半導体装置の検査方法、及び半導体装置の検査装置
【課題】半導体装置の電極を形成していない非電極面に電圧を印加する場合であっても、非電極面へ照射される赤外線、又は非電極面から放射される赤外線を用いて、半導体装置の欠陥部位を容易に判別できる半導体装置の検査方法、及び半導体装置の検査装置を提供すること。
【解決手段】赤外線を用いて半導体装置１０の欠陥部位を判別する半導体装置の検査方法において、半導体装置１０の電極を形成していない非電極面１０ａに透明電極２１ｂを当接する工程と、透明電極２１ｂを介して半導体装置１０の非電極面１０ａに電圧を印加すると共に、透明電極２１ｂを介して半導体装置１０の非電極面１０ａに赤外線のスポット光３１を照射する工程と、赤外線のスポット光３１で半導体装置１０の非電極面１０ａを走査して、半導体装置１０の電流変化ΔＩを測定し、半導体装置１０の欠陥部位を判別する工程と、を有する。
【解決手段】赤外線を用いて半導体装置１０の欠陥部位を判別する半導体装置の検査方法において、半導体装置１０の電極を形成していない非電極面１０ａに透明電極２１ｂを当接する工程と、透明電極２１ｂを介して半導体装置１０の非電極面１０ａに電圧を印加すると共に、透明電極２１ｂを介して半導体装置１０の非電極面１０ａに赤外線のスポット光３１を照射する工程と、赤外線のスポット光３１で半導体装置１０の非電極面１０ａを走査して、半導体装置１０の電流変化ΔＩを測定し、半導体装置１０の欠陥部位を判別する工程と、を有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、赤外線を用いて半導体装置の欠陥部位を判別する半導体装置の検査方法、及び半導体装置の検査装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、半導体装置に電圧を印加した状態で、半導体装置から放出される赤外線の放射量を測定することにより、半導体装置の欠陥部位を判別する半導体装置の検査方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
図７は、従来の半導体装置の検査方法の一例を示した模式図である。検査の対象となる半導体装置は、光センサや太陽電池等に利用される光起電力素子であり、図７に示したように、ＩＴＯ等で形成された第１電極７０１と、ＣｕやＡｌ等で形成された第２電極７０２と、光起電力層７０３と、保護層７０４とを備える。また、図７において、７１２は短絡欠陥、７１３はバイアス電流、７１４は欠陥部より放射された赤外線、７１５は熱画像分析装置である。
【０００４】
上記従来の半導体装置の検査方法では、第１電極７０１と第２電極７０２との間に適当な電圧を印加する。短絡欠陥７１２に電流が集中してジュール熱が発生し、赤外線が放射される。この赤外線のうち、図７の上方に放射された赤外線の一部は保護層７０４を透過し、一部は保護層７０４に吸収され保護層７０４の温度を上昇させる。また、保護層７０４の温度は熱伝導によって第１電極７０１から直接伝わる熱によっても上昇する。このようにして温度が上昇した欠陥７１２近傍の保護層７０４からも赤外線が放射される。保護層７０４を透過した赤外線や保護層７０４自体から放射された赤外線を赤外線分析装置７１５によって検出することによって欠陥７１２の位置を検出する。
【特許文献１】特開２００２−２０３９７８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記従来の半導体装置の検査方法では、検査の対象となる半導体装置が、光センサや太陽電池等に利用される光起電力素子である。このため、半導体装置は、太陽光等の光を受光する構造を有する。つまり、第１電極には、可視光線、赤外線等の光を透過するＩＴＯ等の透明電極が用いられる。
【０００６】
これに対し、ＩＧＢＴ、パワーＭＯＳＦＥＴ、ダイオード等の縦型構造の半導体装置は、太陽光等の外部光による誤作動を防止するため、外部光を遮光する封止樹脂により封止される。このため、電極には、赤外線を透過しない安価なＣｕやＡｌ等の金属材料が用いられる。したがって、赤外線を用いてＩＧＢＴ等の縦型構造の半導体装置を検査するためには、少なくとも１つの金属電極を除去し、金属電極の代わりにプローブを介して、電圧を印加する必要がある。
【０００７】
しかしながら、半導体装置の電極を形成していない非電極面に電圧を印加する場合、従来のプローブを用いた電圧印加方法では、非電極面の全面に等電圧を印加できない。このため、非電極面の領域毎に半導体装置のアノードとカソードとの間に印加される電圧が異なり、非電極面へ照射される赤外線、又は非電極面から放射される赤外線を用いて欠陥部位を判別し難い。
【０００８】
本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであって、半導体装置の電極を形成していない非電極面に電圧を印加する場合であっても、非電極面へ照射される赤外線、又は非電極面から放射される赤外線を用いて、半導体装置の欠陥部位を容易に判別できる半導体装置の検査方法、及び半導体装置の検査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】
前記目的を達成するため、第１の発明は、赤外線を用いて半導体装置の欠陥部位を判別する半導体装置の検査方法において、
前記半導体装置の電極を形成していない非電極面に透明電極を当接する工程と、
前記透明電極を介して前記半導体装置の前記非電極面に電圧を印加すると共に、前記透明電極を介して前記半導体装置の前記非電極面に赤外線のスポット光を照射する工程と、
前記赤外線の前記スポット光で前記半導体装置の前記非電極面を走査して、前記半導体装置の電流変化を測定し、前記半導体装置の欠陥部位を判別する工程と、
を有する。
【００１０】
また、第２の発明は、赤外線を用いて半導体装置の欠陥部位を判別する半導体装置の検査方法において、
前記半導体装置の電極を形成していない非電極面に透明電極を当接する工程と、
前記透明電極を介して前記半導体装置の前記非電極面に電圧を印加する工程と、
前記非電極面に電圧を印加した状態で、前記透明電極を介して前記半導体装置の前記非電極面の所定領域から放射される赤外線の光量を測定しつつ、前記所定領域を移動して、前記半導体装置の欠陥部位を判別する工程と、
を有する。
【００１１】
また、第３の発明は、第１又は第２の発明に係る半導体装置の検査方法に用いる半導体装置の検査装置であって、
前記半導体装置の電極を形成していない非電極面に当接するための透明電極を有する。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、半導体装置の電極を形成していない非電極面に透明電極を当接するので、透明電極を介して非電極面の全面に等電圧を印加でき、半導体装置のアノードとカソードとの間に等電圧を印加でき、透明電極を介して非電極面へ照射される赤外線、又は透明電極を介して非電極面から放射される赤外線を用いて、半導体装置の欠陥部位を容易に判別できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、図面を参照して、本発明を実施するための最良の形態の説明を行う。
【００１４】
図１は、本発明の半導体装置の検査装置の構成の一例を示した模式図である。本実施例の半導体装置１０の検査装置２０は、透明電極２１ｂを有するガラスステージ２１と、透明電極２１ｂを介して半導体装置１０の非電極面１０ａに電圧を印加するための電圧供給部２３と、透明電極２１ｂを介して半導体装置１０の非電極面１０ａに赤外線のスポット光を照射し、赤外線のスポット光で半導体装置１０の非電極面１０ａを走査するための光学部２５と、半導体装置１０の電流変化ΔＩを検出するための電流変化検出部２７と、後述の電気信号を処理して、画像データを作製、表示する画像作製表示部２９とを備える。尚、半導体装置１０は、半導体装置１０の検査装置２０の構成要素ではない。
