(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に第ｎ層目配線を形成し、その上の絶縁層に、前記第ｎ層目配線と第ｎ＋１層目配線とを接続する回路用ビアと、前記第ｎ層目配線に接続され、前記第ｎ＋１層目配線と接続されない検査用ビアとをそれぞれ少なくとも１つ以上形成したのち、第ｎ＋１層目配線を形成するために少なくとも第ｎ層目配線が存在する領域よりも広い領域に第ｎ＋１層目配線用導電膜を形成し、前記第ｎ層目配線、前記回路用ビア、前記第ｎ＋１層目配線用導電膜および前記検査用ビアにて閉ループを形成してなる製造途中の半導体集積回路に、
ビームを照射し、
前記ビームの照射により前記半導体集積回路中に熱起電力電流が生じて誘起される磁場の強度を検出し、
検出した磁場の強度により前記半導体集積回路の欠陥を検査することを特徴とする非破壊検査方法。
【請求項２】
基板上に第ｎ層目配線を形成し、その上の絶縁層に、前記第ｎ層目配線に接続され、第ｎ＋１層目配線と接続されない検査用ビアを少なくとも２つ以上形成したのち、前記第ｎ＋１層目配線を形成するために少なくとも第ｎ層目配線が存在する領域よりも広い領域に第ｎ＋１層目配線用導電膜を形成し、前記第ｎ層目配線、前記第ｎ＋１層目配線用導電膜および少なくとも２つの前記検査用ビアにて閉ループを形成してなる製造途中の半導体集積回路に、
ビームを照射し、
前記ビームの照射により前記半導体集積回路中に熱起電力電流が生じて誘起される磁場の強度を検出し、
検出した磁場の強度により前記半導体集積回路の欠陥を検査することを特徴とする非破壊検査方法。
【請求項３】
前記第ｎ層目配線は、その両端が、基板上に形成された拡散層に接続された配線であることを特徴とする請求項２に記載の非破壊検査方法。
【請求項４】
前記検査用ビアを、前記第ｎ層目配線の端部に接続することを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の非破壊検査方法。
【請求項５】
前記第ｎ＋１層目配線用導電膜を、全面に設けることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の非破壊検査方法。
【請求項６】
前記ビームは、レーザビームであることを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれかに記載の非破壊検査方法。
【請求項７】
前記レーザビームの光の波長が、１２００ｎｍより長いことを特徴とする請求項６のいずれかに記載の非破壊検査方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体集積回路およびその非破壊検査方法に関し、特に、半導体集積回路の電気的に活性な欠陥を検出する非破壊検査方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の非破壊検査技術は、例えば「熱起電力を利用したＯＢＩＣ解析技術」（日本学術振興会荷電粒子ビームの工業への応用第１３２委員会第１３２回研究会資料、ｐｐ．２２１−２２６、１９９５年１１月３０日発行）に示されているように、半導体デバイスの不良解析・故障解析の一環として、配線系の欠陥個所を非破壊的に検出するために用いられている。
【０００３】
図１１は、従来の非破壊検査装置の一例を示す構成図である。
この非破壊検査装置を用いてチップを検査するには、レーザ発生器１で発生し光学系２で細く絞ったレーザビーム３を、半導体デバイスチップ４の被観測領域上で走査する。走査は、制御・画像処理系１０６の制御のもとで光学系２により偏向することによって行う。
そして、その際に発生した電流をボンデイングパッド１４−１にプロービングしたプローバ１１５−１により取り出す。この電流を電流変化検出器１３１により検知し、制御・画像処理系１０６の制御により像表示装置７上に、電流値の変化を走査位置と対応した輝度変化として像表示する。この像を走査電流変化像と呼ぶ。
【０００４】
図１１は、発生した電流が閉回路で流れるように、電流変化検出器１３１に接続されているボンデイングパッド１４−１とは異なるボンディングパッド１４−７にプローバ１１５−２をプロービングし、プローバ１１５−２を接地した場合の構成例である。
【０００５】
次に、動作を説明する。
制御・画像処理系１０６の制御により、レーザ発生器１で発生し光学系２で細く絞ったレーザービーム３を、半導体デバイスチップ４の被観察領域上で走査する。走査に対応して、例えば電流変化検出器１３１に流れ込む電流は明るく、それとは逆方向の電流は暗くすることにより、像表示装置７上に走査電流変化像を輝度表示する。この際明暗ともに階調をつけて表示する。
【０００６】
