(57)【要約】【課題】回路用配線パターンの形状に拘わらず、どのような半導体チップであっても、また製造途中においても、非破壊検査を適用し得る半導体チップの検査方法を提供する。【解決手段】回路用配線３の領域以外の個所に検査用ｐｎ接合６が形成されるとともに検査用ｐｎ接合の両電極部同士を導通させる検査用配線７が形成され、且つ上記検査用配線の途中が回路用配線に沿わせられて成る半導体チップ１の検査方法であって、上記検査用ｐｎ接合にレーザ光Ｒを照射してＯＢＩＣ電流Ｉを発生させるとともに、このＯＢＩＣ電流が検査用配線を流れた際にその周囲に発生する磁束ＢをＳＱＵＩＤ素子１２にて検出し、このＳＱＵＩＤ素子にて検出された磁束の検出分布パターンと予め求められた正常な場合における磁束の基準分布パターンとを比較して半導体チップの配線不良の有無を検出する方法である。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面に回路用配線が形成された基板の上記回路用配線領域以外の個所に、検査用ｐｎ接合を形成するとともに、この検査用ｐｎ接合の両電極部同士を導通させる検査用配線を形成し、
且つ上記検査用配線の途中を、上記回路用配線に沿わせるようにしたことを特徴とする半導体チップ。
【請求項２】
請求項１に記載の半導体チップの検査装置であって、
検査用ｐｎ接合にレーザ光を照射するレーザ照射器と、
このレーザ光の照射により検査用ｐｎ接合に発生したＯＢＩＣ電流が検査用配線を流れた際に発生する磁束を検出するＳＱＵＩＤ素子と、
このＳＱＵＩＤ素子にて検出された磁束の検出分布パターンと予め求められた正常な場合における磁束の基準分布パターンとを比較して配線不良の有無を判断する配線不良判断部とを具備したことを特徴とする半導体チップの検査装置。
【請求項３】
請求項１に記載の半導体チップの検査方法であって、
半導体チップの検査用ｐｎ接合にレーザ光を照射してＯＢＩＣ電流を発生させるとともに、このＯＢＩＣ電流が検査用配線を流れた際にその周囲に発生する磁束をＳＱＵＩＤ素子にて検出し、
このＳＱＵＩＤ素子にて検出された磁束の検出分布パターンと予め求められた正常な場合における磁束の基準分布パターンとを比較して半導体チップの配線不良の有無を検出することを特徴とする半導体チップの検査方法。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
従来、半導体チップに形成された回路用配線を検査する方法として、ＳＱＵＩＤ磁束計を用いたものがある（例えば、特許文献１参照）。
これは、導電体で両端が短絡されたｐｎ接合にレーザ光を照射した際に発生するＯＢＩＣ電流が誘起する磁束をＳＱＵＩＤ磁束計で検出することで、短絡欠陥を含むリーク欠陥、断線欠陥などの配線不良の非破壊検査を可能にするものである。
【特許文献１】特開２００２−３１３８５９
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００２】
上記従来の構成によると、検査対象の半導体チップに回路用配線として形成されたｐｎ接合を用いるため、元々、ｐｎ接合が形成されないものについては、その検査方法を用いることができず、またそのｐｎ接合が他の回路用配線と重なるように形成されている場合には、レーザ光の照射により発生するＯＢＩＣ電流による非破壊検査を行うことができなかった。
【０００３】
さらに、回路用配線のｐｎ接合を用いるため、当該回路用配線が形成されるまでは、その検査方法を用いることができず、したがって製造途中においては、検査することができなかった。
【０００４】
そこで、上記課題を解決するため、本発明は、どのような半導体チップであっても、または製造途中においても、非破壊検査を適用し得る半導体チップ、並びにその検査装置および検査方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するため、本発明の半導体チップは、表面に回路用配線が形成された基板の上記回路用配線領域以外の個所に、検査用ｐｎ接合を形成するとともに、この検査用ｐｎ接合の両電極部同士を導通させる検査用配線を形成し、
