(57)【要約】【課題】被測定半導体装置の故障部位を高感度で迅速に検出できる半導体解析装置を提供する。【解決手段】被測定半導体装置に電源電圧を供給する電源部と、前記半導体装置の主面にレーザ光を走査しながら照射するレーザ走査部とを有し、前記照射に伴う前記半導体装置を流れる電流の変化を検出して、前記半導体装置の故障部位を解析する半導体解析装置であって、前記電源部から前記半導体装置に供給される電源電圧にリップルを重畳させる重畳部を備える。【選択図】図１
2007266127.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被測定半導体装置に電源電圧を供給する電源部と、前記半導体装置の主面にレーザ光を走査しながら照射するレーザ走査部とを有し、前記照射に伴う前記半導体装置を流れる電流の変化を検出して、前記半導体装置の故障部位を解析する半導体解析装置であって、
前記電源部から前記半導体装置に供給される電源電圧にリップルを重畳させる重畳部を備えることを特徴とする半導体解析装置。
【請求項２】
請求項１記載の半導体解析装置において、前記照射に伴う前記半導体装置を流れる電流の変化を増幅し、増幅した電流の変化量を前記リップルの周波数に同期させて取得するロックインアンプを備えることを特徴とする半導体解析装置。
【請求項３】
請求項１記載の半導体解析装置において、前記リップルの周波数を任意に変化させて、前記半導体装置の故障部位を解析することを特徴とする半導体解析装置。
【請求項４】
請求項２記載の半導体解析装置において、周波数、電圧値、波形形状、立ち上り時間、及び立ち下り時間を含む前記リップルの複数の波形要素のいずれか１つを変化させて、前記半導体装置の故障部位を解析することを特徴とする半導体解析装置。
【請求項５】
請求項３又は４記載の半導体解析装置において、前記半導体装置の固有振動数成分に合わせて、前記リップルの波形要素の変化を調整することにより最適画像を取得することを特徴とする半導体解析装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置の製品やそのプロセス製造工程で生じた故障部位を検出する半導体解析装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体装置の高集積化、微細化、高電力化に伴い、半導体装置内部に発生する故障や欠陥の大きさは極めて小さく、また、故障による異常電流や電圧も微少である。このため、高感度で半導体装置の故障部位を検出する方法が求められている。
【０００３】
従来から、半導体装置の表面にレーザ光を照射してステージを移動させながら、半導体装置の故障部位を解析する方法が知られている（例えば、特許文献１、特許文献２、特許文献３参照）。
【０００４】
特許文献１では、レーザ光を走査しながら半導体装置の表面を照射する方式が提案され、故障解析時間の短縮やＳ／Ｎ比の改善を図っている。また、特許文献２には、試料に照射するレーザ波長を、ＯＢＩＣ（Optical Beam Induced Current）励起を発生しない近赤外レーザの波長範囲に選択することによって、半導体装置内部の金属配線や接合部位の欠陥を正確に検出する方式が提案されている。さらに、特許文献３には、大電流を供給する試料の僅かな電流や電圧変化を検出するために、差動アンプを用いる方式が提案されている。これらの方式は、半導体解析装置に反映され、半導体デバイスの故障解析に広く活用されている。
【特許文献１】特開平６−３００８２４号公報
【特許文献２】特開平７−１６７９２４号公報
【特許文献３】特開２００４−２６４０３０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述したように、従来の方式では、解析画像のＳ／Ｎ比（信号と雑音の比）を改善させるために、差動アンプを用いた回路や、レーザ光を直接変調してロックインアンプでその変調周波数に同期させて、変化信号を取り込んでいる。
【０００６】
