JPS5921169B2 - 半導体素子の不良解析法 - Google Patents
半導体素子の不良解析法Info
- Publication number
- JPS5921169B2 JPS5921169B2 JP713477A JP713477A JPS5921169B2 JP S5921169 B2 JPS5921169 B2 JP S5921169B2 JP 713477 A JP713477 A JP 713477A JP 713477 A JP713477 A JP 713477A JP S5921169 B2 JPS5921169 B2 JP S5921169B2
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- JP
- Japan
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- junction region
- junction
- liquid crystal
- field effect
- crystal film
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Description
【発明の詳細な説明】
本発明は半導体素子の不良解析法に係り、とくにＰＮ接
合領域の接合性の良否解析法に係る。
合領域の接合性の良否解析法に係る。
半導体素子は周知の如く、半導体に導電型決定が異る少
なくとも２種の不純物を含有するＰＮ接合領域が基本と
なつて構成されている。そしてこのＰＮ接合領域に課せ
られた重要な電気的特性のひとつとして逆方向特性があ
る。これはＰＮ接合に逆方向電圧を与えたときの逆方向
電圧と逆方向電流の関係であるが、逆方向電流が規定の
電流値を超過すると、ＰＮ接合リーク電流として半導体
素子が動作しない不良原因となる。半導体素子の不良原
因となるリーク電流にはＰＮ接合リーク電流以外に、絶
縁膜のピンホールに起因するリーク電流などもある。し
たがつて半導体素子をブラックボックスとして調べた時
のリーク電流は、ＰＮ接合リーク電流によるのか、絶縁
膜のピンホールに起因するリーク電流などによるのか区
別しがたい。そこで最終的に絶縁膜等を除去して、ＰＮ
接合領域だけを解析する必要か生じる。この最終的にＰ
Ｎ接合領域だけを解析する方法として、従来、ＰＮ接合
領域に金属電極を形成せしめてこれと半導体基板との逆
方向特性を調べるとか、ＰＮ接合領域に電子ビームを照
射し、ＰＮ接合領域またはその近傍に形成せしめた金属
電極から電子ビーム誘起電流を取出して調べるなどの方
法がよく知られている。しかしこれら従来の解析方法に
はいずれも欠点がある。すなわちこれら従来の方法では
ＰＮ接合領域またはその近傍への金属電極を形成し、か
つそこへの探針接触を必要とすることである。半導体素
子とくに集積回路など高集積化高密度化された半導体素
子では、その半導体素子内には幾千幾万の微細なパター
ン寸法のＰＮ接合領域が作り込まれている。このような
微細なパターン寸法、たとえば幾μｍ角のようなパター
ン領域のＰＮ接合領域内に金属電極を形成することは、
半・ 導体素子製造プロセス上はともかく、不良解析対
象の試料にはパッケージ等が設けられているのが通常で
あつて公知の写真製版技術を適用できず極めて困難であ
る。また微小電極への電気接続を得るための探針接触は
、ウエハプローバでよく経験門 されているように難か
しい。また、従来、上記欠点を解消するようにした解析
法として、特開昭５０−１３４３７９号公報に記載され
ているような方法があつた。
なくとも２種の不純物を含有するＰＮ接合領域が基本と
なつて構成されている。そしてこのＰＮ接合領域に課せ
られた重要な電気的特性のひとつとして逆方向特性があ
る。これはＰＮ接合に逆方向電圧を与えたときの逆方向
電圧と逆方向電流の関係であるが、逆方向電流が規定の
電流値を超過すると、ＰＮ接合リーク電流として半導体