ボイドやシリコンの析出などにより熱伝導が悪くなっている部分などの欠陥のある付近にレーザビームが照射されると、その瞬間に熱起電力が発生して電流が流れる。欠陥のない部分を照射している場合には、熱起電力は発生せず、電流は流れない。従って、像表示装置７上には、欠陥が存在する付近にのみ明暗のコントラストが付いた像（走査電流変化像という）が表示される。
この走査電流変化像を得る際、同時に、あるいは相前後してレーザビームの走査に対応した光学的反射像である走査レーザ顕微鏡像を撮影する。
その後、走査電流変化像と走査レーザ顕微鏡像とを一般的な画像処理の技術によって合成し、２つの像を重ね合わせた像を得る。この合成像より、走査電流変化像で明暗のコントラストが得られた場所が明確に認識でき、欠陥個所を特定することができる。この技術による欠陥位置の検出位置精度は、サブミクロンのオーダである。
【０００７】
このようにして非破壊的に検出した欠陥の種類や発生原因を明確に知るには、通常、欠陥個所を集束イオンビーム法や電子顕微鏡法等を用いて物理的に破壊解析する。逆に言えばこの種の従来技術で欠陥の存在個所をサブミクロンの位置精度で明確に確認することにより、サブミクロン以下の微小欠陥の物理的解析を効率よく実施することが可能になる。
このように従来技術は、故障解析・不良解析の一連の解析手順の中で重要な位置づけにある。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の走査電流変化像を用いて行うチップの非破壊検査には、次のような問題がある。
第１の問題は、検査の対象である半導体デバイスチップは、そ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を行うことができないという点である。
従来技術では、レーザビームを照射して生じる電流変化を検出するために、検査装置と半導体デバイスチップとを必ず電気的に接続する必要があり、したがって、半導体デバイスチップ上にはボンディングパッドが形成されていなければならない。
【０００９】
本発明は、このような問題を解決するためになされたもので、その目的は、単に非破壊であるだけでなく非接触でもある検査方法を提供することにより、ボンディングパッド形成以前の半導体製造工程中で、検査が可能なようにすることである。
また、欠陥のある付近にビームが照射された場合に発生する熱起電力により生じた電流が流れる時間を長くして、磁場の検出を容易にすることにより、コストの削減、半導体デバイスの生産性向上および信頼性向上に寄与することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明の非破壊検査方法は、基板上に第ｎ層目配線を形成し、その上の絶縁層に、前記第ｎ層目配線と第ｎ＋１層目配線とを接続する回路用ビアと、前記第ｎ層目配線に接続され、前記第ｎ＋１層目配線と接続されないが第ｎ＋１層目配線用導電膜形成時には第ｎ＋１層目配線用導電膜と接続されている検査用ビアとを少なくとも１つ以上形成したのち、第ｎ＋１層目配線を形成するために少なくとも第ｎ層目配線が存在する領域よりも広い領域に前記第ｎ＋１層目配線用導電膜を形成してなる製造途中の半導体集積回路に、ビームを照射し、前記ビームの照射により前記半導体集積回路中に熱起電力電流が生じて誘起される磁場の強度を検出し、検出した磁場の強度により前記半導体集積回路の欠陥を検査することを特徴とする。
【００１２】
本発明者は、非破壊検査装置および非破壊検査方法に関する特許（特願平１０−２７２７８８）をすでに出願している。
この特許の明細書に記載されている非破壊検査方法は、レーザビームの照射により半導体デバイスチップ中に熱起電力電流が生じて誘起される磁場の強度を検出し、検出した前記磁場の強度により前記半導体デバイスチップの欠陥の有無を検査するとともに、欠陥の存在する個所を検出することを特徴とする。
この非破壊検査方法では、レーザビームが半導体デバイスチップ上の欠陥箇所に照射され欠陥箇所が加熱されると、熱起電力によって過渡的に電流が流れ、その結果、磁場が形成される。この磁場の強度を検出することで半導体デバイスチップに含まれる欠陥を検出することができる。
【００１３】
すなわち、この非破壊検査方法では、従来のように熱起電力により生じた電流を直接計測するのではなく、その電流によって誘起された磁場を計測するので、電流変化検出器を半導体デバイスチップに接続する必要がなく、従来必要であったボンディングパッドに対する電流変化検出器の接続作業は不要となり、検査に要する作業工数およびコストを大幅に削減できる。
【００１４】
また、ボンディングパッドが半導体デバイスチップに形成される前の段階において、半導体デバイスチップの欠陥検出が可能となるため、半導体製造工程のボンディングパッド完成以前のより上流での検査が可能となり、従来に比べて半導体製造工程のより上流段階、すなわち、より付加価値が小さい段階で検査結果のフィードバックを行うことができる。
