用于非破壞性的檢查半導體器件的裝置和方法

專利名稱：用于非破壞性的檢查半導體器件的裝置和方法
技術領域：
本發明涉及用于對半導體器件的芯片進行非破壞性的檢查的裝置和方法，并且特別地涉及為檢測電作用缺陷的非破壞性的檢查。本發明也涉及適用于非破壞性的檢查的半導體裝置，以及制造該半導體裝置的方法。
這個申請是基于在日本遞交的專利申請平10-272788，專利申請平11-67744和專利申請平11-133283，他們的內容被合并于此。
背景技術：
通常的非破壞性的檢查技術被由已知的文稿比如標題“基于熱電動勢的OBIC分析技術”，其被提供作為在日本研究院促進基金132委員會的研究方面的132會議的材料，涉及帶電粒子的工業的應用。這里，“OBIC”是“光束導入傳導性”的縮寫。這類非破壞性的檢查技術用于在過程處理中布線系統的缺陷位置非破壞性的檢測，用于缺陷分析和半導體裝置的故障分析。
另外，許多文稿描述了采用激光器的對半導體器件的檢查裝置和它的有關技術。例如，日本的專利申請公報，第一次公報平7-14898揭示出了用于半導體器件晶片的OBIC分析。
日本的專利申請公報，第一次公報平4-312942揭示出用于半導體裝置的OBIC電流檢測方法。
日本的專利申請文本，第一次公報平5-136240揭示出用于硅半導體裝置的OBIC觀察方法。
日本的專利申請文本，第一次公報平8-255818揭示出使用掃描激光器顯微鏡的掃描-型OBIC電流分析。
日本的專利申請文本，第一次公報平10-170612揭示出在半導體集成電路的內部連接線中缺陷的檢查。
日本的專利申請文本，第一次公報平2-284439揭示出在多層-布線封裝制造中的半導體裝置的缺陷的檢查。
日本的專利申請文本，第一次公報平4-369849揭示出一種半導體集成電路裝置，其構成使得可以對位于氧化膜下面的鋁金屬線的電位的精確的測量。
日本的專利申請文本，第一次公報平5-47929揭示出在半導體集成電路中布線設計中自動的排列和布線。
日本的專利申請文本，第一次公報平5-243535揭示出一種半導體集成電路的設計，其中的接線圖形能夠不費力地被改正。
日本的專利申請文本，第一次公報平8-316281揭示出在多層的布線的模式中缺陷的檢查。
現在，圖8和9示出為傳統的裝置的結構的例子和非破壞性檢查的方法(以下，簡單地稱為非破壞性檢查裝置和非破壞性檢查方法)，其中相同的部件用相同的標號表示。激光器1產生激光束，其是被光學系統2變窄以產生激光束3。用激光束3在半導體器件芯片4的觀察到的面積上掃描。掃描是在圖像處理系統106控制之下由光學系統2通過激光束的極化進行的。
在上述情況中，導致產生電流并由探頭115-1取出，該探頭探測焊接區14-1。在圖像處理系統106的控制之下，由電流變化檢測器131檢測電流并在圖像顯示設備7的屏幕上顯示。在此，顯示的電流的變化是作為表示與掃描位置相關的亮度變化的一圖像。這樣的圖像被稱為掃描電流變化圖像。
概括地講，圖8顯示讓電流在一閉合電路中流動的用于非破壞性檢查的結構的例子。即，探頭115-2探測焊接區14-7并且被接地，其不同于與電流變化檢測器131連接的焊接區14-1。
圖9顯示出用于非破壞性的檢查的一結構的例子，讓電流以瞬變電流的形式在一開環回路中流動。所以，除與電流變化檢測器131連接的焊接區14-1以外的所有連接的焊接區被開路。需要電容元件使得瞬變電流可以開環電路中流動。在圖9的情況下，這樣一種電容元件相當于在芯片上的寄生電容或測量系統的浮動電容。