且つ上記検査用配線の途中を、上記回路用配線に沿わせるようにしたものである。
【０００６】
また、本発明の半導体チップの検査装置は、請求項１に記載の半導体チップの検査装置であって、
検査用ｐｎ接合にレーザ光を照射するレーザ照射器と、
このレーザ光の照射により検査用ｐｎ接合に発生したＯＢＩＣ電流が検査用配線を流れた際に発生する磁束を検出するＳＱＵＩＤ素子と、
このＳＱＵＩＤ素子にて検出された磁束の検出分布パターンと予め求められた正常な場合における磁束の基準分布パターンとを比較して配線不良の有無を判断する配線不良判断部とを具備したものである。
【０００７】
さらに、本発明の半導体チップの検査方法は、請求項１に記載の半導体チップの検査方法であって、
半導体チップの検査用ｐｎ接合にレーザ光を照射してＯＢＩＣ電流を発生させるとともに、このＯＢＩＣ電流が検査用配線を流れた際にその周囲に発生する磁束をＳＱＵＩＤ素子にて検出し、
このＳＱＵＩＤ素子にて検出された磁束の検出分布パターンと予め求められた正常な場合における磁束の基準分布パターンとを比較して半導体チップの配線不良の有無を検出する方法である。
【発明の効果】
【０００８】
上記の半導体チップの構成によると、回路用配線領域以外の位置に検査用ｐｎ接合を配置したので、従来のように、検査用ｐｎ接合を持たず、すなわち回路用配線に形成されたｐｎ接合を用いるものとは異なり、どのような配線形態であっても、レーザ光の照射などを用いた非破壊検査を行うことができる。
【０００９】
また、上記の検査装置および検査方法によると、回路用配線領域以外の位置に配置された検査用ｐｎ接合にレーザ光を照射させてＯＢＩＣ電流および当該電流により発生する磁束をＳＱＵＩＤ素子にて検出することにより、半導体チップの非破壊検査を行うようにしたので、従来のように、回路用配線そのものをＯＢＩＣ電流の誘起用とする場合に比べて、半導体チップの製造途中においても、回路用配線における配線不良を検出することができるとともに、回路用配線そのものにｐｎ接合が無い場合でも、ＯＢＩＣ電流を用いた検査を行うことができ、したがって検査対象となる半導体チップの適用範囲が格段に広くなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
［実施の形態］
以下、本発明の実施の形態に係る半導体チップ並びにその検査装置および検査方法について説明する。
【００１１】
なお、本発明に係る検査については、半導体チップに形成された回路用配線の断線、割れなどの配線不良（欠陥でもある）の有無を、非破壊検査すなわちレーザ光の照射により誘起されるＯＢＩＣ（Optical Beam Induced Current）電流および当該ＯＢＩＣ電流により発生する磁束（磁場）を超伝導量子干渉素子［ＳＱＵＩＤ（Superconducting Quantum Interference Device）素子］を用いて検出することにより、判断するものである。
【００１２】
まず、検査対象となる半導体チップを、図１に基づき説明する。
図１に示すように、この半導体チップ１は、シリコン基板２の一方の表面上（図面では下面）に複数の回路用配線３（３Ａ，３Ｂ）が形成された配線層４が設けられるとともに、各回路用配線３の端部の表面位置には、アルミニウムなどからなる電極部（電極パッドともいう）５が形成され、さらに基板２側には検査用ｐｎ接合６が形成されるとともに、この検査用ｐｎ接合６の両電極部同士を導通（短絡）して閉回路を構成する検査用配線（導電体ともいう）７が形成されたものである。
【００１３】
そして、上記検査用ｐｎ接合６については、回路用配線領域（各回路用配線３および各電極部５，または少なくとも各回路用配線３）以外の領域（個所）に、言い換えれば、平面視で互いに重ならない位置に、より正確には、投影部（投影パターン）同士が互いに重ならない位置に設けられている。
【００１４】
また、検査用ｐｎ接合６に接続された検査用配線７の途中部分７ａは、上記所定の回路用配線３に沿うように（平行に）形成されている。