【００１５】
図１は、この非破壊検査方法において用いられる非破壊検査装置の一例を示す構成図である。
図１に示す非破壊装置を用いて図８に示す製造途中の半導体デバイスチップの欠陥の検査をするには、レーザ発生器１で発生し光学系２で細く絞ったレーザビーム３を、製造途中の半導体デバイスチップ４０の裏面側（基板側）４０ｂから照射し、表面側４０ｆ付近の配線部に集光し、製造途中の半導体デバイスチップ４０を走査する。
なお、レーザ照射部すなわち熱起電力発生部と磁場検出器５は近いほうが感度は良いので、一般的には、レーザビーム３を走査するのではなく、レーザ照射部と磁場検出器５の相対位置を固定し、半導体デバイスチップ４０を走査した方が感度は良い。
【００１６】
図８において、符号３１は、シリコン基板を示し、符号３２は、絶縁層を示している。このシリコン基板３１上には、コンタクト部３３が設けられ、第１層目配線（第ｎ層目配線）３４と接続されている。第１層目配線３４上には、回路用ビア３５が設けられ、第１層目配線３４と電気的に接続されている。
【００１７】
図９および図１０は、製造途中の半導体デバイスチップの他を示した断面図である。
図９に示した製造途中の半導体デバイスチップは、図８に示した製造途中の半導体デバイスチップ４０上に、さらに第２層目配線用金属膜（第ｎ＋１層目配線用導電膜）３６を全面に付けた状態であり、図１０に示した製造途中の半導体デバイスチップは、さらに工程が進んで第２層目配線３７の形成がなされた状態である。
【００１８】
図８〜図１０に示す製造途中の半導体デバイスチップには、熱起電力発生欠陥部４１が存在し、熱起電力発生欠陥部４１にレーザビーム３が照射されると、レーザビーム３の照射加熱に起因して誘起される熱起電力電流が発生する。この熱起電力電流により、図８〜図１０において、矢印で示される電流経路６１で流れる過渡的な電流が開回路で流れ、その結果、磁場が発生する。
【００１９】
そして、この熱起電力電流により発生する磁場を、図１に示す磁場検出器５で検出する。磁場検出器５によって検出された磁場は、制御・画像処理系１０６によりレーザの走査位置と対応させて画像表示装置７に輝度表示することで、磁場の分布を示す走査磁場像が得られる。
この走査磁場像を得ると同時にあるいは相前後して、レーザビーム３の走査あるいは半導体デバイスチップの走査に対応した光学的反射像である走査レーザ顕微鏡像を得る。
走査磁場像と走査レーザ顕微鏡像を取得後、ふたつの像を通常の画像処理機能で重ね合わせた像を得ることにより、走査磁場像で明暗のコントラストが得られた場所が走査レーザ顕微鏡像上で明確に認識され、熱起電力電流の発生原因となった欠陥の存在位置が同定できる。
【００２０】
しかしながら、この非破壊検査方法には、膨大なコストがかかるという欠点がある。その理由は、この非破壊検査方法では、レーザビーム３の照射加熱に起因して誘起される熱起電力電流が、開回路でしか流れないため、電流が流れる時間が比較的短い場合があり、その場合には、応答速度の速い磁場検出器、すなわち高額の磁場検出器が必要であるためである。
【００２１】
本発明は、この非破壊検査方法の欠点である多大なコストを削減することができる非破壊検査方法である。
【００２２】
すなわち、本発明の非破壊検査方法によれば、非破壊検査に伴う熱起電力により生じた電流を、第ｎ層目配線と回路用ビアと検査用ビアと第ｎ＋１層目配線用導電膜とからなる閉回路電流として流すことができるため、電流の流れる時間が開回路電流の場合に比べて長くなる場合がある。また、第ｎ層目配線を流れる電流の経路は比較的幅が狭く、その電流により誘起される磁場も第ｎ層目配線に沿って局在することになり、第ｎ＋１層目配線用導電膜を流れる電流の経路は比較的広い範囲に分布し、その電流により誘起される磁場も広い範囲に広がることになる。第ｎ層目配線を流れる電流と第ｎ＋１層目配線用導電膜を流れる電流から発生する磁場は、向きとしてはおおよそ互いに打ち消す向きとなるが、上述のように磁場の分布領域が異なるため、それほど打ち消し合うことはない。
【００２３】
このように、熱起電力により生じた電流を閉回路電流として流すことができることにより、電流の減衰時間を長くすることができる場合があることと、閉回路を流れる電流が作る磁場が互いにそれほど打ち消し合わないことにより、強い磁場となり、磁場の検出が容易となる場合が増す。したがって、半導体デバイスの生産性向上および信頼性向上に寄与するとともに、応答速度の遅い磁場検出器すなわちコストの比較的安い磁場検出器でも熱起電力電流誘起磁場を検出できる場合が増え、検査に要するコストを削減できる。