【００１５】
半導体装置１０は、ＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ Ｇａｔｅ Ｂｉｐｏｌａｒ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）、パワーＭＯＳＦＥＴ、ダイオード等の縦型構造の半導体装置である。ＩＧＢＴ１０は、Ｓｉ基板の裏面の全面にＡｌ等の金属を積層して形成されたコレクタ電極（図示せず）と、Ｓｉ基板の表面の互いに隔離された領域にＡｌ等の金属を積層して形成されたエミッタ電極（図示せず）、及びゲート電極（図示せず）とを備える。ＩＧＢＴ１０は、ゲート電極の電圧を制御することで、コレクタ電極からエミッタ電極へ流れる電流のオン、オフを制御する。
【００１６】
このように、縦型構造の半導体装置１０は、表面及び裏面に赤外線を透過しない金属電極を備える。このため、赤外線による欠陥部位の検査前に、Ｓｉ基板の表面及び裏面に積層された複数の金属電極のうち、少なくとも１つの金属電極を除去する必要がある。除去される金属電極は、ＩＧＢＴの場合、コレクタ電極が好ましい。これは、ＩＧＢＴの構造上、欠陥部位がエミッタ電極側に形成され易いためである。金属電極の除去には、ＣＭＰ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）法等を用いることができる。
【００１７】
ガラスステージ２１は、ガラス基板２１ａ上に、透明電極２１ｂを成膜して形成され、透明電極２１ｂは、半導体装置１０の非電極面１０ａの全面に当接する構成を有する。ガラスステージ２１は、半導体装置１０の非電極面１０ａに電圧を印加すると共に、半導体装置１０の非電極面１０ａへ赤外線を透過するものである。
【００１８】
ガラス基板２１ａは、例えば、石英ガラスや、赤外線透過率の高い非酸化物ガラスで形成される。ガラス基板２１ａは、半導体装置１０が透明電極２１ｂに圧着された際、破損しない程度の強度を有する限り、薄く形成されて良い。ガラス基板２１ａが薄くなるほど、ガラス基板２１ａの赤外線透過率が高くなる。このガラス基板２１ａの厚さは、例えば、１〜１０ｍｍである。ガラス基板２１ａ上には、透明電極２１ｂが成膜されている。
【００１９】
透明電極２１ｂは、半導体装置１０の非電極面１０ａの全面に当接され、除去された金属電極に代わって、半導体装置１０の非電極面１０ａの全面に電圧を供給する。透明電極２１ｂは、酸化錫、酸化亜鉛、錫ドープ酸化インジウム（ＩＴＯ）等の酸化物、導電性フィラーを含有する樹脂等の導電性樹脂で形成される。透明電極２１ｂの形成には、真空蒸着、スパッタリング等により真空成膜する方法、又は金属アルコキシドの分散溶液をスピンコートにより塗布、焼成する方法を用いる。透明電極２１ｂの成膜後、ＣＭＰ法等により平面研磨して良い。
【００２０】
また、透明電極２１ｂは、半導体装置１０の非電極面１０ａの全面に等電圧を印加できる限り、薄く形成されて良い。図２は、ＩＴＯ膜の膜厚と赤外線の透過率との関係の一例を示した図であり、（ａ）は膜厚３４０ｎｍの場合における、赤外線の波長と透過率との関係を示した図、（ｂ）は膜厚１２０ｎｍの場合における、赤外線の波長と透過率との関係を示した図である。膜厚３４０ｎｍのＩＴＯ膜は、図２（ａ）に示したように、波長１３００ｎｍの赤外線レーザを約１２％透過する。これに対して、膜厚１２０ｎｍのＩＴＯ膜は、図２（ｂ）に示したように、波長１３００ｎｍの赤外線レーザを約５１％透過する。また、同じ膜厚のＩＴＯ膜は、図２に示したように、赤外線の波長が長いほど、赤外線を透過し易い。したがって、ＩＴＯ膜の膜厚は、波長１３００ｎｍ以上の長波長の赤外線を十分に透過するため、１２０ｎｍ以下が好ましい。
【００２１】
また、透明電極２１ｂは、ガラス基板２１ａの上方、及び下方のいずれに形成されても良いが、上方に形成されることが好ましい。ガラス基板２１ａの上方に透明電極２１ｂを形成すると、半導体装置１０を透明電極２１ｂ上に載置した状態で、半導体装置１０を透明電極２１ｂへ圧着でき、圧着の際のハンドリングが容易になる。この場合、後述の光学部２５は、ガラス基板２１ａの下方に配置され、下方から半導体装置１０の非電極面１０ａへ赤外線を照射する。
【００２２】
電圧供給部２３は、透明電極２１ｂを介して、半導体装置１０の非電極面１０ａに定電圧を印加する。また、電圧供給部２３は、半導体装置１０がＩＧＢＴの場合、検査の対象となる欠陥部位の種類に応じて、ゲート電極にも電圧を印加する。この電圧供給部２３には、ＤＣ電源が用いられる。印加電圧は、検査の対象となる欠陥部位の種類に応じて、０．１〜５００Ｖに設定される。
【００２３】
光学部２５は、例えば、走査型レーザ顕微鏡の光学系である。光学部２５は、赤外線レーザを発振する赤外線レーザ発振部２５ａと、赤外線レーザ発振部２５ａから発振された赤外線レーザを半導体装置１０の非電極面１０ａ上に集光し、赤外線レーザのスポット光で半導体装置１０の非電極面１０ａ上を走査する光軸制御部２５ｂとを備える。
【００２４】
赤外線レーザ発振部２５ａは、例えば、半導体レーザである。赤外線レーザには、赤外線がＳｉ基板を通過して表面電極１０ｂへ到達できるよう、Ｓｉ基板のバンドギャップよりエネルギーの小さい波長が用いられる。つまり、赤外線レーザには、１１００ｎｍより長い波長が用いられる。
【００２５】
光軸制御部２５ｂは、ガルバノミラー、及び共振型ミラー等の赤外線レーザの伝播方向を変更する光学ミラー（図示せず）と、これらの光学ミラーの回転角等を電子制御するマイクロコンピュータ（図示せず）と、赤外線レーザを集光する対物レンズ（図示せず）とを有する。また、光軸制御部２５ｂは、赤外線レーザによる半導体装置１０の非電極面１０ａの照射領域の位置を示す電気信号を出力する。
【００２６】
電流変化検出部２７は、縦型構造の半導体装置１０のアノード１０ａとカソード１０ｂとの間を流れる電流の変化ΔＩを検出し、電流変化ΔＩに応じた電気信号を出力する。例えば、半導体装置１０がＩＧＢＴである場合、電流変化検出部２７は、コレクタ電極とエミッタ電極との代わりに、透明電極２１ｂとエミッタ電極１０ｂとの間を流れる電流変化ΔＩを検出する。
【００２７】
画像作製表示部２９は、後述の電気信号を処理し画像データを作製する画像作製部２９ａと、画像作製部２９ａにより作製された画像データを表示する画像表示部２９ｂとを備える。また、画像作製表示部２９には、電圧供給部２３、光軸制御部２５ｂ、及び電流変化検出部２７が接続されている。
【００２８】
画像作製部２９ａには、マイクロコンピュータが用いられる。この画像作製部２９ａは、電圧供給部２３のオン状態を示す電気信号を電圧供給部２３から取得すると、画像データの作製を開始する。画像作製部２９ａは、光軸制御部２５ｂから取得する、赤外線レーザによる半導体装置１０の非電極面１０ａの照射領域の位置を示す電気信号と、電流変化検出部２７から取得する、半導体装置１０の電流変化ΔＩに応じた電気信号とを同期して処理し、画像データを作製する。具体的には、赤外線レーザによる半導体装置１０の非電極面１０ａの照射領域の位置を示す電気信号は、画像のピクセル座標データに変換され、半導体装置１０の電流変化ΔＩを示す電気信号は、画像の疑似カラー・データに変換される。疑似カラーは、例えば、電流変化ΔＩが正から負になるほど、赤色から青色に波長変移するよう設定される。
【００２９】
また、画像作製部２９ａは、作製した画像データを、半導体装置１０を撮像した画像データと合成して、合成画像データを作製してよい。半導体装置１０を撮像した画像データの作製には、後述の赤外線センサ部４５ａ、画像作製部４９ａが用いられる。
【００３０】