素子が動作しない不良原因となる。半導体素子の不良原
因となるリーク電流にはＰＮ接合リーク電流以外に、絶
縁膜のピンホールに起因するリーク電流などもある。し
たがつて半導体素子をブラックボックスとして調べた時
のリーク電流は、ＰＮ接合リーク電流によるのか、絶縁
膜のピンホールに起因するリーク電流などによるのか区
別しがたい。そこで最終的に絶縁膜等を除去して、ＰＮ
接合領域だけを解析する必要か生じる。この最終的にＰ
Ｎ接合領域だけを解析する方法として、従来、ＰＮ接合
領域に金属電極を形成せしめてこれと半導体基板との逆
方向特性を調べるとか、ＰＮ接合領域に電子ビームを照
射し、ＰＮ接合領域またはその近傍に形成せしめた金属
電極から電子ビーム誘起電流を取出して調べるなどの方
法がよく知られている。しかしこれら従来の解析方法に
はいずれも欠点がある。すなわちこれら従来の方法では
ＰＮ接合領域またはその近傍への金属電極を形成し、か
つそこへの探針接触を必要とすることである。半導体素
子とくに集積回路など高集積化高密度化された半導体素
子では、その半導体素子内には幾千幾万の微細なパター
ン寸法のＰＮ接合領域が作り込まれている。このような
微細なパターン寸法、たとえば幾μｍ角のようなパター
ン領域のＰＮ接合領域内に金属電極を形成することは、
半・ 導体素子製造プロセス上はともかく、不良解析対
象の試料にはパッケージ等が設けられているのが通常で
あつて公知の写真製版技術を適用できず極めて困難であ
る。また微小電極への電気接続を得るための探針接触は
、ウエハプローバでよく経験門 されているように難か
しい。また、従来、上記欠点を解消するようにした解析
法として、特開昭５０−１３４３７９号公報に記載され
ているような方法があつた。
これはＰＮ接合領域上に液晶層及びガラス板を設け、こ
れらを通して偏光された光を連続的にＰＮ接合領域上に
投射し、液晶層中の複屈折的変化を視覚的に観察するよ
うにしたものであつた。しかしなから上記従来方法では
、ＰＮ接合りーク電流が他の電気回路に悪影響を与え、
そのため正確な解析、検査かできない欠点があり、また
液晶の電界効果が弱まつて検査、解析か困難となる欠点
かあつた。
れらを通して偏光された光を連続的にＰＮ接合領域上に
投射し、液晶層中の複屈折的変化を視覚的に観察するよ
うにしたものであつた。しかしなから上記従来方法では
、ＰＮ接合りーク電流が他の電気回路に悪影響を与え、
そのため正確な解析、検査かできない欠点があり、また
液晶の電界効果が弱まつて検査、解析か困難となる欠点
かあつた。
本発明は、上記従来方法の欠点を除去するためになされ
たもので、ＰＮ接合領域上に電界効果型液晶膜及びガラ
ス板を設け、これらを通して上記ＰＮ接合領域に偏光さ
れた光と偏光されていない光とを同時に重複して、かつ
断続的に投射することにより、他の電気回路への悪影響
がなく、かつ液晶膜の電界効果を弱めることのない半導
体素子の不良解析法を提供することを目的としている。
たもので、ＰＮ接合領域上に電界効果型液晶膜及びガラ
ス板を設け、これらを通して上記ＰＮ接合領域に偏光さ
れた光と偏光されていない光とを同時に重複して、かつ
断続的に投射することにより、他の電気回路への悪影響
がなく、かつ液晶膜の電界効果を弱めることのない半導
体素子の不良解析法を提供することを目的としている。
以下、図面を参照しながら本発明による解析法について
述べる。第１図は本発明による解析法を説明するための
工程別断面図であつて、解析の対象とするＰＮ接合領域
１のみの部分を取上げてあり、絶縁膜、メタライゼーシ
ヨン等は除去してある。
述べる。第１図は本発明による解析法を説明するための
工程別断面図であつて、解析の対象とするＰＮ接合領域
１のみの部分を取上げてあり、絶縁膜、メタライゼーシ
ヨン等は除去してある。
絶縁膜、メタラィゼーシヨン等の除去されたＰＮ接合領
域１の解析によつて真にＰＮ接合の欠陥にもとずくリー
ク電流かどうかの判定ができる。第１図ａは半導体基板
