故障解析TF-JEITA半导体部会.PDFVIP

半導体技術ロードマップ専門委員会 平成 20 年度報告 第 16 章 故障解析 TF 16-1 はじめに 故障解析 TF の活動は、 (1) 故障解析 TF の基盤固めのための最先端故障解析技術などに関する議論、 (2) 故障解析ロードマップの見直し、 (3) 標準化のための活動、 からなる。 故障解析 TF は他の WG とは異なり、ITRS 版が無い。このため、(2)のロードマップ作成よりは、(1)の半導体 各社の故障解析技術力向上を目的とした討議に重点を置いている。討議のベースとして、対象技術の第一人 者や第一線で故障解析を実施している技術者を招き、講演を行なっていただくことを基本としている。また、今 年度は、(3)の活動は故障解析標準フォーマットを扱うソフト開発の工数不足により、目だった進捗はなかった。 第 2 節では(1)の内容の概要を、第 3 節ではその内の故障診断に関して述べる。 16-2 2008 年度の活動概要 LSI チップの故障解析は図表 16-1 に示したように大きく 4 つのステップに分かれる。 図表 16-1 LSI チップ故障解析の４つのステップ (第①ステップ)LSI チップ全体から故障診断により、チップ内の限定した個所まで絞り込む。 LSI テスタでのテスト結果と設計データのみを用いて、ソフトウェアにより故障個所を絞り込む。 (第②ステップ)物理現象を利用した非破壊絞込み技術により、マイクロメータオーダまで絞り込む。 レーザ加熱に対応した物性値の変化を利用する IR-OBIRCH(infrared optical beam induced resistance change)法や発光を検出する PEM(photo-emission microscope)法などを用いる。 (第③ステップ)チップの一部を破壊し、より狭い領域まで絞り込む。 - 1 - 半導体技術ロードマップ専門委員会 平成 20 年度報告 金属微細探針などを利用し電気的測定を行なうナノプロービング法、電子ビーム照射時の吸収電流を利用し て抵抗異常を観測する RCI(resistive contrast imaging)法などを用いる。多くの場合、配線層の一部または全部 を除去した後、観測する。 (第④ステップ)物理化学解析 FIB(focused ion beam)などで断面や平面を出し、TEM(transmission electron microscope)などで観測する。 近年、ステップ①と④の重要性が増してきたが、現実の故障解析の際は、まだまだ省略されることも多い。 各ステップに関する今年度の発表件数は各々、6,4,12,12 件である。 議論したテーマと講師(発表者)を図表 16-2 に一覧で示す。 テーマは出来る限り同一日に「特集」という形で近いものを集め、議論し易いようにした。特集として取り上げ たテーマの大枠は以下の 6 つである。 (１) 完全非破壊非接触絞込み 従来の絞込み法と異なり、電極の取り出しが不要な方法として、開発中の、走査レーザ SQUID 顕微鏡 (L-SQUID)法,レーザテラヘルツ放射顕微鏡(LTEM)法,フォトルミネッセンス(PL)法,光散乱法、の 4 つの手法が 議論された。 (2) 多様化・高度化した電子顕微鏡技術 TEM トモグラフィーの事例のほか、見えない欠陥を見た例として応力観測、球面収差補正 TEM により As の注入異常を検出した例などが紹介された、議論された。 (3) 電子ビームを用いた絞込み手法 吸収電流を利用した RCI 法に関するものが最も多く、EBIC(electron beam induced current)を利用したもの と VC(voltage contrast)を利用したものも報告された。ほぼ全半導体メーカーから、現状報告がなされ、議論さ れた。 (4) 故障診断 多くの半導体メーカーから、現状報告がなされ、議論された。 16-3 節で概要を紹介する。 (5) Low-k 膜評価