そして、このような閉回路を可能な限り多く作り込むことにより、半導体デバイスチップの欠陥を検出できる可能性を高めることができる。
【００２４】
さらに、上記の非破壊検査方法では、閉回路を形成するために設けられる検査用ビアは、第ｎ層目配線に接続され、第ｎ＋１層目配線と接続されないものであるので、半導体デバイスチップの本来の回路機能に影響を与えることがない。
【００２５】
また、検査用ビアは、第ｎ層目配線に接続され、第ｎ＋１層目配線と接続されないものであるので、回路用ビアを形成する工程で回路用ビアと同時に形成することができるとともに、第ｎ＋１層目配線用導電膜をパタニングして第ｎ＋１層目配線とした時点では第ｎ＋１層目配線と接続されないものとなるため、検査用ビアを形成するために特別に工程を増やす必要はない。
また、閉回路の一部として利用する第ｎ＋１層目配線用導電膜は、第ｎ＋１層目配線を形成するためのものであり、従来から第ｎ＋１層目配線を形成する過程において形成されているものであるので、第ｎ＋１層目配線用導電膜を形成するために特別な工程を要するものではない。
したがって、上記の半導体集積回路およびその非破壊検査方法においては、半導体集積回路の製造工程に影響を与えることなく、容易に検査を行うことが可能である。
【００２６】
また、上記の非破壊検査方法においては、前記検査用ビアを、前記第ｎ層目配線の端部に接続することが望ましい。
さらに、上記の半導体集積回路においては、前記検査用ビアは、前記第ｎ層目配線の端部に接続されていることが望ましい。
熱起電力電流が生じて誘起される磁場の強度は、電流経路が長いほど強くなる。したがって、検査用ビアを第ｎ層目配線の端部に接続されるように配置し、閉回路の電流経路ができるだけ長くなるようにすることで、磁場の検出をより一層容易とすることができる。
【００２７】
また、本発明の非破壊検査方法は、基板上に第ｎ層目配線を形成し、その上の絶縁層に、前記第ｎ層目配線に接続され、前記第ｎ＋１層目配線と接続されないが第ｎ＋１層目配線用導電膜形成時には第ｎ＋１層目配線用導電膜と接続されている検査用ビアを少なくとも２つ以上形成したのち、前記第ｎ＋１層目配線を形成するために少なくとも第ｎ層目配線が存在する領域よりも広い領域に設けられる前記第ｎ＋１層目配線用導電膜を形成してなる製造途中の半導体集積回路に、ビームを照射し、前記ビームの照射により前記半導体集積回路中に熱起電力電流が生じて誘起される磁場の強度を検出し、検出した磁場の強度により前記半導体集積回路の欠陥を検査することを特徴とする非破壊検査方法としてもよい。
【００３０】
すなわち、この非破壊検査方法によれば、非破壊検査に伴う熱起電力により生じた電流を、第ｎ層目配線と検査用ビアと第ｎ＋１層目配線用導電膜とからなる閉回路電流として流すことができるため、上記の半導体集積回路およびその非破壊検査方法と同様に、強い磁場となる場合があり、磁場の検出が容易となる場合が増す。したがって、半導体デバイスの生産性向上および信頼性向上に寄与するとともに、応答速度の遅い磁場検出器すなわちコストの比較的安い磁場検出器でも熱起電力電流誘起磁場を検出でき、検査に要するコストを削減できる。そして、このような閉回路を可能な限り多く作り込むことにより、半導体デバイスチップの欠陥を検出できる可能性を高めることができる。
【００３１】
また、このような非破壊検査方法においても、前記検査用ビアは、前記第ｎ層目配線の端部に接続されていることが望ましい。上述したように、熱起電力電流が生じて誘起される磁場の強度は、電流経路が長いほど強くなる。したがって、検査用ビアを第ｎ層目配線の端部に接続して、２つ以上設けられた検査用ビアが第ｎ層目配線の両端部に接続されるように配置し、閉回路の電流経路を最も長くなるようにすることで、磁場の検出をより一層容易とすることができる。
【００３２】
また、このような非破壊検査方法においては、前記第ｎ層目配線は、その両端が、基板上に形成された拡散層に接続された配線であってもよい。
さらに、このような半導体集積回路においても、前記第ｎ層目配線の両端は、基板上に形成された拡散層に接続されていてもよい。
【００３３】
また、上記の非破壊検査方法においては、前記第ｎ＋１層目配線用導電膜を、全面に設けることが好ましい。
このような非破壊検査方法とすることで、第ｎ＋１層目配線用導電膜を流れる電流の経路を最大限広げることができ、その電流により誘起される磁場を最も広い範囲に広げることが可能となる。したがって、第ｎ層目配線を流れる電流と第ｎ＋１層目配線用導電膜を流れる電流から発生する磁場の分布領域の差を最大限大きくすることができ、より強い磁場が得られ、より一層磁場の検出を容易とすることができる。
【００３４】
また、上記の非破壊検査方法においては、前記ビームは、レーザビームであることが望ましい。