画像表示部２９ｂには、液晶ディスプレイ、プラズマディスプレイ等の画像表示装置が用いられ、画像作製部２９ａで作製された画像データ又は合成画像データを表示する。これにより、半導体装置１０の各領域における電流変化ΔＩを視認でき、電流変化ΔＩの異常部位を判別でき、半導体装置１０の欠陥部位を判別できる。尚、電流変化ΔＩの異常部位と、欠陥部位との因果関係については、後述する。
【００３１】
図３は、図１の半導体装置１０の検査装置２０を用いた、半導体装置１０の検査方法の一例を示した模式図である。本実施例の半導体装置１０の検査方法は、半導体装置１０の電極を形成していない非電極面１０ａに透明電極２１ｂを当接する第１工程と、透明電極２１ｂを介して半導体装置１０の非電極面１０ａに電圧を印加すると共に、透明電極２１ｂを介して半導体装置１０の非電極面１０ａに赤外線のスポット光３１を照射する第２工程と、赤外線のスポット光３１で半導体装置１０の非電極面１０ａを走査して、半導体装置１０の電流変化ΔＩを測定し、半導体装置１０の欠陥部位を判別する第３工程とを有する。
【００３２】
第１工程では、半導体装置１０の非電極面１０ａに透明電極２１ｂを当接し、圧着する。これにより、透明電極２１ｂを介して非電極面１０ａの全面に等電圧を印加でき、半導体装置１０のアノード１０ａとカソード１０ｂとの間に等電圧を印加できる。この結果、透明電極２１ｂを介して非電極面１０ａへ照射される赤外線のスポット光３１を用いて欠陥部位を容易に判別できる。
【００３３】
また、ガラスステージ２１上に透明電極２１ｂを備えるため、半導体装置１０の非電極面１０ａ上に透明電極２１ｂを成膜する必要が無く、検査工程を短縮できる。
【００３４】
第２工程では、電圧供給部２３を用いて、透明電極２１ｂを介して、半導体装置１０のアノード１０ａとカソード１０ｂとの間に順バイアス又は逆バイアスの定電圧を印加する。また、定電圧を印加した状態で、光学部２５を用いて、透明電極２１ｂを介して、半導体装置１０の非電極面１０ａ上に赤外線のスポット光３１を照射する。照射される赤外線には、Ｓｉ基板のバンドギャップよりエネルギーの小さい波長（例えば、１３００ｎｍ）のものが用いられる。
【００３５】
赤外線のスポット光３１は、半導体装置１０を通過する際、通過領域を加熱する。このときの温度上昇は、半導体装置１０の欠陥部位を加熱する場合と、半導体装置１０の正常部位を加熱する場合とで異なる。導電率は、温度に依存するため、赤外線レーザの通過領域が正常部位から欠陥部位に移動すると、半導体装置１０のアノード１０ａとカソード１０ｂとの間を流れる電流が変化する。このため、電流変化ΔＩを測定することにより、半導体装置１０の欠陥部位を判別することができる。
【００３６】
第３工程では、光学部２５を用いて、赤外線のスポット光３１で範囲Ｒ１を走査して、半導体装置１０の非電極面１０ａを走査すると共に、電流変化検出部２７を用いて、半導体装置１０の電流変化ΔＩを測定し、半導体装置１０における欠陥部位を判別する。欠陥部位の判別には、画像作製表示部２９で作製、表示される合成画像データが用いられる。これにより、半導体装置１０の各領域における電流変化ΔＩの異常部位を判別でき、半導体装置１０における欠陥部位を判別できる。
【００３７】
図４は、画像作製表示部２９により作製された画像データの一例を示した写真であり、（ａ）は半導体装置１０を撮像した画像データを合成する前の画像データ、（ｂ）は半導体装置１０を撮像した画像データを合成した後の合成画像データである。尚、図４において、電流変化ΔＩを示す疑似カラーは、電流変化ΔＩに応じて白色から黒色に波長変移する設定とした。
【００３８】
合成前の画像データにおいて、電流変化ΔＩの異常部位、つまり欠陥部位は、図４（ａ）に示すように、白色表示されている。また、合成後の合成画像データにおいて、欠陥部位は、図４（ｂ）に示すように、白色から黒色へ表示変換されている。このように作製された合成画像データを用いて、半導体装置１０における電流変化ΔＩの異常部位を判別でき、半導体装置１０における欠陥部位を判別できる。
【００３９】
欠陥部位の判別結果は、半導体装置１０の設計、及び製造工程に反映され、半導体装置１０の歩留まり向上に用いられる。
【００４０】
図５は、本発明の半導体装置の検査装置の構成の別の例を示した模式図である。本実施例の半導体装置１０の検査装置４０は、透明電極２１ｂを有するガラスステージ２１と、透明電極２１ｂを介して半導体装置１０の非電極面１０ａに電圧を印加するための電圧供給部２３と、透明電極２１ｂを介して半導体装置１０の非電極面１０ａの所定領域から放射される赤外線の光量を検知すると共に、半導体装置１０の非電極面１０ａの所定領域を移動する光学部４５と、後述の電気信号を処理して、画像データを作製、表示する画像作製表示部４９とを備える。尚、半導体装置１０は、半導体装置１０の検査装置４０の構成要素ではない。以下、半導体装置１０の検査装置４０の各構成について説明するが、図１の半導体装置１０の検査装置２０と同一の構成については、同一の符号を付して説明を省略する。
【００４１】
光学部４５は、例えば、走査型レーザ顕微鏡の光学系である。光学部４５は、受光する赤外線の光量に応じた電気信号を出力する赤外線センサ部４５ａと、半導体装置１０の非電極面１０ａ上の所定領域と赤外線センサ部４５ａとを結ぶ光軸（光路）を形成すると共に、半導体装置１０の非電極面１０ａ上の所定領域を移動する光軸制御部４５ｂとを備える。
【００４２】
赤外線センサ部４５ａは、例えば、光電変換素子であり、受光する赤外線の光量に応じた電気信号を出力する。この赤外線センサ部４５ａで受光される赤外線は、後述するように、Ｓｉ基板を通過した後、半導体装置１０の非電極面１０ａから放射されるものである。このため、赤外線センサ部４５ａには、Ｓｉ基板のバンドギャップよりエネルギーの小さい波長、つまり、１１００ｎｍ以上の波長の赤外線に対して感度の高い光電変換素子が用いられる。
【００４３】
光軸制御部４５ｂは、光軸制御部２５ｂと同様に、ガルバノミラー、及び共振型ミラー等の赤外線の伝播方向を変更する光学ミラー（図示せず）と、これらの光学ミラーの回転角等を電子制御するマイクロコンピュータ（図示せず）と、赤外線を集光する対物レンズ（図示せず）とを有してよい。この光軸制御部４５ｂは、赤外線センサ部４５ａで受光される赤外線を放射する非電極面１０ａ上の所定領域の位置を示す電気信号を出力する。
【００４４】
画像作製表示部４９は、後述の電気信号を処理し画像データを作製する画像作製部４９ａと、画像作製部４９ａにより作製された画像データを表示する画像表示部４９ｂとを備える。また、画像作製表示部４９には、電圧供給部２３、光軸制御部４５ｂ、及び赤外線センサ部４５ａが接続されている。
【００４５】
画像作製部４９ａには、マイクロコンピュータが用いられる。この画像作製部４９ａは、電圧供給部２３のオン状態を示す電気信号を電圧供給部２３から取得すると、画像データの作製を開始する。画像作製部４９ａは、赤外線センサ部４５ａで受光される赤外線を放射する非電極面１０ａ上の所定領域の位置を示す電気信号と、赤外線センサ部４５ａで受光される赤外線の光量を示す電気信号とを同期して処理し、画像データを作製する。具体的には、非電極面１０ａ上の所定領域の位置を示す電気信号は、画像のピクセル座標データに変換され、赤外線の光量を示す電気信号は、画像の疑似カラー・データに変換され、画像データが作成される。疑似カラーは、例えば、赤外線の光量が大きくなるにつれて、赤色から青色に波長変移するよう設定される。
【００４６】
画像表示部４９ｂには、画像表示部２９ｂと同様に、液晶ディスプレイ、プラズマディスプレイ等の画像表示装置が用いられ、画像作製部４９ａで作製された画像データを表示する。これにより、半導体装置１０の非電極面１０ａから放射された赤外線の光量を視認でき、赤外線の光量の異常部位を判別でき、半導体装置１０の欠陥部位を判別できる。尚、赤外線の光量の異常部位と、欠陥部位との因果関係については、後述する。
【００４７】