しかしながら、レーザ光を直接変調すると、レーザパワーが減衰し、半導体装置に対して十分な刺激を与えられないという問題がある。また、変調周波数も１００ｋＨｚ以上に高く設定することができないことや、変調周波数が固定であるために、被測定半導体装置の固有振動数に合わせて調整ができないという問題がある。
【０００７】
さらに、変調周波数が低いと、レーザ光の走査速度を高速化することが困難になり、１枚の解析画像を取得するのに長時間を要することになる。例えば、従来の方式で変調周波数を５０ｋＨｚとした場合、解析画素数を縦１０２４個ｘ横１０２４個とすると、最低１画素中に１変調以上必要であり、１画素を取得するのに２０マイクロ秒を要し、１枚の解析画像を取得するのに２０．９秒を要することになる。そのため、解析条件を変えながらリアルタイムに解析画像を見ながら解析作業を行うことは容易ではなかった。
【０００８】
そこで、本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、被測定半導体装置の故障部位を高感度で迅速に検出できる半導体解析装置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】
【０００９】
上記の課題を解決するために、本発明の半導体解析装置は、被測定半導体装置に電源電圧を供給する電源部と、前記半導体装置の主面にレーザ光を走査しながら照射するレーザ走査部とを有し、前記照射に伴う前記半導体装置を流れる電流の変化を検出して、前記半導体装置の故障部位を解析する半導体解析装置であって、前記電源部から前記半導体装置に供給される電源電圧にリップルを重畳させる重畳部を備えることを特徴とする。
【００１０】
また、上記の半導体解析装置は、前記照射に伴う前記半導体装置を流れる電流の変化を増幅し、増幅した電流の変化量を前記リップルの周波数に同期させて取得するロックインアンプを備えるように構成することができる。
【００１１】
また、上記の半導体解析装置は、前記リップルの周波数を任意に変化させて、前記半導体装置の故障部位を解析するように構成することができる。
【００１２】
また、上記の半導体解析装置は、周波数、電圧値、波形形状、立ち上り時間、及び立ち下り時間を含む前記リップルの複数の波形要素のいずれか１つを変化させて、前記半導体装置の故障部位を解析するように構成することができる。
【００１３】
また、上記の半導体解析装置は、前記半導体装置の固有振動数成分に合わせて、前記リップルの波形要素の変化を調整することにより最適画像を取得するように構成することができる。
【００１４】
本発明の半導体解析装置においては、被測定半導体装置に印加する電源電圧にリップルを重畳させ、レーザ光の変調は行わない。電源電圧に重畳させたリップルの周波数に同期して、レーザ光の照射に伴う前記半導体装置を流れる電流の変化を示す変化信号を周知のロックインアンプに取り込むことにより、高いＳ／Ｎ比で迅速に解析画像を表示する。電源電圧に重畳させるリップルの周波数、電圧値、振幅は、前記重畳部のパルス発生器より供給され、被測定半導体装置の固有インピーダンスに合わせて調整できる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の半導体解析装置によれば、レーザ光の変調は行わずに、電源電圧にリップルを重畳させて被測定半導体装置に印加し、レーザ光の照射に伴う半導体装置を流れる過渡的な電流の変化を、ロックインアンプ等を用いて取得し、その変化電流や電圧をレーザ走査に同期させた画像信号に変換して所望の解析画像を得る。従って、半導体装置の故障部位を高感度で迅速に検出できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本発明を実施するための形態について図面と共に説明する。
【００１７】
図１は、本発明の一実施形態に係る半導体解析装置の構成を示すブロック図である。
【００１８】