前記ビームをレーザービームとすることで、欠陥部分を効率よく温めることができ、感度よく熱起電力を発生させることができる。したがって、検査の精度を向上させることが可能となる。
【００３５】
さらに、上記の非破壊検査方法においては、前記レーザビームの光の波長が、１２００ｎｍより長いことが望ましい。
前記レーザビームの光の波長を１２００ｎｍより長く、例えば、１３００ｎｍとすることにより、ノイズとなるシリコン部での光誘起電流が発生を防ぐことができ、検査の精度をより一層向上させることができる。
また、基板をシリコンからなるものとした場合、上記の波長のレーザービームの光は、シリコン中を透過することができるため、チップ裏面側からチップ表面付近の配線部を照射加熱できる。チップ裏面側からレーザビームを照射できることで、磁場検出器をチップ表面側に配置でき、発生磁場強度の強い位置での検出が可能となり、検出感度をより一層向上させることができる。
【００３６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の非破壊検査方法を図面を参照して、詳しく説明する。
［第１の実施の形態］
図１に示す非破壊装置を用いて図２に示す製造途中の半導体デバイスチップ５０の欠陥の検査をするには、レーザ発生器１で発生し光学系２で細く絞った波長１３００ｎｍレーザビーム３を、製造途中の半導体デバイスチップ５０の裏面側（基板側）５０ｂから照射し、表面側５０ｆ付近の配線部に集光し、製造途中の半導体デバイスチップ５０を走査する。
【００３７】
図２において、符号３１は、シリコン基板を示し、符号３２は、絶縁層を示している。このシリコン基板３１上には、コンタクト部３３が設けられ、第１層目配線（第ｎ層目配線）３４と接続されている。第１層目配線３４上には、回路用ビア３５と検査用ビア３０５とが設けられている。回路用ビア３５と検査用ビア３０５は、第１層目配線３４の別々の端部に接続されている。回路用ビア３５と検査用ビア３０５の上には、第２層目配線を形成するために全面に設けられた第２層目配線用金属膜（第ｎ＋１層目配線用導電膜）３６が設けられ、これらと電気的に接続されている。
【００３８】
図３（ａ）および（ｂ）に示すように、図２に示す製造途中の半導体デバイスチップ５０には、熱起電力発生欠陥部４１が存在し、熱起電力発生欠陥部４１にレーザビーム３が照射されると、レーザビーム３の照射加熱に起因して誘起される熱起電力電流が発生する。この熱起電力電流は、第１層目配線３４と回路用ビア３５と検査用ビア３０５と第２層目配線用金属膜３６とからなる閉回路電流として、矢印６１１、６１２で示される電流経路で流れる。
図３（ａ）および（ｂ）に示するように、電流経路６１１に流れる電流は、第１層目配線３４を流れるため狭い領域を流れ、電流経路６１２に流れる電流は、第２層目配線用金属膜３６全体に広がるように流れるため、広い領域を流れる。また、第１層目配線３４を流れる電流の向きと第２層目配線用金属膜３６を流れる電流の向きとは、反対向きとなっている。
【００３９】
この熱起電力電流により発生する磁場を、図１に示す磁場検出器５で検出する。磁場検出器５によって検出された磁場は、制御・画像処理系１０６によりレーザの走査位置と対応させて画像表示装置７に輝度表示することで、磁場の分布を示す走査磁場像が得られる。
この走査磁場像を得ると同時にあるいは相前後して、レーザビーム３の走査あるいは半導体デバイスチップ５０の走査に対応した光学的反射像である走査レーザ顕微鏡像を得る。
走査磁場像と走査レーザ顕微鏡像を取得後、ふたつの像を通常の画像処理機能で重ね合わせた像を得ることにより、走査磁場像で明暗のコントラストが得られた場所が走査レーザ顕微鏡像上で明確に認識され、熱起電力電流の発生原因となった欠陥の存在位置が同定できる。
【００４０】
このような非破壊検査方法は、製造途中の半導体デバイスチップ５０に、レーザビーム３を照射し、レーザビーム３の照射により半導体デバイスチップ５０中に熱起電力電流が生じて誘起される磁場の強度を検出し、検出した磁場の強度により前記半導体デバイスチップ５０の欠陥を検査する方法であるので、電流変化検出器を半導体デバイスチップ５０に接続する必要がなく、検査に要する作業工数およびコストを大幅に削減できる。
また、半導体製造工程のボンディングパッド完成以前のより上流での検査が可能となり、従来と比較して付加価値が小さい段階で、検査結果のフィードバックを行うことができる。
【００４１】
さらに、第１層目配線３４の上に回路用ビア３５と検査用ビア３０５とを設けたのち、第２層目配線用金属膜３６を形成する方法であるので、磁場の検出が容易となる。