なお、検査用ｐｎ接合６および検査用配線７については、検査対象となる回路用配線３の位置および本数などに応じて、複数個所に設けられるもので、図１においては、１箇所に設けられている場合を示している。
【００１５】
したがって、外部からレーザ光Ｒを検査用ｐｎ接合６に照射すると、ＯＢＩＣ電流Ｉが誘起されて検査用配線７内を流れ、そしてこのＯＢＩＣ電流により検査用配線７の周囲に磁束（磁場）Ｂが発生することになる。なお、図１に示した磁束Ｂは正常な場合を示している。
【００１６】
なお、図２に、回路用配線領域以外の領域（斜線で示す）、すなわち検査用ｐｎ接合が配置される領域の具体例を示しておく。図２の（ａ）は半導体チップ１の周辺、すなわち電極部５の外側に設けられる場合を示し、これら電極部５の外側が回路用配線領域以外の領域Ｒとなる。また、図２の（ｂ）は半導体チップ１の内側、すなわち電極部５の内側に設けられる場合を示し［（ａ）にも示す］、例えば回路用ｐｎ接合領域Ｓの外周所定幅の部分が回路用配線領域以外の領域Ｒとなる。この場合の回路用配線領域以外の領域Ｒの幅Ｄは、レーザスポット径（例えば、集光の簡便性、作業性を考慮して３μｍ以下が好ましい）に一致されている。
【００１７】
次に、上記半導体チップ１を、ＳＱＵＩＤ素子を用いて検査する検査装置について簡単に説明しておく。
この検査装置には、図１に示すように、少なくとも、所定波長のレーザ光を半導体チップ１の配線層４とは反対側から検査用ｐｎ接合６に照射するためのレーザ発振器１１と、この検査用ｐｎ接合６で発生したＯＢＩＣ電流が検査用配線７に流れた際にその周囲に発生する磁束Ｂを検出するためのＳＱＵＩＤ素子１２と、このＳＱＵＩＤ素子１２にて検出された磁束の検出分布パターンと予め求められている正常な半導体チップの場合における磁束の基準分布パターン（実測されたものであってもよく、または数値シミュレーションによるものであってもよい）とを入力するとともに、両分布パターンを比較することにより、断線、割れなどの配線不良の有無を判断する配線不良判断部（図示せず）とが具備されている。なお、上記ＳＱＵＩＤ素子１２は検査用針１３に取り付けられており、またこの検査用針１３としては、高透磁率合金［例えば、パーマロイ（商品名）］が用いられている。
【００１８】
ここで、検査に用いられるレーザ光について説明する。
用いられるレーザ光としては、波長が６３３ｎｍのＨｅ−Ｎｅレーザ、波長が１１５２ｎｍのＨｅ−Ｎｅレーザ、波長が約１３００ｎｍのレーザダイオード、波長が約１３００ｎｍのＹＬＦ（イルフ）レーザなどがあり、その使用目的に応じて使い分けられる。
【００１９】
また、ｐｎ接合を持つＩＣチップを検査する方法としては、フェムト秒レーザをｐｎ接合に照射し、ＩＣチップから発生するテラヘルツ電磁波を測定する方法（テラヘルツ電磁波法）もある。この場合のレーザ光源として、波長が３００ｎｍ〜２μｍの範囲、時間平均のエネルギーが０．１ｍＷ〜１０Ｗの範囲、パルス幅が１フェムト秒〜１０ピコ秒の範囲である超短光パルスを発生可能なモード同期チタンサファイアレーザまたはフェムト秒ファイバーレーザが用いられる。
【００２０】
そして、テラヘルツ電磁波法を使う場合は、Ｓｉ基板におけるｐｎ接合のキャリアドープ量をできるだけ低いものにする必要がある。これは、高ドープの基板であれば、レーザ照射によりＩＣチップから発生するテラヘルツ電磁波がＳｉ基板にて吸収されるためである。したがって、テラヘルツ電磁波のＳｉ基板での吸収を防ぐために、検査用ｐｎ接合を持つＩＣチップのキャリアドープ量は、５×１０１５ｃｍ−３以下であることが望ましい。
【００２１】
次に、半導体チップの検査方法を、図３〜図５に基づき説明する。
ここでは、図３に示すように、半導体チップ１に、その実装時に過剰な加圧力が回路用配線３領域に働き、検査用配線５が変形している場合（当然、回路用配線３も変形している）について説明する。
【００２２】