図１に示したように、被測定デバイス３は、故障解析の対象となる試料（半導体装置）であり、試料台（ステージ）４上に配置される。この実施形態の半導体解析装置は、レーザ発生部１、レーザ走査部２、試料台４、電圧／電流供給源５、パルス発生部６、ロックインアンプ７、画像制御部８、表示部９、及びリップル重畳回路１０から構成される。図１に示した半導体解析装置において、レーザ発生部１、レーザ走査部２、試料台４、電圧／電流供給源５、パルス発生器６、ロックインアンプ７、画像制御部８、表示部９は、システム制御部（図示なし）に接続され、このシステム制御部が半導体解析装置（構成要素１−２、４−９）動作を制御する。システム制御部は、例えば、パーソナルコンピュータ（ＰＣ）を用いて構成することができる。
【００１９】
レーザ発生部１は、レーザビームを被測定デバイス３に向けて照射する。レーザ走査部２はレーザ発生部１からのレーザビームの光路上に配置される。レーザ走査部２からのレーザビームは、試料台４がレーザ走査部２に対し相対的に移動することにより、光路の入射方向に直交する二次元方向に走査（ラスタスキャン）される。このレーザビームの走査は、上記のシステム制御部によって制御される。レーザ走査部２は、走査されたレーザビームを微小スポット径に収束させる収束レンズを含む光学系を備えており、この収束レンズにより細く絞られたレーザビームが、被測定デバイス３の主面（表面又は裏面）を走査しながら照射される。被測定デバイス３の主面の微細部分に、収束されたレーザビームの微小スポットが照射される。レーザ走査部２は、被測定デバイス３の主面が上記の収束レンズの焦点位置に一致するように配置されている。
【００２０】
電圧／電流供給源５は、試料台４上に配置された被測定デバイス３に所定の電源電圧（又は電源電流）を供給する電源ユニットである。電圧／電流供給源５により、被測定デバイス３には予め電源電圧が印加されており、被測定デバイス３内部の回路や配線には所定の電流が流れている。
【００２１】
パルス発生器６は、電圧／電流供給源５から供給される電源電圧に重畳させるリップルを生成する。ロックインアンプ７は、レーザビームの照射に伴って発生する被測定デバイス３の変動電流を増幅すると共に、増幅した電流の変化量をパルス発生器６で生成されるリップルの周波数に同期して取り込む。被測定デバイス３のレーザビームが照射された箇所では、そのレーザビームを吸収してその温度が上昇して抵抗率が変化するため、被測定デバイス３を流れる電流値も変化する。被測定デバイス３内部の回路や配線に、ボイドなどの欠陥がある箇所では熱伝導が悪くなるので、このような箇所にレーザビームを照射した場合、周囲へ熱が逃げにくいため、温度上昇が大きくなり、それに伴う抵抗変化率も大きくなり、結果として電流値の変化も欠陥のない正常な箇所に比べて大きくなる。ロックインアンプ７は、被測定デバイス３のこのような変動電流を増幅すると共に、増幅した電流の変化量を、パルス発生器６から出力されるリップルの周波数に同期して取り込む。
【００２２】
図１の実施形態の半導体解析装置においては、上記のロックインアンプ７として、例えば、浜松ホトニクス社製の解析装置（μＡＭＯＳ−２００）のオプションユニットであるロックインユニットを利用することができる（製品カタログμＡＭＯＳ−２００の第６頁参照）。なお、「μＡＭＯＳ」は浜松ホトニクス社の登録商標である。
【００２３】
画像制御部８は、ロックインアンプ７から出力される被測定デバイス３の変動電流の変化量を示す信号を、レーザ走査の周期に同期させて画像信号に変換して、変換後の画像信号（解析画像）を取得する。また、画像制御部８は、被測定デバイス３の主面に形成された回路及び配線のパターン画像を示す画像信号を取得する。さらに、画像制御部８は、解析画像を示す画像信号とパターン画像を示す画像信号を合成して、その合成画像を示す画像信号を表示部９に転送する。
【００２４】
画像制御部８から表示部９に合成画像を示す画像信号が転送されることにより、合成画像（解析画像及びパターン画像）が表示部９に表示される。この合成画像には、被測定デバイス３の変動電流の変化量を示す画像情報がレーザビームの照射位置に対応させて配置されている。これにより、被測定デバイス３の故障部位を、表示部９に表示された合成画像上で検出することができる。
【００２５】