図６は、図５の半導体装置１０の検査装置４０を用いた、半導体装置１０の検査方法の一例を示した模式図である。本実施例の半導体装置１０の検査方法は、半導体装置１０の電極を形成していない非電極面１０ａに透明電極２１ｂを当接する第１工程と、透明電極２１ｂを介して半導体装置１０の非電極面１０ａに電圧を印加する第２工程と、電圧を印加した状態で、透明電極２１ｂを介して半導体装置１０の非電極面１０ａの所定領域から放射される赤外線３２の光量を、半導体装置１０の非電極面１０ａの所定領域毎に測定し、半導体装置１０の欠陥部位を判別する第３工程とを有する。
【００４８】
第１工程では、半導体装置１０の非電極面１０ａに透明電極２１ｂを当接し、圧着する。これにより、透明電極２１ｂを介して非電極面１０ａの全面に等電圧を印加でき、半導体装置１０のアノード１０ａとカソード１０ｂとの間に等電圧を印加できる。この結果、透明電極２１ｂを介して非電極面１０ａから放射される赤外線のスポット光３２を用いて欠陥部位を容易に判別できる。
【００４９】
また、ガラスステージ２１上に透明電極２１ｂを備えるため、半導体装置１０の非電極面１０ａ上に透明電極２１ｂを成膜する必要が無く、検査工程を短縮できる。
【００５０】
第２工程では、電圧供給部２３を用いて、透明電極２１ｂを介して、半導体装置１０のアノード１０ａとカソード１０ｂとの間に順バイアス又は逆バイアスの定電圧を印加する。
【００５１】
電圧が印加された状態で、例えば、半導体装置１０に短絡欠陥部位が存在すると、短絡欠陥部位で電流が集中的に流れ、ジュール熱により温度が上昇し、短絡欠陥部位から赤外線が放射される。短絡欠陥部位から放射された赤外線のうち、Ｓｉ基板のバンドギャップよりエネルギーの小さい波長（１１００ｎｍより長い波長）の赤外線は、Ｓｉ基板を通過し、その一部が非電極面１０ａから透明電極２１ｂへ放射される。このため、非電極面１０ａ上の所定領域毎に、赤外線３２の放射光量を測定することにより、半導体装置１０の欠陥部位を判別することができる。
【００５２】
また、電圧が印加された状態で、例えば、ＩＧＢＴ１０のゲート絶縁膜に欠陥部位が存在すると、欠陥部位でゲートの電界効果が高くなり、電子と正孔とが再結合し、光が放射される。ゲート絶縁膜の欠陥部位から放射された赤外線のうち、Ｓｉ基板のバンドギャップよりエネルギーの小さい波長（１１００ｎｍより長い波長）の赤外線は、Ｓｉ基板を通過し、その一部が非電極面１０ａから透明電極２１ｂへ放射される。このため、非電極面１０ａ上の所定領域毎に、赤外線３２の放射光量を測定することにより、ＩＧＢＴ１０のゲート絶縁膜の欠陥部位を判別することができる。
【００５３】
第３工程では、電圧を印加した状態で、光学部４５を用いて、透明電極２１ｂを介して半導体装置１０の非電極面１０ａの所定領域から放射される赤外線３２の光量を測定しつつ、所定領域を範囲Ｒ２に渡り移動し、半導体装置１０における欠陥部位を判別する。欠陥部位の判別には、画像作製表示部４９で作製、表示される画像データを用いる。これにより、赤外線の光量の異常部位を判別でき、半導体装置１０における欠陥部位を判別できる。尚、赤外線センサ部４５ａを用いた赤外線の光量の測定は、太陽光によるノイズを低減するため、暗室で行われてよい。
【００５４】
欠陥部位の判別結果は、半導体装置１０の設計、及び製造工程に反映され、半導体装置１０の歩留まり向上に用いられる。
【００５５】
以上説明したように、本発明の半導体装置１０の検査方法は、ガラスステージ２１の透明電極２１ｂに、半導体装置１０の非電極面１０ａを当接する。これにより、半導体装置１０の非電極面１０ａの全面に等電圧を印加でき、半導体装置１０のアノード１０ａとカソード１０ｂとの間に等電圧を印加できる。この結果、半導体装置１０の電極を形成していない非電極面１０ａに電圧を印加する場合であっても、非電極面１０ａへ照射される赤外線３１、又は非電極面１０ａから放射される赤外線３２を用いて、半導体装置１０の欠陥部位を容易に判別できる。また、ガラスステージ２１上に透明電極２１ｂを備えるため、半導体装置１０の非電極面１０ａ上に透明電極２１ｂを成膜する必要がなく、検査工程を短縮できる。
【００５６】
以上、本発明の好ましい実施例について詳説したが、本発明は、上述した実施例に制限されることはなく、本発明の範囲を逸脱することなく、上述した実施例に種々の変形及び置換を加えることができる。
【００５７】
例えば、本実施例の半導体装置１０には、Ｓｉ基板を用いたが、Ｓｉ基板の代わりに、ＳｉＣ基板、又はＧａＮ基板を用いても良い。この場合、赤外線レーザ発振部２５ａ、及び赤外線センサ部４５ａでは、ＳｉＣ基板、又はＧａＮ基板のバンドギャップよりエネルギーの小さい波長の赤外線が用いられる。
【００５８】
また、本実施例の光学部２５、光学部４５は、ガルバノミラーや共振型ミラー等の光学ミラーを用いて、非電極面１０ａに照射される赤外線の照射領域、非電極面１０ａから放射される赤外線の放射領域を移動するとしたが、ガラスステージ２１をＸ−Ｙ駆動して、非電極面１０ａに照射される赤外線の照射領域、非電極面１０ａから放射される赤外線の放射領域を移動してよい。
【００５９】
また、本実施例の半導体装置１０の検査装置２０、４０は、光学部２５及び光学部４５のいずれか１つの光学系を有するとしたが、光学部２５及び光学部４５の両方の光学系を有してよい。この場合、半導体装置１０の検査装置２０、４０は、光学部２５と光学部４５との光軸（光路）を分離するためのハーフミラーを備える。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】本発明の半導体装置の検査装置の構成の一例を示した模式図である。
【図２】ＩＴＯ膜の膜厚と赤外線の透過率との関係の一例を示した図である。
【図３】図１の半導体装置１０の検査装置２０を用いた、半導体装置１０の検査方法の一例を示した模式図である。
【図４】画像作製表示部２９により作製された画像データの一例を示した写真である。
【図５】本発明の半導体装置の検査装置の構成の別の例を示した模式図である。
【図６】図５の半導体装置１０の検査装置４０を用いた、半導体装置１０の検査方法の一例を示した模式図である。
【図７】従来の半導体装置の検査方法の一例を示した模式図である。
【符号の説明】
【００６１】
１０ 半導体装置
１０ａ 非電極面
２０、４０ 半導体装置の検査装置
２１ ガラスステージ
２１ａ ガラス基板
２１ｂ 透明電極
２３ 電圧供給部
２５、４５ 光学部
２５ａ 赤外線レーザ発振部
２７ 電流変化検出部
２９、４９ 画像作製表示部
２９ａ、４９ａ 画像作製部
２９ｂ、４９ｂ 画像表示部
４５ａ 赤外線センサ部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、赤外線を用いて半導体装置の欠陥部位を判別する半導体装置の検査方法、及び半導体装置の検査装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、半導体装置に電圧を印加した状態で、半導体装置から放出される赤外線の放射量を測定することにより、半導体装置の欠陥部位を判別する半導体装置の検査方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
図７は、従来の半導体装置の検査方法の一例を示した模式図である。検査の対象となる半導体装置は、光センサや太陽電池等に利用される光起電力素子であり、図７に示したように、ＩＴＯ等で形成された第１電極７０１と、ＣｕやＡｌ等で形成された第２電極７０２と、光起電力層７０３と、保護層７０４とを備える。また、図７において、７１２は短絡欠陥、７１３はバイアス電流、７１４は欠陥部より放射された赤外線、７１５は熱画像分析装置である。
【０００４】
