor chip between the bonding pad and an edge of the semiconductor chip. Terms 1, 2,
The nondestructive inspection method according to any one of items 4 and 5.
【請求項18】 前記磁束検出手段が超伝導量子干渉素
子により構成された請求項1乃至17いずれか1項に記
載の非破壊検査方法。
18. The nondestructive inspection method according to claim 1, wherein said magnetic flux detecting means is constituted by a superconducting quantum interference device.
【請求項19】 前記超伝導量子干渉素子が、高温超伝
導タイプのDC超伝導量子干渉素子である請求項18記
載の非破壊検査方法。
19. The nondestructive inspection method according to claim 18, wherein the superconducting quantum interference device is a high-temperature superconducting type DC superconducting quantum interference device.
【請求項20】 第4ステップで検出した各照射点の磁
束に対応した輝度情報或いは色情報を生成して前記各照
射点の座標情報と共に記憶手段に記憶する第7ステップ
と、前記輝度情報或いは色情報に基づき前記各照射点に
対応させて前記半導体チップの所定領域を画像表示する
第8ステップを更に含む請求項1乃至19いずれか1項
に記載の非破壊検査方法。
20. A seventh step of generating luminance information or color information corresponding to the magnetic flux of each irradiation point detected in the fourth step and storing the luminance information or color information in the storage means together with the coordinate information of each irradiation point; 20. The non-destructive inspection method according to claim 1, further comprising an eighth step of displaying an image of a predetermined area of the semiconductor chip corresponding to each of the irradiation points based on color information.
【請求項21】 検査対象であるウェハ状態及び実装状
態を含む第1半導体チップ及び第2半導体チップの各々
について、波長が300nm以上、且つ1200nm以
下の範囲内にあるレーザ光を発生させ、所定のビーム径
に集光したレーザビームを生成する第1ステップと、前
記レーザビームが検査対象である当該半導体チップの基
板中に形成されたp−n接合及びその近傍に照射された
ときにOBIC(Optical Beam Induced Current)現象
により発生するOBIC電流を流すための電流経路を所
定の接続手段により準備する第2ステップと、前記レー
ザビームを照射しながら前記当該半導体チップの所定領
域を走査する第3ステップと、この第3ステップで走査
する各照射点において前記レーザビームにより発生する
前記OBIC電流が誘起する磁束を磁束検出手段により
検出する第4ステップと、この第4ステップで検出した
前記磁束に基づいて前記半導体チップの当該照射点を含
む前記電流経路における断線欠陥を含む抵抗増大欠陥又
は短絡欠陥を含むリーク欠陥の有無を判定する第5ステ
ップと、前記各照射点の磁束に基づいて輝度情報或いは
色情報に変換し、生成して前記各照射点の座標情報と共
に記憶手段に記憶する第7ステップとを施した後、それ
ぞれがこの第7ステップで記憶した前記輝度情報又は色
情報と前記照射点の座標情報を含む前記第1半導体チッ
プの第1画像情報と第2半導体チップの第2画像情報と
から差像情報を生成し記憶する第9ステップと、前記差
像情報を表示する第10ステップと、を含むことを特徴
とする非破壊検査方法。
21. For each of a first semiconductor chip and a second semiconductor chip including a wafer state and a mounting state to be inspected, a laser beam having a wavelength within a range of 300 nm or more and 1200 nm or less is generated. A first step of generating a laser beam focused to a beam diameter, and OBIC (Optical) when the laser beam is applied to a pn junction formed in a substrate of the semiconductor chip to be inspected and its vicinity. A second step of preparing a current path for flowing an OBIC current generated by a beam induced current phenomenon by a predetermined connection unit, and a third step of scanning a predetermined area of the semiconductor chip while irradiating the laser beam. The OBIC current generated by the laser beam is induced at each irradiation point scanned in the third step. A fourth step of detecting the bundle by the magnetic flux detection means; and a resistance increase defect or a short-circuit defect including a disconnection defect in the current path including the irradiation point of the semiconductor chip based on the magnetic flux detected in the fourth step. A fifth step of determining the presence or absence of a leak defect, and a seventh step of converting the information into luminance information or color information based on the magnetic flux of each of the irradiation points, generating the information, and storing the generated information together with the coordinate information of each of the irradiation points in a storage unit After performing the above, the first image information of the first semiconductor chip and the second image information of the second semiconductor chip including the luminance information or color information and the coordinate information of the irradiation point, respectively, stored in the seventh step. A non-destructive inspection method, comprising: a ninth step of generating and storing difference image information from the image data; and a tenth step of displaying the difference image information.