リップル重畳回路１０は、電圧／電流供給源５からの電源電圧（又は電源電流）を被測定デバイス３に供給する電源線上の中間位置に配置される。また、リップル重畳回路１０は、パルス発生器６と接続され、パルス発生器６から出力されるリップルを入力する。従って、リップル重畳回路１０により、電圧／電流供給源５から被測定デバイス３に供給される電源電圧にリップルを重畳させる機能が実現される。
【００２６】
図１の半導体解析装置においては、パルス発生器６とリップル重畳回路１０を用いることにより、被測定デバイス３に供給される電源電圧にリップルを重畳させて、レーザ光の照射に伴う被測定デバイス３を流れる電流の過渡的な変化をロックインアンプ７で検出することで、高いＳ／Ｎ比で被測定デバイス３の解析画像を表示することができる。また、システム制御部の制御により、パルス発生器６から出力されるリップルの周波数を任意に変化させて設定でき、被測定デバイス３の故障部位の解析に反映させることができる。従って、電源電圧に重畳させるリップルの周波数を高速化でき、解析画像の取得時間を大幅に短縮できる。
【００２７】
図２は、図１の半導体解析装置におけるリップル重畳回路１０の一例を示す。
【００２８】
図２に示したように、このリップル重畳回路１０は、抵抗Ｒ１とカップリングコンデンサＣ１で構成される。このコンデンサＣ１の一端は、図１のパルス発生器６に接続され、他端は被測定デバイス３に接続される。また、抵抗Ｒ１の一端は、図１の電圧／電流供給源５に接続され、他端はコンデンサＣ１に接続される。さらに、リップル重畳回路１０の抵抗Ｒ１の一端（電圧／電流供給源５側）は、図１のロックインアンプ７にも接続されている。
【００２９】
図２に示したように、リップル重畳回路１０においては、電圧／電流供給源５から供給される印加電圧Ｖｉｎに、パルス発生器６から供給されるリップル電圧Ｖｒが重畳される。従って、リップルが重畳された電源電圧がリップル重畳回路１０から被測定デバイス３に供給される。
【００３０】
図３は、本発明の関連技術に係る半導体解析装置の構成を示すブロック図である。図４は、被測定デバイスの等価回路を示す図である。図５は図４の等価回路パラメータによって生ずるインピーダンスの周波数特性を示す図である。
【００３１】
図３に示した半導体解析装置においては、レーザ発生部１から出力されるレーザ光に変調を行うために、レーザ変調部３１１が必要である。レーザ変調部３１１からの変調されたレーザ光を用いて、レーザ走査部２は、被測定デバイス３の主面を走査しながら照射する。また、レーザ変調部３１１を用いることにより、図３の半導体解析装置は、図１に示したリップル重畳回路１０を備えていない。
【００３２】
しかし、このレーザ変調部３１１の回路を挿入することにより、被測定デバイス３に照射されるレーザパワーが５０〜７０%減少する。このレーザ光の変調周波数に同期して、ロックインアンプ７は、レーザ光の照射に伴って発生する被測定デバイス３を流れる電流の変化を示す信号が取り込まれる。
【００３３】
一方、図１の本発明に係る半導体解析装置の場合は、レーザ発生部１から出力されるレーザ光が直接被測定デバイス３に照射されるので、図３の解析装置のようなレーザパワーの減衰がない。
【００３４】
図４は、被測定デバイス３の等価回路を示す。インダクタンスＬ１は、ＬＳＩチップ内金属配線やバッケージへのボンディングワイヤ、パッケージの配線である。容量Ｃ２は，パッケージ内配線の浮遊容量、チップ内部のトランジスタ部のゲート容量やＰＮ接合容量、チップ内配線間容量、チップ内部の電源（ＶＣＣ）とグラウンド（ＧＮＤ）間に配置されるバイパスコンデンサなどである。抵抗Ｒ２は、接合リークやトランジスタのリーク電流を等価抵抗としている。図４の等価回路におけるこれらパラメータＬ１、Ｒ２、Ｃ２は，個々の被測定半導体装置の違いや製造プロセスロットの違いによって変化する。
【００３５】
図５は、図４の等価回路パラメータによって生ずるインピーダンスの周波数特性を示す。図５から明らかなように、被測定半導体装置の固有周波数の近辺において、インピーダンスが急激に低下する。
【００３６】