上記従来の半導体装置の検査方法では、第１電極７０１と第２電極７０２との間に適当な電圧を印加する。短絡欠陥７１２に電流が集中してジュール熱が発生し、赤外線が放射される。この赤外線のうち、図７の上方に放射された赤外線の一部は保護層７０４を透過し、一部は保護層７０４に吸収され保護層７０４の温度を上昇させる。また、保護層７０４の温度は熱伝導によって第１電極７０１から直接伝わる熱によっても上昇する。このようにして温度が上昇した欠陥７１２近傍の保護層７０４からも赤外線が放射される。保護層７０４を透過した赤外線や保護層７０４自体から放射された赤外線を赤外線分析装置７１５によって検出することによって欠陥７１２の位置を検出する。
【特許文献１】特開２００２−２０３９７８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記従来の半導体装置の検査方法では、検査の対象となる半導体装置が、光センサや太陽電池等に利用される光起電力素子である。このため、半導体装置は、太陽光等の光を受光する構造を有する。つまり、第１電極には、可視光線、赤外線等の光を透過するＩＴＯ等の透明電極が用いられる。
【０００６】
これに対し、ＩＧＢＴ、パワーＭＯＳＦＥＴ、ダイオード等の縦型構造の半導体装置は、太陽光等の外部光による誤作動を防止するため、外部光を遮光する封止樹脂により封止される。このため、電極には、赤外線を透過しない安価なＣｕやＡｌ等の金属材料が用いられる。したがって、赤外線を用いてＩＧＢＴ等の縦型構造の半導体装置を検査するためには、少なくとも１つの金属電極を除去し、金属電極の代わりにプローブを介して、電圧を印加する必要がある。
【０００７】
しかしながら、半導体装置の電極を形成していない非電極面に電圧を印加する場合、従来のプローブを用いた電圧印加方法では、非電極面の全面に等電圧を印加できない。このため、非電極面の領域毎に半導体装置のアノードとカソードとの間に印加される電圧が異なり、非電極面へ照射される赤外線、又は非電極面から放射される赤外線を用いて欠陥部位を判別し難い。
【０００８】
本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであって、半導体装置の電極を形成していない非電極面に電圧を印加する場合であっても、非電極面へ照射される赤外線、又は非電極面から放射される赤外線を用いて、半導体装置の欠陥部位を容易に判別できる半導体装置の検査方法、及び半導体装置の検査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】
前記目的を達成するため、第１の発明は、赤外線を用いて半導体装置の欠陥部位を判別する半導体装置の検査方法において、
前記半導体装置の電極を形成していない非電極面に透明電極を当接する工程と、
前記透明電極を介して前記半導体装置の前記非電極面に電圧を印加すると共に、前記透明電極を介して前記半導体装置の前記非電極面に赤外線のスポット光を照射する工程と、
前記赤外線の前記スポット光で前記半導体装置の前記非電極面を走査して、前記半導体装置の電流変化を測定し、前記半導体装置の欠陥部位を判別する工程と、
を有する。
【００１０】
また、第２の発明は、赤外線を用いて半導体装置の欠陥部位を判別する半導体装置の検査方法において、
前記半導体装置の電極を形成していない非電極面に透明電極を当接する工程と、
前記透明電極を介して前記半導体装置の前記非電極面に電圧を印加する工程と、
前記非電極面に電圧を印加した状態で、前記透明電極を介して前記半導体装置の前記非電極面の所定領域から放射される赤外線の光量を測定しつつ、前記所定領域を移動して、前記半導体装置の欠陥部位を判別する工程と、
を有する。
【００１１】
また、第３の発明は、第１又は第２の発明に係る半導体装置の検査方法に用いる半導体装置の検査装置であって、
前記半導体装置の電極を形成していない非電極面に当接するための透明電極を有する。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、半導体装置の電極を形成していない非電極面に透明電極を当接するので、透明電極を介して非電極面の全面に等電圧を印加でき、半導体装置のアノードとカソードとの間に等電圧を印加でき、透明電極を介して非電極面へ照射される赤外線、又は透明電極を介して非電極面から放射される赤外線を用いて、半導体装置の欠陥部位を容易に判別できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、図面を参照して、本発明を実施するための最良の形態の説明を行う。
【００１４】
図１は、本発明の半導体装置の検査装置の構成の一例を示した模式図である。本実施例の半導体装置１０の検査装置２０は、透明電極２１ｂを有するガラスステージ２１と、透明電極２１ｂを介して半導体装置１０の非電極面１０ａに電圧を印加するための電圧供給部２３と、透明電極２１ｂを介して半導体装置１０の非電極面１０ａに赤外線のスポット光を照射し、赤外線のスポット光で半導体装置１０の非電極面１０ａを走査するための光学部２５と、半導体装置１０の電流変化ΔＩを検出するための電流変化検出部２７と、後述の電気信号を処理して、画像データを作製、表示する画像作製表示部２９とを備える。尚、半導体装置１０は、半導体装置１０の検査装置２０の構成要素ではない。
【００１５】
半導体装置１０は、ＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ Ｇａｔｅ Ｂｉｐｏｌａｒ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）、パワーＭＯＳＦＥＴ、ダイオード等の縦型構造の半導体装置である。ＩＧＢＴ１０は、Ｓｉ基板の裏面の全面にＡｌ等の金属を積層して形成されたコレクタ電極（図示せず）と、Ｓｉ基板の表面の互いに隔離された領域にＡｌ等の金属を積層して形成されたエミッタ電極（図示せず）、及びゲート電極（図示せず）とを備える。ＩＧＢＴ１０は、ゲート電極の電圧を制御することで、コレクタ電極からエミッタ電極へ流れる電流のオン、オフを制御する。
【００１６】
このように、縦型構造の半導体装置１０は、表面及び裏面に赤外線を透過しない金属電極を備える。このため、赤外線による欠陥部位の検査前に、Ｓｉ基板の表面及び裏面に積層された複数の金属電極のうち、少なくとも１つの金属電極を除去する必要がある。除去される金属電極は、ＩＧＢＴの場合、コレクタ電極が好ましい。これは、ＩＧＢＴの構造上、欠陥部位がエミッタ電極側に形成され易いためである。金属電極の除去には、ＣＭＰ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）法等を用いることができる。
【００１７】
ガラスステージ２１は、ガラス基板２１ａ上に、透明電極２１ｂを成膜して形成され、透明電極２１ｂは、半導体装置１０の非電極面１０ａの全面に当接する構成を有する。ガラスステージ２１は、半導体装置１０の非電極面１０ａに電圧を印加すると共に、半導体装置１０の非電極面１０ａへ赤外線を透過するものである。
【００１８】
ガラス基板２１ａは、例えば、石英ガラスや、赤外線透過率の高い非酸化物ガラスで形成される。ガラス基板２１ａは、半導体装置１０が透明電極２１ｂに圧着された際、破損しない程度の強度を有する限り、薄く形成されて良い。ガラス基板２１ａが薄くなるほど、ガラス基板２１ａの赤外線透過率が高くなる。このガラス基板２１ａの厚さは、例えば、１〜１０ｍｍである。ガラス基板２１ａ上には、透明電極２１ｂが成膜されている。
【００１９】
透明電極２１ｂは、半導体装置１０の非電極面１０ａの全面に当接され、除去された金属電極に代わって、半導体装置１０の非電極面１０ａの全面に電圧を供給する。透明電極２１ｂは、酸化錫、酸化亜鉛、錫ドープ酸化インジウム（ＩＴＯ）等の酸化物、導電性フィラーを含有する樹脂等の導電性樹脂で形成される。透明電極２１ｂの形成には、真空蒸着、スパッタリング等により真空成膜する方法、又は金属アルコキシドの分散溶液をスピンコートにより塗布、焼成する方法を用いる。透明電極２１ｂの成膜後、ＣＭＰ法等により平面研磨して良い。