すなわち、熱起電力により生じた電流を、第１層目配線３４と回路用ビア３５と検査用ビア３０５と第２層目配線用金属膜３６とからなる閉回路電流として流すことができるため、電流の流れる時間が開回路電流の場合に比べて長くなる場合がある。また、第１層目配線３４を流れる電流経路６１１は比較的幅が狭く、その電流により誘起される磁場も第１層目配線３４に沿って局在することになり、第２層目配線用金属膜３６を流れる電流経路６１２は比較的広い範囲に分布し、その電流により誘起される磁場も広い範囲に広がることになる。第１層目配線３４を流れる電流と第２層目配線用金属膜３６を流れる電流から発生する磁場は、向きとしては互いに打ち消す向きとなるが、上述のように磁場の分布領域が異なるため、それほど打ち消し合うことはない。
【００４２】
このように、熱起電力により生じた電流を閉回路電流として流すことができることにより、電流の減衰時間を長くすることができる場合があることと、閉回路を流れる電流が作る磁場が互いにそれほど打ち消し合わないことにより、強い磁場となり、磁場の検出が容易となる。したがって、半導体デバイスの生産性向上および信頼性向上に寄与するとともに、応答速度の遅い磁場検出器５すなわちコストの比較的安い磁場検出器５でも熱起電力電流誘起磁場を検出できる場合が増え、検査に要するコストを削減できる。
【００４３】
例えば、図６や図７に示す製造途中の半導体デバイスチップにレーザビーム３を照射した場合には、熱起電力により生じた電流は、第１層目配線３４の電流経路６１を流れ、閉回路として流れる経路がないため、寄生容量と配線および熱起電力発生欠陥部４１の抵抗で決まる過渡的な電流として流れるだけである。
このような電流は、極めて短時間しか流れない場合がある。その場合には、このような電流が作る磁場を検出するには、極めて応答速度の速い高価な磁場検出器が必要である。
【００４４】
さらに、この非破壊検査方法では、閉回路を形成するために製造途中の半導体デバイスチップ５０に設けられる検査用ビア３０５は、第１層目配線３４に接続され、第２層目配線と接続されないものであるので、半導体デバイスチップの本来の回路機能に影響を与えることがない。
図４は、図２に示す製造途中の半導体デバイスチップ５０の第２層目配線用金属膜３６をパタニングした後の状況を示した図である。
図４に示すように、この製造段階の半導体デバイスチップにおいて、回路用ビア３５は、第１層目配線３４と互いに直交するように配置された第２層目配線３７に接続されているが、検査用ビア３０５は、第２層目配線３７と接続されていない。このように、検査用ビア３０５は、本来の回路機能には影響しない。
【００４５】
さらに、この非破壊検査方法においては、製造途中の半導体デバイスチップ５０の回路用ビア３５と検査用ビア３０５は、第１層目配線３４の別々の端部に接続されているので、電流経路を最大限長くすることができ、熱起電力電流が生じて誘起される磁場の強度を強くして、磁場の検出をより一層容易とすることができる。
【００４６】
また、この非破壊検査方法においては、第２層目配線用金属膜３６を全面に設けた製造段階の半導体デバイスチップ５０の非破壊検査方法とすることで、第２層目配線用金属膜３６を流れる電流の経路を最大限広げることができ、その電流により誘起される磁場を最も広い範囲に広げることが可能となる。したがって、第１層目配線３４を流れる電流と第２層目配線用金属膜３６を流れる電流から発生する磁場の分布領域の差を最大限大きくすることができ、より強い磁場が得られ、より一層磁場の検出を容易とすることができる。
【００４７】
また、この非破壊検査方法では、レーザビームを使用しているため、欠陥部分を効率よく加温することができ、感度よく熱起電力を発生させることができる。したがって、検査の精度を向上させることが可能となる。
【００４８】
さらにまた、この非破壊検査方法においては、レーザビーム３の光の波長を、１３００ｎｍとしたので、ノイズとなるシリコン基板３１での光誘起電流の発生を防ぐことができ、検査の精度をより一層向上させることができる。
また、波長１３００ｎｍの光は、シリコン基板３１中を透過することができるため、裏面側（基板側）５０ｂからレーザビーム３を照射することが可能となり、磁場検出器５を表面側５０ｆに配置できる。このため、発生磁場強度の強い位置での検出が可能となり、検出感度をより一層向上させることができる。
【００４９】
［第２の実施の形態］
次に、本発明の非破壊検査方法の他の例について説明する。
この非破壊検査方法が上述した非破壊検査方法と異なるところは、製造途中の半導体デバイスチップの構造を異なる構造としたところである。
図５に示すように、製造途中の半導体デバイスチップは、２つのコンタクト部３３ａ、３３ｂを有し、製造途中の半導体デバイスチップの第１層目配線３４は、２つのコンタクト部３３ａ、３３ｂによって拡散層間に接続されている。また、この製造途中の半導体デバイスチップには、回路用ビア３５がなく、第２層目配線用金属膜３６と接続されていない。