図５の特性曲線の中央において、インピーダンスが低くなった箇所が被測定半導体装置の固有振動数に対応する。図５では、１つの固有周波数のみ示してあるが、実際には複数存在する場合がある。インピーダンスが急激に低下するため、この固有周波数や高調波成分付近の周波数においては、レーザ光の照射による被測定半導体装置の信号変化を捕らえにくいという問題がある。
【００３７】
上述したように、本発明に係る半導体解析装置においては、パルス発生器６を制御することにより、電源電圧に重畳させるリップルの周波数を可変にして、被測定半導体装置の固有振動数の影響を受けないように、条件を設定することが可能である。
【００３８】
次に、解析画像の取り込み時間について説明する。１０２４ｘ１０２４サイズの解析画素を取得するときの１画素当たりの取得時間を２０マイクロ秒（５０ｋＨｚ）とした場合、変調は１画素当たり１回以上行う必要があり、１画像取得に要する時間は約２０．９秒必要である。本発明に係る半導体解析装置においては、被測定デバイスを直接変調するために、５ＭＨｚ程度まで周波数を上げることが可能であり、解析画像の取得時間の大幅な短縮を図ることができる。
【００３９】
次に、図６は、本発明の他の実施形態に係る半導体解析装置の構成を示すブロック図である。図６において、図１の半導体解析装置の対応する構成要素と同一の構成を有する、本実施形態の半導体解析装置の構成要素には同一の参照符号を付し、その説明を省略する。
【００４０】
図６に示したように、この実施形態の半導体解析装置は、特許文献１に示された従来の半導体解析装置に、本発明に係るリップル重畳回路１０を追加した構成を有する。すなわち、図１に示したロックインアンプ７を備えていない従来の半導体解析装置に、被測定半導体装置に印加される電源電圧にリップルを重畳するリップル重畳回路１０を適用した例である。
【００４１】
図６に示した半導体解析装置において、アンプ６７はＤＣアンプであり、レーザビームの照射に伴って発生する被測定デバイス３の変動電流を増幅し、増幅した電流の変化量を画像制御部に転送する。その他の構成要素は、図１の半導体解析装置の対応する構成要素と同一の構成を有する。リップル重畳回路１０は、電圧／電流供給源５からの電源電圧（又は電源電流）を被測定デバイス３に供給する電源線上の中間位置に配置される。また、リップル重畳回路１０は、パルス発生器６と接続され、パルス発生器６から出力されるリップルを入力する。従って、リップル重畳回路１０により、電圧／電流供給源５から被測定デバイス３に供給される電源電圧にリップルを重畳させる機能が実現される。
【００４２】
図６に示した半導体解析装置において、画像制御部８は、アンプ６７から出力される被測定デバイス３の変動電流の変化量を示す信号を、レーザ走査の周期に同期させて画像信号に変換する。画像制御部８からの画像信号が表示部９に転送されることにより、解析画像が表示部９に表示される。この解析画像には、被測定デバイス３の変動電流の変化量を示す画像情報がレーザビームの照射位置に対応させて配置されている。これにより、被測定デバイス３の故障部位を、表示部９に表示された解析画像上で検出することができる。
【００４３】
図６の半導体解析装置によれば、ＤＣバイアスを被測定デバイス３に印加しただけでは流れにくい、被測定デバイス３の回路系に過渡的な電流が流れるため、従来の解析法では解析できないノードについても故障解析が可能となる。
【００４４】
図７は、被測定デバイス３の故障部位の一例として、アナログ回路のリーク不良の等価回路を示す。
【００４５】
図７に示した等価回路において、アナログアンプ７０の入力には、抵抗Ｒ７１とコンデンサ（容量）Ｃ７２がカップリングされて接続されている。図７において、Ｒ７１は異常抵抗を示すものとする。被測定デバイス３の故障部位の一例として、アナログ回路入力の故障（リーク不良）の例が示されている。
【００４６】
図７の等価回路において、アナログ入力信号が、コンデンサＣ７２を経由して内部のアナログアンプ７０に入力される。その際、故障状態の抵抗Ｒ７１がある場合、従来の故障解析方式を用いてＤＣバイアスを印加しただけでは、故障状態の抵抗Ｒ７１に電流が流れないため、故障部位を検出することができなかった。
【００４７】