すなわち、基板２側に検査用ｐｎ接合６が形成されるとともに回路用配線３およびその電極部５が形成されてなる半導体チップ１に、レーザ照射器１１からレーザ光Ｒを検査用ｐｎ接合６に照射する。
【００２３】
この検査用ｐｎ接合６にレーザ光Ｒが照射されると、検査用配線７にＯＢＩＣ電流Ｉが流れ、この電流により、その周囲に磁束（磁場）Ｂが発生するが、検査用配線７が変形しているため、当然、磁分布パターンに乱れが発生している。
【００２４】
そして、この磁束Ｂが、ＳＱＵＩＤ素子１２により検出されるとともに、この検出された磁束Ｂの検出分布パターンが配線不良判断部に入力され、ここで、正常なものであるか否かが判断される。
【００２５】
ところで、この配線不良判断部での判断に際しては、磁束の基準分布パターンと磁束の検出分布パターンとが画像処理回路に入力されて比較される。
そして、磁束の分布パターンとしては磁束Ｂの方向が用いられ、例えば図３において、下向きを正方向（＋）に、上向きを負方向（−）方向とし、この「＋」および「−」でもって視覚化したものを用いて判断される。すなわち、両パターンの差をとり、方向が異なる場合には、その部分を別の記号、例えば「△」で示すようにし、この「△」の印が存在している場合には、磁束Ｂが乱れ配線不良が発生していると判断される。
【００２６】
図４に、半導体チップの一部の検査領域における磁束の分布パターンの一例を示し、（ａ）は正常な基準分布パターンであり、（ｂ）は異常な検出分布パターンである。
これら両検査領域における分布パターンの差を求めると、図５に示すように、異常が発生している部分が「△」で示され、目視にて容易に判断することができる。なお、このように、磁束の分布パターンを記号化したのは、ＳＱＵＩＤ素子の磁束の検出能力が、０．１ピコテスラ程度という非常に微小であるとともに、１０μｍ程度のクラックが発生した場合には、磁束分布としては、極微妙な違いしか生じないため、単に、磁束分布を画像処理しただけでは、目視にて検出することが難しいからである。
【００２７】
上述した半導体チップの構成によると、回路用配線領域以外の位置に検査用ｐｎ接合を配置したので、従来のように、検査用ｐｎ接合を持たず、すなわち回路用配線領域内に形成されたｐｎ接合を用いるものとは異なり、どのような配線形態であっても、レーザ光の照射などを用いた非破壊検査を行うことができる。
【００２８】
また、上述した検査装置および検査方法によると、回路用配線領域以外の位置に配置された検査用ｐｎ接合にレーザ光を照射させてＯＢＩＣ電流および当該電流により発生する磁束をＳＱＵＩＤ素子にて検出することにより、半導体チップの非破壊検査を行うようにしたので、従来のように、回路用配線そのものをＯＢＩＣ電流の誘起用とする場合に比べて、半導体チップの製造途中においても、回路用配線における配線不良を検出することができるとともに、回路用配線そのものにｐｎ接合が無い場合でも、ＯＢＩＣ電流を用いた検査を行うことができ、したがって検査対象となる半導体チップの適用範囲が格段に広くなる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の実施の形態に係る半導体チップの検査時における模式断面図である。
【図２】同半導体チップの回路用配線領域以外の領域を説明する概略平面図である。
【図３】同半導体チップの検査方法を説明する模式断面図である。
【図４】同半導体チップにおける磁束の分布パターンを示し、（ａ）は基準分布パターンを示し、（ｂ）は検出分布パターンを示す。
【図５】同半導体チップの検査時における配線不良の判断方法を説明する磁束の分布図である。
【符号の説明】
【００３０】
１      半導体チップ
２      シリコン基板
３      回路用配線
５      電極部
６      検査用ｐｎ接合
７      検査用配線
１１      レーザ照射器
１２      ＳＱＵＩＤ素子
【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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