２にＰＮ接合領域１か露出している状態を示している。
本発明による解析法では、このＰＮ接合領域１の露出し
た半導体基板２の半導体基板主面２ａの上を電界効果型
結晶膜３で被覆し（第１図ｂ）、つづいてガラス板４を
前記電界効果型液晶膜３の上に載置する。電界効果型液
晶膜３の被覆範囲およびガラス板４の形状大きさは、解
析の対象としているＰＮ接合領域１を充分にカバーでき
る形状、大きさとする（第１図ｃ）。つづいて第２図に
示すごとく、電界効果液晶膜３、ガラス板４の設けられ
た試料１００を光学系２００のもとに配置する。光学系
２００は、光源５からの光を偏光子６で偏光した光７を
上記ＰＮ接合領域１に投射するためのものである。光源
５″からの偏光されない通常光７′もＰＮ接合領域１に
投射するか、この通常光７″は、偏光された光７の光路
とは異なり、直接に試料１００面へ斜めから入射してＰ
Ｎ接合領域１を照射し、試料１００面で整反射されて射
出する。したがつて、通常光７″は接眼レンズ１１を通
過しない。これに対し、偏光された光７は、プリズム８
、対物レンズ９、ガラス板４、電解効果型液晶膜３を通
過してＰＮ接合領域１へ至り、そこで反射される。そし
て再び反射光は、電界効果型液晶膜３、ガラス板４、対
物レンズ９を通過しプリズム８に至る。プリズム８は半
透明鏡であり、反射後の偏光された光７は直進し、検光
子１０、接眼レンズ１１を通過して人間の眼またはテレ
ビカメラで観察される。対物レンズ９，接眼レンズ１１
は微小な寸法のＰＮ接合領域１を拡大して詳細観察でき
るようにするために設けられている。偏光子６と検光子
１０の偏光面に関する相対関係が、反射後の偏光された
光７等を遮断するような検光子１０の相対関係であれば
、人間の眼またはテレビカメラで見られる視野は完全暗
黒状態であり、また逆に反射後の偏光された光７等を通
過させるような検光子１０の相対関係であれば、人間の
眼またはテレビカメラで見られる視野は完全明視野であ
る。
域１の解析によつて真にＰＮ接合の欠陥にもとずくリー
ク電流かどうかの判定ができる。第１図ａは半導体基板
２にＰＮ接合領域１か露出している状態を示している。
本発明による解析法では、このＰＮ接合領域１の露出し
た半導体基板２の半導体基板主面２ａの上を電界効果型
結晶膜３で被覆し（第１図ｂ）、つづいてガラス板４を
前記電界効果型液晶膜３の上に載置する。電界効果型液
晶膜３の被覆範囲およびガラス板４の形状大きさは、解
析の対象としているＰＮ接合領域１を充分にカバーでき
る形状、大きさとする（第１図ｃ）。つづいて第２図に
示すごとく、電界効果液晶膜３、ガラス板４の設けられ
た試料１００を光学系２００のもとに配置する。光学系
２００は、光源５からの光を偏光子６で偏光した光７を
上記ＰＮ接合領域１に投射するためのものである。光源
５″からの偏光されない通常光７′もＰＮ接合領域１に
投射するか、この通常光７″は、偏光された光７の光路
とは異なり、直接に試料１００面へ斜めから入射してＰ
Ｎ接合領域１を照射し、試料１００面で整反射されて射
出する。したがつて、通常光７″は接眼レンズ１１を通
過しない。これに対し、偏光された光７は、プリズム８
、対物レンズ９、ガラス板４、電解効果型液晶膜３を通
過してＰＮ接合領域１へ至り、そこで反射される。そし
て再び反射光は、電界効果型液晶膜３、ガラス板４、対
物レンズ９を通過しプリズム８に至る。プリズム８は半
透明鏡であり、反射後の偏光された光７は直進し、検光
子１０、接眼レンズ１１を通過して人間の眼またはテレ
ビカメラで観察される。対物レンズ９，接眼レンズ１１
は微小な寸法のＰＮ接合領域１を拡大して詳細観察でき
るようにするために設けられている。偏光子６と検光子
１０の偏光面に関する相対関係が、反射後の偏光された
光７等を遮断するような検光子１０の相対関係であれば
、人間の眼またはテレビカメラで見られる視野は完全暗
黒状態であり、また逆に反射後の偏光された光７等を通