図７のようなアナログ回路入力の故障（リーク不良）の場合にも、本発明に係る半導体解析装置を用いることにより、故障解析が可能となる。例えば、図１の半導体解析装置の試料台４に、図７のようなアナログ回路を含む被測定デバイス３を配置した場合を想定する。上述したように、リップル重畳回路１０は、電圧／電流供給源５から被測定デバイス３に供給される電源電圧にリップルを重畳させるので、リップルを重畳したバイアスを被測定デバイス３に印加することにより、レーザビームの照射に伴って被測定デバイス３内のアナログ回路（図７）にＡＣ成分の充放電電流が流れるため、抵抗異常が検出可能である。抵抗Ｒ７１を流れる電流は、レーザビームがその抵抗Ｒ７１付近の箇所に照射された際に変化するため、異常抵抗Ｒ７１を介して流れる電流パスを物理イメージで捕らえることができる。
【００４８】
図８は、被測定デバイス３の故障部位の一例として、ロジック回路の断線不良の等価回路を示す。
【００４９】
図８に示した等価回路において、ロジック回路は、ＰチャネルＭＯＳトランジスタＴ８０と、ＮチャネルＭＯＳトランジスタＴ８１とからなるインバータ回路であり、各トランジスタのノード８６側のゲートに接続されている金属配線に断線不良が発生している。各トランジスタのソース、ドレインには電源線（ＶＣＣ、ＧＮＤ）が接続されている。この場合、ノード８６はオープンノードであり、フローティング状態にある。Ｐ８５は金属配線の断線箇所を示し、Ｃ８２、Ｃ８３、Ｃ８４は回路の浮遊容量を示す。
【００５０】
図８のようなロジック回路の断線不良の場合にも、本発明に係る半導体解析装置を用いることにより、故障解析が可能となる。例えば、図１の半導体解析装置の試料台４に、図８のようなロジック回路を含む被測定デバイス３を配置した場合を想定する。上述したように、リップル重畳回路１０は、電圧／電流供給源５から被測定デバイス３に供給される電源電圧にリップルを重畳させるので、リップルを重畳した電源電圧を被測定デバイス３に印加する。
【００５１】
図８の等価回路において、ノード８６のインピーダンスが高いために、電源線や信号線のリップルは容易にノード８６に重畳させることができ、トランジスタＴ８０及びＴ８１を動作させ、ＯＮ電流を流す。レーザビームが被測定デバイス３内のトランジスタＴ８０、Ｔ８１に照射された際にＯＮ電流が変化して、フローティングノード８６の異常状態を検出することができる。
【００５２】
従来の解析方式を用いてＤＣバイアスを被測定デバイス３に印加するだけでは、トランジスタを動作させることができなかった。しかし、リップル重畳回路１０を備えた本発明の半導体解析装置を用いることにより、オープンノード８６にリップルを重畳させることができ、トランジスタの貫通電流として検出することで、断線不良を容易に検出可能である。また、最近の半導体装置は銅配線のダマシンプロセス構造が一般的であり、オープン故障が発生し易いため、本発明に係る半導体解析方法による効果は大きいといえる。
【００５３】
図９は、本発明の半導体解析装置を用いて行われる被測定デバイスの故障解析手順を説明するためのフロー図である。ここでは、図７や図８のような回路を含む被測定デバイス３を図１の半導体解析装置の試料台４に配置した場合を想定する。被測定デバイス３に対する図９の故障解析手順は、図１の半導体解析装置の上述したシステム制御部の制御により実行される。
【００５４】
図９に示した故障解析手順において、まず、システム制御部は電圧／電流供給源５を制御して所定の電源電圧（又は電源電流）を試料台４上の被測定デバイス３に印加する（Ｓ２１）。このとき、被測定デバイス３にはこの電源電圧が予め印加されており、被測定デバイス３内部の回路や配線には所定の電流が流れている。
【００５５】
次に、システム制御部はレーザ走査部２及び試料台４を制御することにより、被測定デバイス３の主面（表面又は裏面）に対し、レーザ光を二次元方向に走査しながら照射する（Ｓ２２）。
【００５６】
次に、システム制御部は、レーザ走査部２内の収束レンズを含む光学系の倍率を所定の倍率に設定し、画像制御部８を制御することにより被測定デバイス３の主面に形成された回路及び配線のパターン画像を示す画像信号を取得する（Ｓ２３）。ここで、この光学系の倍率は、レーザ光を収束させたときのスポット径を決定するものである。