【００２０】
また、透明電極２１ｂは、半導体装置１０の非電極面１０ａの全面に等電圧を印加できる限り、薄く形成されて良い。図２は、ＩＴＯ膜の膜厚と赤外線の透過率との関係の一例を示した図であり、（ａ）は膜厚３４０ｎｍの場合における、赤外線の波長と透過率との関係を示した図、（ｂ）は膜厚１２０ｎｍの場合における、赤外線の波長と透過率との関係を示した図である。膜厚３４０ｎｍのＩＴＯ膜は、図２（ａ）に示したように、波長１３００ｎｍの赤外線レーザを約１２％透過する。これに対して、膜厚１２０ｎｍのＩＴＯ膜は、図２（ｂ）に示したように、波長１３００ｎｍの赤外線レーザを約５１％透過する。また、同じ膜厚のＩＴＯ膜は、図２に示したように、赤外線の波長が長いほど、赤外線を透過し易い。したがって、ＩＴＯ膜の膜厚は、波長１３００ｎｍ以上の長波長の赤外線を十分に透過するため、１２０ｎｍ以下が好ましい。
【００２１】
また、透明電極２１ｂは、ガラス基板２１ａの上方、及び下方のいずれに形成されても良いが、上方に形成されることが好ましい。ガラス基板２１ａの上方に透明電極２１ｂを形成すると、半導体装置１０を透明電極２１ｂ上に載置した状態で、半導体装置１０を透明電極２１ｂへ圧着でき、圧着の際のハンドリングが容易になる。この場合、後述の光学部２５は、ガラス基板２１ａの下方に配置され、下方から半導体装置１０の非電極面１０ａへ赤外線を照射する。
【００２２】
電圧供給部２３は、透明電極２１ｂを介して、半導体装置１０の非電極面１０ａに定電圧を印加する。また、電圧供給部２３は、半導体装置１０がＩＧＢＴの場合、検査の対象となる欠陥部位の種類に応じて、ゲート電極にも電圧を印加する。この電圧供給部２３には、ＤＣ電源が用いられる。印加電圧は、検査の対象となる欠陥部位の種類に応じて、０．１〜５００Ｖに設定される。
【００２３】
光学部２５は、例えば、走査型レーザ顕微鏡の光学系である。光学部２５は、赤外線レーザを発振する赤外線レーザ発振部２５ａと、赤外線レーザ発振部２５ａから発振された赤外線レーザを半導体装置１０の非電極面１０ａ上に集光し、赤外線レーザのスポット光で半導体装置１０の非電極面１０ａ上を走査する光軸制御部２５ｂとを備える。
【００２４】
赤外線レーザ発振部２５ａは、例えば、半導体レーザである。赤外線レーザには、赤外線がＳｉ基板を通過して表面電極１０ｂへ到達できるよう、Ｓｉ基板のバンドギャップよりエネルギーの小さい波長が用いられる。つまり、赤外線レーザには、１１００ｎｍより長い波長が用いられる。
【００２５】
光軸制御部２５ｂは、ガルバノミラー、及び共振型ミラー等の赤外線レーザの伝播方向を変更する光学ミラー（図示せず）と、これらの光学ミラーの回転角等を電子制御するマイクロコンピュータ（図示せず）と、赤外線レーザを集光する対物レンズ（図示せず）とを有する。また、光軸制御部２５ｂは、赤外線レーザによる半導体装置１０の非電極面１０ａの照射領域の位置を示す電気信号を出力する。
【００２６】
電流変化検出部２７は、縦型構造の半導体装置１０のアノード１０ａとカソード１０ｂとの間を流れる電流の変化ΔＩを検出し、電流変化ΔＩに応じた電気信号を出力する。例えば、半導体装置１０がＩＧＢＴである場合、電流変化検出部２７は、コレクタ電極とエミッタ電極との代わりに、透明電極２１ｂとエミッタ電極１０ｂとの間を流れる電流変化ΔＩを検出する。
【００２７】
画像作製表示部２９は、後述の電気信号を処理し画像データを作製する画像作製部２９ａと、画像作製部２９ａにより作製された画像データを表示する画像表示部２９ｂとを備える。また、画像作製表示部２９には、電圧供給部２３、光軸制御部２５ｂ、及び電流変化検出部２７が接続されている。
【００２８】
画像作製部２９ａには、マイクロコンピュータが用いられる。この画像作製部２９ａは、電圧供給部２３のオン状態を示す電気信号を電圧供給部２３から取得すると、画像データの作製を開始する。画像作製部２９ａは、光軸制御部２５ｂから取得する、赤外線レーザによる半導体装置１０の非電極面１０ａの照射領域の位置を示す電気信号と、電流変化検出部２７から取得する、半導体装置１０の電流変化ΔＩに応じた電気信号とを同期して処理し、画像データを作製する。具体的には、赤外線レーザによる半導体装置１０の非電極面１０ａの照射領域の位置を示す電気信号は、画像のピクセル座標データに変換され、半導体装置１０の電流変化ΔＩを示す電気信号は、画像の疑似カラー・データに変換される。疑似カラーは、例えば、電流変化ΔＩが正から負になるほど、赤色から青色に波長変移するよう設定される。
【００２９】
また、画像作製部２９ａは、作製した画像データを、半導体装置１０を撮像した画像データと合成して、合成画像データを作製してよい。半導体装置１０を撮像した画像データの作製には、後述の赤外線センサ部４５ａ、画像作製部４９ａが用いられる。
【００３０】
画像表示部２９ｂには、液晶ディスプレイ、プラズマディスプレイ等の画像表示装置が用いられ、画像作製部２９ａで作製された画像データ又は合成画像データを表示する。これにより、半導体装置１０の各領域における電流変化ΔＩを視認でき、電流変化ΔＩの異常部位を判別でき、半導体装置１０の欠陥部位を判別できる。尚、電流変化ΔＩの異常部位と、欠陥部位との因果関係については、後述する。
【００３１】
図３は、図１の半導体装置１０の検査装置２０を用いた、半導体装置１０の検査方法の一例を示した模式図である。本実施例の半導体装置１０の検査方法は、半導体装置１０の電極を形成していない非電極面１０ａに透明電極２１ｂを当接する第１工程と、透明電極２１ｂを介して半導体装置１０の非電極面１０ａに電圧を印加すると共に、透明電極２１ｂを介して半導体装置１０の非電極面１０ａに赤外線のスポット光３１を照射する第２工程と、赤外線のスポット光３１で半導体装置１０の非電極面１０ａを走査して、半導体装置１０の電流変化ΔＩを測定し、半導体装置１０の欠陥部位を判別する第３工程とを有する。
【００３２】
第１工程では、半導体装置１０の非電極面１０ａに透明電極２１ｂを当接し、圧着する。これにより、透明電極２１ｂを介して非電極面１０ａの全面に等電圧を印加でき、半導体装置１０のアノード１０ａとカソード１０ｂとの間に等電圧を印加できる。この結果、透明電極２１ｂを介して非電極面１０ａへ照射される赤外線のスポット光３１を用いて欠陥部位を容易に判別できる。
【００３３】
また、ガラスステージ２１上に透明電極２１ｂを備えるため、半導体装置１０の非電極面１０ａ上に透明電極２１ｂを成膜する必要が無く、検査工程を短縮できる。
【００３４】
第２工程では、電圧供給部２３を用いて、透明電極２１ｂを介して、半導体装置１０のアノード１０ａとカソード１０ｂとの間に順バイアス又は逆バイアスの定電圧を印加する。また、定電圧を印加した状態で、光学部２５を用いて、透明電極２１ｂを介して、半導体装置１０の非電極面１０ａ上に赤外線のスポット光３１を照射する。照射される赤外線には、Ｓｉ基板のバンドギャップよりエネルギーの小さい波長（例えば、１３００ｎｍ）のものが用いられる。
【００３５】
赤外線のスポット光３１は、半導体装置１０を通過する際、通過領域を加熱する。このときの温度上昇は、半導体装置１０の欠陥部位を加熱する場合と、半導体装置１０の正常部位を加熱する場合とで異なる。導電率は、温度に依存するため、赤外線レーザの通過領域が正常部位から欠陥部位に移動すると、半導体装置１０のアノード１０ａとカソード１０ｂとの間を流れる電流が変化する。このため、電流変化ΔＩを測定することにより、半導体装置１０の欠陥部位を判別することができる。
【００３６】