過させるような検光子１０の相対関係であれば、人間の
眼またはテレビカメラで見られる視野は完全明視野であ
る。
ここでもし、電界効果型液晶膜３のある部分が複屈折を
起しているならば、複屈折を起している電界効果型液晶
膜３の部分を通過する偏光された光７等の偏波面に回転
が起り、検光子１０を通じて観察される視野において、
暗黒状態の中に明るい視野、あるいは明視野の中に暗黒
部分が現われる。ところでＰＮ接合に光か照射されると
光起電力を生じる現象のあることはよく知られている。
起しているならば、複屈折を起している電界効果型液晶
膜３の部分を通過する偏光された光７等の偏波面に回転
が起り、検光子１０を通じて観察される視野において、
暗黒状態の中に明るい視野、あるいは明視野の中に暗黒
部分が現われる。ところでＰＮ接合に光か照射されると
光起電力を生じる現象のあることはよく知られている。
したがつて、偏光された光７等がＰＮ接合領域１へ照射
された場合においてもＰＮ接合領域１と半導体基板２の
間ｌこ光起電力を発生する。光起電力が誘起されればＰ
Ｎ接合領域１の半導体基板主面２ａに現われているＰＮ
接合線１ａに亘つても電界か形成される。この電界は電
界効果型液晶膜３の中にも電気力線が通過するものであ
つて、電界効果型液晶膜３はこの電界によつて複屈折を
起す。この複屈折は偏光された光７等の偏波面を回転さ
せ、検光子１０を通じて、人間の眼あるいはテレビカメ
ラで確認できることはすでに述べたとおりである。だか
もし、ＰＮ接合領域１のＰＮ接合特性が不良であつて逆
方向リーク電流を引き起しているならば、偏光された光
７で誘起された光起電力は低下し、電界効果型液晶膜３
への電界は弱まり、検光子１０を通じて観察される暗黒
状態の中での明視野の明るさ、または明視野中の暗黒部
分の暗らさは変化する。したかつて、ＰＮ接合特性のす
ぐれたＰＮ接合領域とＰＮ接合特性の良くないＰＮ接合
領域の、比較観察によつてＰＮ接合特性の良否を判定す
ることができる。第１図では図示していないが、集積回
路のごとき半導体素子では、数多くのＰＮ接合領域が形
成されているので、良否判定を要するＰＮ接合領域の周
辺には必ずいくつかの他のＰＮ接合領域も存在している
から、この良否判定対象外のＰＮ接合領域群と良否判定
対象のＰＮ接合領域を比較することができ、これにより
ＰＮ接合特性の良否を判定できる。またＰＮ接合リーク
電流によつて生じた解析対象のＰＮ接合領域１に向けて
、偏光された光７の光路以外から、通常光を照射するよ
うにしたので、申＋″！發＝：（―呻＝ないような完全
暗黒状態あるいは完全明視野となり、これによりＰＮ接
合リーク電流が他の電気回路へ悪影響を及ぼす。
された場合においてもＰＮ接合領域１と半導体基板２の
間ｌこ光起電力を発生する。光起電力が誘起されればＰ
Ｎ接合領域１の半導体基板主面２ａに現われているＰＮ
接合線１ａに亘つても電界か形成される。この電界は電
界効果型液晶膜３の中にも電気力線が通過するものであ
つて、電界効果型液晶膜３はこの電界によつて複屈折を
起す。この複屈折は偏光された光７等の偏波面を回転さ
せ、検光子１０を通じて、人間の眼あるいはテレビカメ
ラで確認できることはすでに述べたとおりである。だか
もし、ＰＮ接合領域１のＰＮ接合特性が不良であつて逆
方向リーク電流を引き起しているならば、偏光された光
７で誘起された光起電力は低下し、電界効果型液晶膜３
への電界は弱まり、検光子１０を通じて観察される暗黒
状態の中での明視野の明るさ、または明視野中の暗黒部
分の暗らさは変化する。したかつて、ＰＮ接合特性のす
ぐれたＰＮ接合領域とＰＮ接合特性の良くないＰＮ接合
領域の、比較観察によつてＰＮ接合特性の良否を判定す
ることができる。第１図では図示していないが、集積回
路のごとき半導体素子では、数多くのＰＮ接合領域が形
成されているので、良否判定を要するＰＮ接合領域の周
辺には必ずいくつかの他のＰＮ接合領域も存在している
から、この良否判定対象外のＰＮ接合領域群と良否判定