【００５７】
次に、システム制御部は、ロックインアンプ７及び画像制御部８を制御することにより、レーザ走査の周期に同期させて変換された被測定デバイス３の解析画像を示す画像信号（被測定デバイス３の変動電流の変化量を示す）を取得する（Ｓ２４）。
【００５８】
次に、システム制御部は、パルス発生器６を制御することにより、周波数、電圧値、波形形状（矩形波、正弦波等）、立ち上り時間、立下り時間を含むリップルの複数の波形要素（解析パラメータ）を適宜調整する（Ｓ２５）。
【００５９】
リップルの複数の波形要素を適宜調整した後、システム制御部は、再度、ロックインアンプ７及び画像制御部８を制御することにより、レーザ走査の周期に同期させて変換された解析画像を示す画像信号を取得する（Ｓ２６）。
【００６０】
次に、システム制御部は、画像制御部８を制御することにより、ステップＳ２６で取得した解析画像を示す画像信号と、ステップＳ２３で取得したパターン画像を示す画像信号とを合成して、その合成画像を示す画像信号を表示部９に転送する（Ｓ２７）。
【００６１】
次に、システム制御部は、表示部９を制御して、ステップＳ２７で転送された画像信号に基づいて合成画像（解析画像及びパターン画像）を表示部９上に表示する（Ｓ２８）。この合成画像には、被測定デバイス３の変動電流の変化量を示す画像情報がレーザビームの照射位置に対応させて配置されている。これにより、被測定デバイス３の故障部位を、表示部９に表示された合成画像上で特定する。
【００６２】
ステップＳ２８で表示された合成画像では、被測定デバイス３の故障部位の特定がまだ困難である場合、レーザ走査部２の光学系の倍率を上げて、上述したステップＳ２３以降の手順を繰り返し実行する（Ｓ２９）。
【００６３】
最終的に、ステップＳ２８で表示された合成画像で、被測定デバイス３の故障部位の特定が可能になると、被測定デバイス３に対する図９の故障解析手順が終了する。故障解析が終了した被測定デバイス３に対しては、例えば、構造解析等の検査が行われる。
【００６４】
上述したように、本発明に係る半導体解析装置においては、重畳させるリップルの周波数を５ＭＨｚ以上に設定が可能であり、解析画像の取得時間を大幅に短縮することが可能である。また、重畳させるリップルの周波数を可変にすることで、個々の被測定デバイスごとに異なる固有振動数(インダクタンス成分やリアクタンス成分によって決まる)の影響を受けない条件設定が可能である。従って、本発明に係る半導体解析装置によれば、個々の被測定デバイスごとに最適な条件の設定が可能である。
【００６５】
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はかかる特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した発明の要旨内において様々な変形・変更が可能である。
【００６６】
（付記１）
被測定半導体装置に電源電圧を供給する電源部と、前記半導体装置の主面にレーザ光を走査しながら照射するレーザ走査部とを有し、前記照射に伴う前記半導体装置を流れる電流の変化を検出して、前記半導体装置の故障部位を解析する半導体解析装置であって、
前記電源部から前記半導体装置に供給される電源電圧にリップルを重畳させる重畳部を備えることを特徴とする半導体解析装置。
【００６７】
（付記２）
付記１記載の半導体解析装置において、前記照射に伴う前記半導体装置を流れる電流の変化を増幅し、増幅した電流の変化量を前記リップルの周波数に同期させて取得するロックインアンプを備えることを特徴とする半導体解析装置。
【００６８】
（付記３）
付記１記載の半導体解析装置において、前記リップルの周波数を任意に変化させて、前記半導体装置の故障部位を解析することを特徴とする半導体解析装置。
【００６９】
（付記４）
付記２記載の半導体解析装置において、周波数、電圧値、波形形状、立ち上り時間、及び立ち下り時間を含む前記リップルの複数の波形要素のいずれか１つを変化させて、前記半導体装置の故障部位を解析することを特徴とする半導体解析装置。