第３工程では、光学部２５を用いて、赤外線のスポット光３１で範囲Ｒ１を走査して、半導体装置１０の非電極面１０ａを走査すると共に、電流変化検出部２７を用いて、半導体装置１０の電流変化ΔＩを測定し、半導体装置１０における欠陥部位を判別する。欠陥部位の判別には、画像作製表示部２９で作製、表示される合成画像データが用いられる。これにより、半導体装置１０の各領域における電流変化ΔＩの異常部位を判別でき、半導体装置１０における欠陥部位を判別できる。
【００３７】
図４は、画像作製表示部２９により作製された画像データの一例を示した写真であり、（ａ）は半導体装置１０を撮像した画像データを合成する前の画像データ、（ｂ）は半導体装置１０を撮像した画像データを合成した後の合成画像データである。尚、図４において、電流変化ΔＩを示す疑似カラーは、電流変化ΔＩに応じて白色から黒色に波長変移する設定とした。
【００３８】
合成前の画像データにおいて、電流変化ΔＩの異常部位、つまり欠陥部位は、図４（ａ）に示すように、白色表示されている。また、合成後の合成画像データにおいて、欠陥部位は、図４（ｂ）に示すように、白色から黒色へ表示変換されている。このように作製された合成画像データを用いて、半導体装置１０における電流変化ΔＩの異常部位を判別でき、半導体装置１０における欠陥部位を判別できる。
【００３９】
欠陥部位の判別結果は、半導体装置１０の設計、及び製造工程に反映され、半導体装置１０の歩留まり向上に用いられる。
【００４０】
図５は、本発明の半導体装置の検査装置の構成の別の例を示した模式図である。本実施例の半導体装置１０の検査装置４０は、透明電極２１ｂを有するガラスステージ２１と、透明電極２１ｂを介して半導体装置１０の非電極面１０ａに電圧を印加するための電圧供給部２３と、透明電極２１ｂを介して半導体装置１０の非電極面１０ａの所定領域から放射される赤外線の光量を検知すると共に、半導体装置１０の非電極面１０ａの所定領域を移動する光学部４５と、後述の電気信号を処理して、画像データを作製、表示する画像作製表示部４９とを備える。尚、半導体装置１０は、半導体装置１０の検査装置４０の構成要素ではない。以下、半導体装置１０の検査装置４０の各構成について説明するが、図１の半導体装置１０の検査装置２０と同一の構成については、同一の符号を付して説明を省略する。
【００４１】
光学部４５は、例えば、走査型レーザ顕微鏡の光学系である。光学部４５は、受光する赤外線の光量に応じた電気信号を出力する赤外線センサ部４５ａと、半導体装置１０の非電極面１０ａ上の所定領域と赤外線センサ部４５ａとを結ぶ光軸（光路）を形成すると共に、半導体装置１０の非電極面１０ａ上の所定領域を移動する光軸制御部４５ｂとを備える。
【００４２】
赤外線センサ部４５ａは、例えば、光電変換素子であり、受光する赤外線の光量に応じた電気信号を出力する。この赤外線センサ部４５ａで受光される赤外線は、後述するように、Ｓｉ基板を通過した後、半導体装置１０の非電極面１０ａから放射されるものである。このため、赤外線センサ部４５ａには、Ｓｉ基板のバンドギャップよりエネルギーの小さい波長、つまり、１１００ｎｍ以上の波長の赤外線に対して感度の高い光電変換素子が用いられる。
【００４３】
光軸制御部４５ｂは、光軸制御部２５ｂと同様に、ガルバノミラー、及び共振型ミラー等の赤外線の伝播方向を変更する光学ミラー（図示せず）と、これらの光学ミラーの回転角等を電子制御するマイクロコンピュータ（図示せず）と、赤外線を集光する対物レンズ（図示せず）とを有してよい。この光軸制御部４５ｂは、赤外線センサ部４５ａで受光される赤外線を放射する非電極面１０ａ上の所定領域の位置を示す電気信号を出力する。
【００４４】
画像作製表示部４９は、後述の電気信号を処理し画像データを作製する画像作製部４９ａと、画像作製部４９ａにより作製された画像データを表示する画像表示部４９ｂとを備える。また、画像作製表示部４９には、電圧供給部２３、光軸制御部４５ｂ、及び赤外線センサ部４５ａが接続されている。
【００４５】
画像作製部４９ａには、マイクロコンピュータが用いられる。この画像作製部４９ａは、電圧供給部２３のオン状態を示す電気信号を電圧供給部２３から取得すると、画像データの作製を開始する。画像作製部４９ａは、赤外線センサ部４５ａで受光される赤外線を放射する非電極面１０ａ上の所定領域の位置を示す電気信号と、赤外線センサ部４５ａで受光される赤外線の光量を示す電気信号とを同期して処理し、画像データを作製する。具体的には、非電極面１０ａ上の所定領域の位置を示す電気信号は、画像のピクセル座標データに変換され、赤外線の光量を示す電気信号は、画像の疑似カラー・データに変換され、画像データが作成される。疑似カラーは、例えば、赤外線の光量が大きくなるにつれて、赤色から青色に波長変移するよう設定される。
【００４６】
画像表示部４９ｂには、画像表示部２９ｂと同様に、液晶ディスプレイ、プラズマディスプレイ等の画像表示装置が用いられ、画像作製部４９ａで作製された画像データを表示する。これにより、半導体装置１０の非電極面１０ａから放射された赤外線の光量を視認でき、赤外線の光量の異常部位を判別でき、半導体装置１０の欠陥部位を判別できる。尚、赤外線の光量の異常部位と、欠陥部位との因果関係については、後述する。
【００４７】
図６は、図５の半導体装置１０の検査装置４０を用いた、半導体装置１０の検査方法の一例を示した模式図である。本実施例の半導体装置１０の検査方法は、半導体装置１０の電極を形成していない非電極面１０ａに透明電極２１ｂを当接する第１工程と、透明電極２１ｂを介して半導体装置１０の非電極面１０ａに電圧を印加する第２工程と、電圧を印加した状態で、透明電極２１ｂを介して半導体装置１０の非電極面１０ａの所定領域から放射される赤外線３２の光量を、半導体装置１０の非電極面１０ａの所定領域毎に測定し、半導体装置１０の欠陥部位を判別する第３工程とを有する。
【００４８】
第１工程では、半導体装置１０の非電極面１０ａに透明電極２１ｂを当接し、圧着する。これにより、透明電極２１ｂを介して非電極面１０ａの全面に等電圧を印加でき、半導体装置１０のアノード１０ａとカソード１０ｂとの間に等電圧を印加できる。この結果、透明電極２１ｂを介して非電極面１０ａから放射される赤外線のスポット光３２を用いて欠陥部位を容易に判別できる。
【００４９】
また、ガラスステージ２１上に透明電極２１ｂを備えるため、半導体装置１０の非電極面１０ａ上に透明電極２１ｂを成膜する必要が無く、検査工程を短縮できる。
【００５０】
第２工程では、電圧供給部２３を用いて、透明電極２１ｂを介して、半導体装置１０のアノード１０ａとカソード１０ｂとの間に順バイアス又は逆バイアスの定電圧を印加する。
【００５１】
電圧が印加された状態で、例えば、半導体装置１０に短絡欠陥部位が存在すると、短絡欠陥部位で電流が集中的に流れ、ジュール熱により温度が上昇し、短絡欠陥部位から赤外線が放射される。短絡欠陥部位から放射された赤外線のうち、Ｓｉ基板のバンドギャップよりエネルギーの小さい波長（１１００ｎｍより長い波長）の赤外線は、Ｓｉ基板を通過し、その一部が非電極面１０ａから透明電極２１ｂへ放射される。このため、非電極面１０ａ上の所定領域毎に、赤外線３２の放射光量を測定することにより、半導体装置１０の欠陥部位を判別することができる。
【００５２】
また、電圧が印加された状態で、例えば、ＩＧＢＴ１０のゲート絶縁膜に欠陥部位が存在すると、欠陥部位でゲートの電界効果が高くなり、電子と正孔とが再結合し、光が放射される。ゲート絶縁膜の欠陥部位から放射された赤外線のうち、Ｓｉ基板のバンドギャップよりエネルギーの小さい波長（１１００ｎｍより長い波長）の赤外線は、Ｓｉ基板を通過し、その一部が非電極面１０ａから透明電極２１ｂへ放射される。このため、非電極面１０ａ上の所定領域毎に、赤外線３２の放射光量を測定することにより、ＩＧＢＴ１０のゲート絶縁膜の欠陥部位を判別することができる。
【００５３】