対象のＰＮ接合領域を比較することができ、これにより
ＰＮ接合特性の良否を判定できる。またＰＮ接合リーク
電流によつて生じた解析対象のＰＮ接合領域１に向けて
、偏光された光７の光路以外から、通常光を照射するよ
うにしたので、申＋″！發＝：（―呻＝ないような完全
暗黒状態あるいは完全明視野となり、これによりＰＮ接
合リーク電流が他の電気回路へ悪影響を及ぼす。
即ち不良箇所が正常箇所をも不正常としてしまうの言防
止でき、ＰＮ接合の良否を正確に判定することができる
。また電解効果型液晶の種類によつては、比較的長時間
の光照射によつて、複屈折の度合が緩和されて、電界効
果型液晶膜３の光学的性質が電界依存性を示さない場合
があるが、本実施例ではこの場合には、偏光された光７
及び通常光のように偏光されていない光を断続光とした
ので上記液晶の電界効果が弱まることはなく、明確なＰ
Ｎ接合良否判定を行うことができる。
止でき、ＰＮ接合の良否を正確に判定することができる
。また電解効果型液晶の種類によつては、比較的長時間
の光照射によつて、複屈折の度合が緩和されて、電界効
果型液晶膜３の光学的性質が電界依存性を示さない場合
があるが、本実施例ではこの場合には、偏光された光７
及び通常光のように偏光されていない光を断続光とした
ので上記液晶の電界効果が弱まることはなく、明確なＰ
Ｎ接合良否判定を行うことができる。
電界効果型液晶膜３には例えばＭＢＢＡ（Ｐ−Ｍｅｔｈ
Ｏｘｙｂｅｎｚｙｌｉｄｅｎｅ−Ｐ−Ｂｕｔｙｌａｎｉ
ｌｉｎｅ）などのネマチツク液晶を用いる。
Ｏｘｙｂｅｎｚｙｌｉｄｅｎｅ−Ｐ−Ｂｕｔｙｌａｎｉ
ｌｉｎｅ）などのネマチツク液晶を用いる。
ＭＢＢＡのごとき液晶の絶縁抵抗は１０１０Ω儂以上で
あつて、ＰＮ接合領域上へ直線塗布しても液晶によるり
ーク電流は非常に小さい。以上詳しく述べたように本発
明によるＰＮ接合領域のＰＮ接合特性の良否を判定でき
る不良解析法は、ＰＮ接合領域上に、電界効果型液晶膜
及びガラス板を設け、これらを通して上記ＰＮ接合領域
に偏光された光及び偏光されていない光を同時に重複し
てかつ断続的に投射したので、ＰＮ接合領域に何ら金属
電極を形成することなく、簡単な操作にもとづいて微細
パターンのＰＮ接合領域を解析でき、この際にＰＮ接合
リーク電流が他の電気回路に悪影響を与えることがなく
、また液晶の電解効果を弱めることのない効果がある。
あつて、ＰＮ接合領域上へ直線塗布しても液晶によるり
ーク電流は非常に小さい。以上詳しく述べたように本発
明によるＰＮ接合領域のＰＮ接合特性の良否を判定でき
る不良解析法は、ＰＮ接合領域上に、電界効果型液晶膜
及びガラス板を設け、これらを通して上記ＰＮ接合領域
に偏光された光及び偏光されていない光を同時に重複し
てかつ断続的に投射したので、ＰＮ接合領域に何ら金属
電極を形成することなく、簡単な操作にもとづいて微細
パターンのＰＮ接合領域を解析でき、この際にＰＮ接合
リーク電流が他の電気回路に悪影響を与えることがなく
、また液晶の電解効果を弱めることのない効果がある。
もしＰＮ接合領域に局部的な暗黒部または輝点が見出さ
れるならば、単にＰＮ接合領域そのものの良否判定だけ
にとどまらず不良個所をも発見できる。
れるならば、単にＰＮ接合領域そのものの良否判定だけ
にとどまらず不良個所をも発見できる。
ますます高集積化され微細パターン化する集積回路等に
対する本発明の不良解析法の適用は、よりよいＰＮ接合
形成の手掛り、改善をもたらすものであつて、ひいては
半導体素子製造技術の進歩を促すものである。
対する本発明の不良解析法の適用は、よりよいＰＮ接合
形成の手掛り、改善をもたらすものであつて、ひいては
半導体素子製造技術の進歩を促すものである。
第１図は本発明による半導体素子の不良解析法を適用す
るにあたつての試料処理法を説明するための工程別断面
図、第２図は本発明による不良解析法を適用するための
光学系の概要図を示す。 １はＰＮ接合領域、２は半導体基板、３は電界効果型液