【請求項22】 前記第1半導体チップと前記第2半導
体チップとは、少なくとも一方は良品である異なるチッ
プで且つ同一構成であり、更に前記レーザビームを照射
しながら走査する各々の前記所定領域も同一構成である
請求項21記載の非破壊検査方法。
22. At least one of the first semiconductor chip and the second semiconductor chip is a different chip that is a non-defective product and has the same configuration. Further, each of the predetermined regions to be scanned while irradiating the laser beam is also provided. The nondestructive inspection method according to claim 21, which has the same configuration.
【請求項23】 前記第1半導体チップと前記第2半導
体チップとは、同一チップで且つ前記レーザビームを照
射しながら走査する前記所定領域も同一であって、前記
所定領域の電気的状態が、一方は正常状態であり、他方
は被検査状態である請求項21記載の非破壊検査方法。
23. The first semiconductor chip and the second semiconductor chip are the same chip and have the same predetermined region that scans while irradiating the laser beam, and the electrical state of the predetermined region is 22. The nondestructive inspection method according to claim 21, wherein one is in a normal state and the other is in an inspected state.
【請求項24】 少なくとも第3ステップ以前に変調信
号によりレーザビームの強度を変調する第6ステップを
更に含む請求項1乃至23いずれか1項に記載の非破壊
検査方法。
24. The nondestructive inspection method according to claim 1, further comprising a sixth step of modulating the intensity of the laser beam with the modulation signal at least before the third step.
【請求項25】 波長が300nm以上、且つ1200
nm以下の範囲内にあるレーザ光を発生させる光源と、
前記レーザ光を集光して所定のビーム径のレーザビーム
を生成するレーザビーム生成手段と、このレーザビーム
を照射しながら検査対象であるウェハ状態及び実装状態
を含む半導体チップの所定領域を走査するレーザビーム
走査手段と、前記レーザビームが前記半導体チップの基
板中に形成されたp−n接合及びその近傍に照射された
ときにOBIC(Optical Beam Induced Current)現象
により発生するOBIC電流が誘起する磁束を検出する
磁束検出手段と、を少なくとも備えることを特徴とする
非破壊検査装置。
25. A wavelength of 300 nm or more and 1200
a light source for generating laser light in the range of
A laser beam generating means for condensing the laser beam to generate a laser beam having a predetermined beam diameter, and scanning a predetermined area of a semiconductor chip including a wafer state and a mounting state to be inspected while irradiating the laser beam A laser beam scanning unit, and a magnetic flux induced by an OBIC (Optical Beam Induced Current) phenomenon when the laser beam is applied to a pn junction formed in the substrate of the semiconductor chip and its vicinity. A non-destructive inspection device, comprising:
【請求項26】 前記レーザビームが最も絞られた照射
点と、磁束を検出する前記磁束検出手段との相対的位置
関係を固定する第1固定手段を更に備え、前記照射点と
前記磁束検出手段との相対的位置関係を固定したまま、
前記レーザビームが前記半導体チップの所定領域を走査
するようにした請求項25記載の非破壊検査装置。
26. The apparatus further comprising first fixing means for fixing a relative positional relationship between an irradiation point where the laser beam is most narrowed and the magnetic flux detecting means for detecting magnetic flux, wherein the irradiation point and the magnetic flux detecting means are fixed. With the relative positional relationship with
26. The nondestructive inspection device according to claim 25, wherein the laser beam scans a predetermined area of the semiconductor chip.