第３工程では、電圧を印加した状態で、光学部４５を用いて、透明電極２１ｂを介して半導体装置１０の非電極面１０ａの所定領域から放射される赤外線３２の光量を測定しつつ、所定領域を範囲Ｒ２に渡り移動し、半導体装置１０における欠陥部位を判別する。欠陥部位の判別には、画像作製表示部４９で作製、表示される画像データを用いる。これにより、赤外線の光量の異常部位を判別でき、半導体装置１０における欠陥部位を判別できる。尚、赤外線センサ部４５ａを用いた赤外線の光量の測定は、太陽光によるノイズを低減するため、暗室で行われてよい。
【００５４】
欠陥部位の判別結果は、半導体装置１０の設計、及び製造工程に反映され、半導体装置１０の歩留まり向上に用いられる。
【００５５】
以上説明したように、本発明の半導体装置１０の検査方法は、ガラスステージ２１の透明電極２１ｂに、半導体装置１０の非電極面１０ａを当接する。これにより、半導体装置１０の非電極面１０ａの全面に等電圧を印加でき、半導体装置１０のアノード１０ａとカソード１０ｂとの間に等電圧を印加できる。この結果、半導体装置１０の電極を形成していない非電極面１０ａに電圧を印加する場合であっても、非電極面１０ａへ照射される赤外線３１、又は非電極面１０ａから放射される赤外線３２を用いて、半導体装置１０の欠陥部位を容易に判別できる。また、ガラスステージ２１上に透明電極２１ｂを備えるため、半導体装置１０の非電極面１０ａ上に透明電極２１ｂを成膜する必要がなく、検査工程を短縮できる。
【００５６】
以上、本発明の好ましい実施例について詳説したが、本発明は、上述した実施例に制限されることはなく、本発明の範囲を逸脱することなく、上述した実施例に種々の変形及び置換を加えることができる。
【００５７】
例えば、本実施例の半導体装置１０には、Ｓｉ基板を用いたが、Ｓｉ基板の代わりに、ＳｉＣ基板、又はＧａＮ基板を用いても良い。この場合、赤外線レーザ発振部２５ａ、及び赤外線センサ部４５ａでは、ＳｉＣ基板、又はＧａＮ基板のバンドギャップよりエネルギーの小さい波長の赤外線が用いられる。
【００５８】
また、本実施例の光学部２５、光学部４５は、ガルバノミラーや共振型ミラー等の光学ミラーを用いて、非電極面１０ａに照射される赤外線の照射領域、非電極面１０ａから放射される赤外線の放射領域を移動するとしたが、ガラスステージ２１をＸ−Ｙ駆動して、非電極面１０ａに照射される赤外線の照射領域、非電極面１０ａから放射される赤外線の放射領域を移動してよい。
【００５９】
また、本実施例の半導体装置１０の検査装置２０、４０は、光学部２５及び光学部４５のいずれか１つの光学系を有するとしたが、光学部２５及び光学部４５の両方の光学系を有してよい。この場合、半導体装置１０の検査装置２０、４０は、光学部２５と光学部４５との光軸（光路）を分離するためのハーフミラーを備える。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】本発明の半導体装置の検査装置の構成の一例を示した模式図である。
【図２】ＩＴＯ膜の膜厚と赤外線の透過率との関係の一例を示した図である。
【図３】図１の半導体装置１０の検査装置２０を用いた、半導体装置１０の検査方法の一例を示した模式図である。
【図４】画像作製表示部２９により作製された画像データの一例を示した写真である。
【図５】本発明の半導体装置の検査装置の構成の別の例を示した模式図である。
【図６】図５の半導体装置１０の検査装置４０を用いた、半導体装置１０の検査方法の一例を示した模式図である。
【図７】従来の半導体装置の検査方法の一例を示した模式図である。
【符号の説明】
【００６１】
１０ 半導体装置
１０ａ 非電極面
２０、４０ 半導体装置の検査装置
２１ ガラスステージ
２１ａ ガラス基板
２１ｂ 透明電極
２３ 電圧供給部
２５、４５ 光学部
２５ａ 赤外線レーザ発振部
２７ 電流変化検出部
２９、４９ 画像作製表示部
２９ａ、４９ａ 画像作製部
２９ｂ、４９ｂ 画像表示部
４５ａ 赤外線センサ部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
赤外線を用いて半導体装置の欠陥部位を判別する半導体装置の検査方法において、
前記半導体装置の電極を形成していない非電極面に透明電極を当接する工程と、
前記透明電極を介して前記半導体装置の前記非電極面に電圧を印加すると共に、前記透明電極を介して前記半導体装置の前記非電極面に赤外線のスポット光を照射する工程と、
前記赤外線の前記スポット光で前記半導体装置の前記非電極面を走査して、前記半導体装置の電流変化を測定し、前記半導体装置の欠陥部位を判別する工程と、
を有することを特徴とする半導体装置の検査方法。
【請求項２】
赤外線を用いて半導体装置の欠陥部位を判別する半導体装置の検査方法において、
前記半導体装置の電極を形成していない非電極面に透明電極を当接する工程と、
前記透明電極を介して前記半導体装置の前記非電極面に電圧を印加する工程と、
前記非電極面に電圧を印加した状態で、前記透明電極を介して前記半導体装置の前記非電極面の所定領域から放射される赤外線の光量を測定しつつ、前記所定領域を移動して、前記半導体装置の欠陥部位を判別する工程と、
を有することを特徴とする半導体装置の検査方法。
【請求項３】
前記請求項１又は２に記載の半導体装置の検査方法に用いる半導体装置の検査装置であって、
前記半導体装置の電極を形成していない非電極面に当接するための透明電極を有する半導体装置の検査装置。
【請求項１】
赤外線を用いて半導体装置の欠陥部位を判別する半導体装置の検査方法において、
前記半導体装置の電極を形成していない非電極面に透明電極を当接する工程と、
前記透明電極を介して前記半導体装置の前記非電極面に電圧を印加すると共に、前記透明電極を介して前記半導体装置の前記非電極面に赤外線のスポット光を照射する工程と、
前記赤外線の前記スポット光で前記半導体装置の前記非電極面を走査して、前記半導体装置の電流変化を測定し、前記半導体装置の欠陥部位を判別する工程と、
を有することを特徴とする半導体装置の検査方法。
【請求項２】
赤外線を用いて半導体装置の欠陥部位を判別する半導体装置の検査方法において、
前記半導体装置の電極を形成していない非電極面に透明電極を当接する工程と、
前記透明電極を介して前記半導体装置の前記非電極面に電圧を印加する工程と、
前記非電極面に電圧を印加した状態で、前記透明電極を介して前記半導体装置の前記非電極面の所定領域から放射される赤外線の光量を測定しつつ、前記所定領域を移動して、前記半導体装置の欠陥部位を判別する工程と、
を有することを特徴とする半導体装置の検査方法。
【請求項３】
前記請求項１又は２に記載の半導体装置の検査方法に用いる半導体装置の検査装置であって、
前記半導体装置の電極を形成していない非電極面に当接するための透明電極を有する半導体装置の検査装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図５】
【図６】
【図７】
【図４】
【図２】
【図３】
【図５】
【図６】
【図７】
【図４】
【公開番号】特開２００９−１０９４３２（Ｐ２００９−１０９４３２Ａ）
【公開日】平成２１年５月２１日（２００９．５．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−２８４２９６（Ｐ２００７−２８４２９６）
【出願日】平成１９年１０月３１日（２００７．１０．３１）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年５月２１日（２００９．５．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年１０月３１日（２００７．１０．３１）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
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