【００７０】
（付記５）
付記３又は４記載の半導体解析装置において、前記半導体装置の固有振動数成分に合わせて、前記リップルの波形要素の変化を調整することにより最適画像を取得することを特徴とする半導体解析装置。
【００７１】
（付記６）
前記重畳部は、前記リップルを発生するパルス発生器を備えることを特徴とする付記１記載の半導体解析装置。
【００７２】
（付記７）
前記重畳部は、前記リップルを発生するパルス発生器と、一端が前記パルス発生器に接続され、他端が被測定半導体装置に接続されるコンデンサと、一端が前記電源部に接続され、他端が前記コンデンサに接続される抵抗とを備えることを特徴とする付記１記載の半導体解析装置。
【００７３】
（付記８）
電源部とレーザ走査部を有する半導体解析装置を用いて、被測定半導体装置の故障部位を解析する半導体解析方法であって、
前記電源部から前記半導体装置に電源電圧を供給する手順と、
前記レーザ走査部を用いて前記半導体装置の主面にレーザ光を走査しながら照射する手順と、
前記照射に伴う前記半導体装置を流れる電流の変化を検出する手順と、
前記電源部から半導体装置に供給される電源電圧にリップルを重畳させる手順と
を含むことを特徴とする半導体解析方法。
【００７４】
（付記９）
付記８記載の半導体解析方法において、前記半導体解析装置は、前記照射に伴う前記半導体装置を流れる電流の変化を増幅し、増幅した電流の変化量を前記リップルの周波数に同期させて取得するロックインアンプを備えることを特徴とする半導体解析方法。
【００７５】
（付記１０）
付記８記載の半導体解析方法において、前記リップルの周波数を任意に変化させて、前記半導体装置の故障部位を解析することを特徴とする半導体解析方法。
【００７６】
（付記１１）
付記９記載の半導体解析方法において、周波数、電圧値、波形形状、立ち上り時間、及び立ち下り時間を含む前記リップルの複数の波形要素のいずれか１つを変化させて、前記半導体装置の故障部位を解析することを特徴とする半導体解析方法。
【００７７】
（付記１２）
付記１０又は１１記載の半導体解析方法において、前記半導体装置の固有振動数成分に合わせて、前記リップルの波形要素の変化を調整することにより最適画像を取得することを特徴とする半導体解析方法。
【図面の簡単な説明】
【００７８】
【図１】本発明の一実施形態に係る半導体解析装置の構成を示すブロック図である。
【図２】図１の半導体解析装置におけるリップル重畳回路の一例を示す図である。
【図３】本発明の関連技術に係る半導体解析装置の構成を示すブロック図である。
【図４】被測定デバイスの等価回路を示す図である。
【図５】図４の等価回路パラメータによって生ずるインピーダンスの周波数特性を示す図である。
【図６】本発明の他の実施形態に係る半導体解析装置の構成を示すブロック図である。
【図７】アナログ回路のリーク不良の等価回路を示す図である。
【図８】ロジック回路の断線不良の等価回路を示す図である。
【図９】本発明の半導体解析装置を用いて行われる被測定デバイスの故障解析手順を説明するためのフロー図である。
【符号の説明】
【００７９】
１  レーザ発生部
２  レーザ走査部
３  被測定デバイス（半導体装置）
４  試料台
５  電圧／電流供給源
６  パルス発生器
７  ロックインアンプ
８  画像制御部
９  表示部
１０  リップル重畳回路
３１１  レーザ変調部
６７  アンプ
【図１】
2007266127.tif 000003
【図２】
2007266127.tif 000004
【図３】
2007266127.tif 000005
【図４】
2007266127.tif 000006
【図５】
2007266127.tif 000007
【図６】
2007266127.tif 000008
【図７】
2007266127.tif 000009
【図８】
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【図９】
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