このような場合には、図５に示すように、２箇所に検査用ビア３０５ａ、３０５ｂを設ける。このとき、検査用ビア３０５ａ、３０５ｂは、第１層目配線３４の両端部にそれぞれ接続されるように配置される。
【００５０】
図５に示すように、この製造途中の半導体デバイスチップには、熱起電力発生欠陥部４１が存在し、熱起電力発生欠陥部４１にレーザビーム３が照射されると、レーザビーム３の照射加熱に起因して誘起される熱起電力電流が発生する。この熱起電力電流は、第１層目配線３４と検査用ビア３０５ａ、３０５ｂと第２層目配線用金属膜３６とからなる閉回路電流として、矢印６１１、６１２で示される電流経路で流れる。
【００５１】
このような非破壊検査方法は、上述した非破壊検査方法と同様に、磁場の強度により前記半導体デバイスチップの欠陥を検査する方法であるので、電流変化検出器を半導体デバイスチップに接続する必要がなく、検査に要する作業工数およびコストを大幅に削減できる。
また、従来と比較して半導体製造工程のより上流段階、すなわち付加価値が小さい段階で検査結果のフィードバックを行うことができる。
【００５２】
さらに、検査用ビア３０５ａ、３０５ｂを設けたのち、第２層目配線用金属膜３６を形成する方法であるので、磁場の検出が容易となる。
すなわち、熱起電力により生じた電流は、第１層目配線３４と検査用ビア３０５ａ、３０５ｂと第２層目配線用金属膜３６とからなる閉回路電流として流れるため、電流の流れる時間が開回路電流の場合に比べて長くなる場合がある。また、第１層目配線３４を流れる電流経路６１１は比較的幅が狭く、その電流により誘起される磁場も第１層目配線３４に沿って局在することになり、第２層目配線用金属膜３６を流れる電流経路６１２は比較的広い範囲に分布し、その電流により誘起される磁場も広い範囲に広がることになる。このため、第１層目配線３４を流れる電流と第２層目配線用金属膜３６を流れる電流から発生する磁場は、向きとしては互いに打ち消す向きとなるが、上述のように磁場の分布領域が異なるため、それほど打ち消し合うことはない。
【００５３】
このように、熱起電力により生じた電流が閉回路電流として流れるため、電流の減衰時間を長くすることができる場合があることと、閉回路を流れる電流が作る磁場が互いにそれほど打ち消し合わないことにより、強い磁場となり、磁場の検出が容易となる場合が増す。したがって、半導体デバイスの生産性向上および信頼性向上に寄与するとともに、応答速度の遅い磁場検出器すなわちコストの比較的安い磁場検出器でも熱起電力電流誘起磁場を検出でき、検査に要するコストを削減できる。
【００５４】
さらに、検査用ビア３０５ａ、３０５ｂは、第１層目配線３４の両端部にそれぞれ接続されるように配置されているので、電流経路を最大限長くすることができ、熱起電力電流が生じて誘起される磁場の強度を強くして、磁場の検出をより一層容易とすることができる。
【００５５】
本発明の非破壊検査方法は、上述したように、第ｎ層目配線を第１層目配線とし、第ｎ＋１層目配線を第２層目配線とした場合の製造途中の半導体デバイスチップの検査方法とすることができるが、２層以上の多層構造を有する製造途中の半導体デバイスチップの上記以外の層の配線の検査方法としても同様に使用でき、検査対象となる配線は、何層目の配線でもよく、とくに限定されない。
【００５６】
また、本発明の非破壊検査方法は、上述したように、金属からなる第ｎ＋１層目配線を形成する場合の製造途中の半導体デバイスチップの検査方法とすることができるが、シリサイドや多結晶シリコンなどからなる第ｎ＋１層目配線を形成する場合の検査方法としても同様に使用でき、第ｎ＋１層目配線を形成する材質としては、とくに限定されない。
【００５７】
本発明の非破壊検査方法は、上述したように、ビームをレーザービームとすることができるが、レーザビームに変えて、電子線ビームやイオンビームとしてもよい。
【００５８】
また、本発明の非破壊検査方法では、半導体デバイスチップの欠陥を検出できる可能性を高めるために、１つの半導体デバイスチップ中に可能な限り多くの検査用ビアを設け、可能な限り多くの閉回路を形成することが好ましい。
【００５９】
【発明の効果】
以上説明したように本発明の非破壊検査方法は、製造途中の半導体デバイスチップに、ビームを照射し、前記ビームの照射により前記半導体デバイスチップ中に熱起電力電流が生じて誘起される磁場の強度を検出し、検出した磁場の強度により前記半導体デバイスチップの欠陥を検査する方法であるので、電流変化検出器を半導体デバイスチップに接続する必要がなく、検査に要する作業工数およびコストを大幅に削減できる。