晶膜、４はガラス板、６は偏光子、７は偏光された光、
８はプリズム、９は対物レンズ、１０は検光子、１１は
接眼レンズ、１００は試料、２００は光学系である。
るにあたつての試料処理法を説明するための工程別断面
図、第２図は本発明による不良解析法を適用するための
光学系の概要図を示す。 １はＰＮ接合領域、２は半導体基板、３は電界効果型液
晶膜、４はガラス板、６は偏光子、７は偏光された光、
８はプリズム、９は対物レンズ、１０は検光子、１１は
接眼レンズ、１００は試料、２００は光学系である。
Claims (1)
- １ 半導体基板主面に半導体基板とは反対の導電型の不
純物が拡散されてなるＰＮ接合領域のＰＮ接合性の不良
解析法において、前記ＰＮ接合領域を充分に覆う電界効
果型液晶膜を前記ＰＮ接合領域上に形成し、さらに前記
ＰＮ接合領域を充分に覆うガラス板を前記電界効果型液
晶膜上に載置し、偏光された光と偏光されていない光と
を同時に重複してかつ断続的に前記ガラス板、前記電界
効果型液晶膜を通して前記ＰＮ接合領域に照射し、前記
ＰＮ接合領域、前記電解効果型液晶より反射された光を
検光子にて観察することを特徴とする半導体素子の不良
解析法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP713477A JPS5921169B2 (ja) | 1977-01-24 | 1977-01-24 | 半導体素子の不良解析法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP713477A JPS5921169B2 (ja) | 1977-01-24 | 1977-01-24 | 半導体素子の不良解析法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5392672A JPS5392672A (en) | 1978-08-14 |
| JPS5921169B2 true JPS5921169B2 (ja) | 1984-05-18 |
Family
ID=11657598
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP713477A Expired JPS5921169B2 (ja) | 1977-01-24 | 1977-01-24 | 半導体素子の不良解析法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5921169B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6342498U (ja) * | 1986-09-05 | 1988-03-19 | ||
| JPS6385597U (ja) * | 1986-11-26 | 1988-06-04 | ||
| JPH0219971U (ja) * | 1988-07-15 | 1990-02-09 |
-
1977
- 1977-01-24 JP JP713477A patent/JPS5921169B2/ja not_active Expired
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6342498U (ja) * | 1986-09-05 | 1988-03-19 | ||
| JPS6385597U (ja) * | 1986-11-26 | 1988-06-04 | ||
| JPH0219971U (ja) * | 1988-07-15 | 1990-02-09 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5392672A (en) | 1978-08-14 |
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