【請求項27】 前記磁束検出手段の位置を前記回路基
板上の前記電流経路のうち、その発生する磁束ができる
限り互いに打ち消しあわない最適検出位置に固定する第
2固定手段を更に備え、前記磁束検出手段の位置を前記
回路基板上の前記最適検出位置に固定したまま、検査対
象の前記半導体チップの所定領域を前記レーザビームで
走査するようにした請求項25記載の非破壊検査装置。
27. The apparatus according to claim 27, further comprising a second fixing unit for fixing a position of the magnetic flux detecting unit to an optimum detecting position in the current path on the circuit board, where generated magnetic fluxes cancel each other as much as possible. 26. The nondestructive inspection apparatus according to claim 25, wherein a predetermined area of the semiconductor chip to be inspected is scanned with the laser beam while a position of the detection means is fixed at the optimum detection position on the circuit board.
【請求項28】 前記磁束検出手段が、超伝導量子干渉
素子により構成された請求項25乃至27いずれか1項
に記載の非破壊検査装置。
28. The nondestructive inspection apparatus according to claim 25, wherein said magnetic flux detecting means is constituted by a superconducting quantum interference device.
【請求項29】 前記超伝導量子干渉素子が、高温超伝
導タイプのDC超伝導量子干渉素子である請求項28記
載の非破壊検査装置。
29. The nondestructive inspection device according to claim 28, wherein the superconducting quantum interference device is a high-temperature superconducting type DC superconducting quantum interference device.
【請求項30】 前記磁束検出手段で検出した各照射点
の磁束に基づいて、この磁束に対応する輝度情報或いは
色情報を生成し、前記各照射点の座標情報と共に記憶す
る記憶手段と、前記輝度情報或いは色情報に基づき前記
各照射点に対応させて前記半導体チップの所定領域を画
像表示する画像表示手段と、をさらに含む請求項25乃
至29いずれか1項に記載の非破壊検査装置。
30. A storage unit that generates luminance information or color information corresponding to the magnetic flux based on the magnetic flux of each irradiation point detected by the magnetic flux detection unit, and stores the luminance information or the color information together with the coordinate information of each irradiation point. 30. The non-destructive inspection apparatus according to claim 25, further comprising: image display means for displaying an image of a predetermined area of the semiconductor chip in correspondence with each of the irradiation points based on luminance information or color information.
【請求項31】 記憶手段が、半導体チップの所定領域
の各照射点の磁束に対応する輝度情報或いは色情報と、
前記各照射点の座標情報と、を少なくとも含む画像情報
であって、少なくとも前記所定領域が一致する複数の前
記画像情報を有し、この複数の画像情報間で差像情報を
生成する差像生成手段を更に含む請求項30記載の非破
壊検査装置。
31. A storage means, comprising: luminance information or color information corresponding to a magnetic flux at each irradiation point in a predetermined region of a semiconductor chip;
Image information including at least the coordinate information of each of the irradiation points, the image information including at least a plurality of pieces of the image information in which the predetermined regions coincide with each other, and generating difference image information among the plurality of pieces of image information. 31. The non-destructive inspection device according to claim 30, further comprising means.
【請求項32】 OBIC電流の電流経路中に、浮遊容
量を含む容量及び寄生抵抗を含む抵抗を備えた被検査構
造を有することを特徴とする半導体チップ。
32. A semiconductor chip having a structure to be inspected having a capacitance including a stray capacitance and a resistance including a parasitic resistance in a current path of an OBIC current.
【請求項33】 被検査部及びOBIC電流の電流経路
を含む被検査構造を全て内部に備えていることを特徴と
する半導体チップ。
33. A semiconductor chip having a structure to be tested including a portion to be tested and a current path of an OBIC current therein.
【請求項34】 前記OBIC電流の前記電流経路中に
CR遅延回路を更に有する請求項33に記載の半導体チ
ップ。
34. The semiconductor chip according to claim 33, further comprising a CR delay circuit in the current path of the OBIC current.
【請求項35】 ボンディングパッドを備えたチップで
あって、前記OBIC電流の前記電流経路が前記チップ
上の全ての前記ボンディングパッドの外側を一周してい
る請求項32乃至34いずれか1項に記載の半導体チッ
プ。
35. A chip provided with bonding pads, wherein the current path of the OBIC current goes around all the bonding pads on the chip. Semiconductor chip.
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