また、半導体製造工程のボンディングパッド完成以前のより上流での検査が可能となり、従来に比べて半導体製造工程のより上流段階、すなわちより付加価値が小さい段階で検査結果のフィードバックを行うことができる。
【００６０】
また、本発明の非破壊検査方法によれば、非破壊検査に伴う熱起電力により生じた電流を、第ｎ層目配線と回路用ビアと検査用ビアと第ｎ＋１層目配線用導電膜とからなる閉回路電流として、あるいは、第ｎ層目配線と検査用ビアと第ｎ＋１層目配線用導電膜とからなる閉回路電流として流すことができるため、電流の減衰時間を長くすることができる場合があることと、閉回路を流れる電流が作る磁場が互いにそれほど打ち消し合わないことにより、強い磁場となり、磁場の検出が容易となる場合が増す。したがって、半導体デバイスの生産性向上および信頼性向上に寄与するとともに、応答速度の遅い磁場検出器すなわちコストの比較的安い磁場検出器でも熱起電力電流誘起磁場を検出でき、検査に要するコストを削減できる。
【００６１】
さらに、前記検査用ビアを、前記第ｎ層目配線の端部に接続することで、電流経路を最大限長くすることができ、熱起電力電流が生じて誘起される磁場の強度を強くして、磁場の検出をより一層容易とすることができる。
【００６２】
また、本発明の非破壊検査方法においては、前記第ｎ＋１層目配線用導電膜を、全面に設けることで、第ｎ＋１層目配線用導電膜を流れる電流の経路を最大限広げることができ、その電流により誘起される磁場を最も広い範囲に広げることが可能となる。したがって、第ｎ層目配線を流れる電流と第ｎ＋１層目配線用導電膜を流れる電流から発生する磁場の分布領域の差を最大限大きくすることができ、より強い磁場が得られ、より一層磁場の検出を容易とすることができる。
【００６３】
また、本発明の非破壊検査方法においては、前記ビームをレーザビームとすることで、欠陥部分を効率よく温めることができ、感度よく熱起電力を発生させることができる。したがって、検査の精度を向上させることが可能となる。
【００６４】
さらに、前記レーザビームの光の波長を、１２００ｎｍより長くすることにより、ノイズとなるシリコン部での光誘起電流が発生を防ぐことができ、検査の精度をより一層向上させることができる。
また、基板をシリコンからなるものとした場合、上記の波長のレーザービームの光は、シリコン中を透過することができるため、チップ裏面側からチップ表面付近の配線部を照射加熱できる。チップ裏面側からレーザビームを照射できることで、磁場検出器をチップ表面側に配置でき、発生磁場強度の強い位置での検出が可能となり、検出感度をより一層向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の非破壊検査方法において用いられる非破壊検査装置の一例を示す構成図である。
【図２】  製造途中の半導体デバイスチップの一例を示した断面図である。
【図３】  図２に示す製造途中の半導体デバイスチップにレーザビームを照射した状況を説明するための図であって、（ａ）は断面図であり、（ｂ）は表面側から見た図である。
【図４】  図２に示す製造途中の半導体デバイスチップの第２層目配線用金属膜をパタニングした後の状況を示した図である。
【図５】  製造途中の半導体デバイスチップの他の例を示した断面図である。
【図６】  製造途中の半導体デバイスチップの他の例を示した断面図である。
【図７】  製造途中の半導体デバイスチップの他の例を示した断面図である。
【図８】  製造途中の半導体デバイスチップの他の例を示した断面図である。
【図９】  製造途中の半導体デバイスチップの他の例を示した断面図である。
【図１０】  製造途中の半導体デバイスチップの他の例を示した断面図である。
【図１１】  従来の非破壊検査装置の一例を示す構成図である。
【符号の説明】
１  レーザ発生器
２  光学系
３  レーザビーム
４  半導体デバイスチップ
５  磁場検出器
７  像表示装置
１４ー１、１４ー７  ボンデイングパッド
３１  シリコン基板
３２  絶縁層
３３、３３ａ、３３ｂ  コンタクト部
３４  第１層目配線（第ｎ層目配線）
３５  回路用ビア
３６  第２層目配線用金属膜（第ｎ＋１層目配線用導電膜）
３７  第２層目配線
４０、５０  製造途中の半導体デバイスチップ
４０ｂ、５０ｂ  裏面側（基板側）
４０ｆ、５０ｆ  表面側
４１  熱起電力発生欠陥部
６１、６１１、６１２  電流経路
１０６  制御・画像処理系
１１５ー１、１１５ー２  プローバ
１３１  電流変化検出器
３０５、３０５ａ、３０５ｂ  検査用ビア
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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