下面，將詳細描述非破壞性檢查的操作。如上面所描述的，圖8和9的結構上的差別只在于閉環電路或開環電路形式上。所以，對操作的描述沒有別分這些結構。受控制圖像處理系統106的控制，用激光束3對半導體器件芯片4的可觀察到的區域進行掃描，激光束3最初是由激光束產生器1產生，并且被光學系統2變窄。在此，響應于掃描，掃描電流變化圖像受到照明度顯示，其是以這樣一種方法，即電流流入電流變化檢測器131被顯示“亮”，而它的反向電流被顯示為“暗”。順便說一下，該顯示是利用亮和陰影之間的對比以及分級進行的。
當激光束輻照在接近缺陷的位置時，瞬時地導致熱電動勢發生以致在上述的電路中產生電流流動。相對地，當激光束被輻照在無缺陷的區域時，不會引起熱電動勢以致該電路中沒有電流流動。因此，圖像顯示設備7顯示一圖像(稱為掃描電流變化圖像)，在其中光亮和陰影之間的對比是與接近缺陷的位置相關的。同時當掃描電流變化圖像被獲得時，或只在獲得掃描電流變化圖像之前或僅僅在其后，與光學的反射圖像相對應的進行一掃描激光顯微照片，該反射圖像是與激光掃描相關的。
然后，通用圖像處理技術被用于對實行掃描電流變化圖像和掃描激光器顯微照片的合成以產生兩個圖像的復合圖像。用這樣一種復合圖像，能夠清楚的識別對應于在掃描電流變化圖像中光亮和陰影之間的對比，所以它能夠明確記載在半導體器件上的缺陷位置。順便說一下，上述的技術在缺陷位置的檢測上有亞微細粒級的精度。
為了清楚地檢測上述非破壞性檢測出的缺陷類型和缺陷發生的原因，用聚焦離子束方法或電子顯微方法在缺陷位置上，正常地進行了物理破壞性的分析。換句話說，在位置檢測中按照亞微粒級的精度，采用傳統的技術用于清楚地識別缺陷位置，所以能夠有效地進行在微缺陷方面的物理分析，微缺陷的尺寸是在亞微粒級以下。當上面所描述的，對于為故障分析和缺陷分析來說，在一系列分析的過程中，上述的傳統的技術起重要作用。
為了簡化描述，圖8和9中的每一個僅僅示出了一個芯片。當然，當排列在晶片上的芯片之一被選定和被檢查時，與前面所述的相類似的一探測操作被執行。
在完成芯片被封裝在封裝件中的制造的后期處理過程之后，當檢查被執行時，該封裝的一個管腳(或多個管腳)被用于代替探測以建立電的連接。在這種情況下，作為常規的操作是通過除去芯片表面上的封裝材料進行檢測。為方便的緣故，描述將通過單個獨立的芯片的例子進行描述，其表示單個芯片，例如，在晶片上的每個芯片和包裝的芯片。
為清楚地描述，解釋將是根據作為模型的芯片的構造和它的重要點給出。圖10是透視圖，其示出芯片的與本發明相關的有限的部分。本發明的重要的點是焊接區的設置(或不設置)，從焊接區獨立地引出的電連接，以及從焊接區獨立的引出的電連接的方法。
顯示在圖10中的模型芯片有十二個焊接區，它們分別被分配給參考符號的14-114-12。當然，本發明不受焊接區的標號的限制。在芯片的表面和后面之間的區別是本發明的重要點。圖10清楚顯示表面4f，其對應于在半導體襯底上的組件的形成，但是沒有顯示在其中組件未被形成的背面4h。順便說一下，描述將被相對于一些原因給出，在其中表面和背面之間的區別在檢查的操作中起重要作用。
圖8和9不特定地給出激光束的掃描機構和顯示設備的掃描-相關機構，它們是已知技術。為避免復雜化，在下列描述中對于本發明中與已有技術相對應的內容將不作詳細的解釋。
然而，下列描述參照激光束掃描和圖像產生之間的關系進行，其是本發明的重要的因素。在此，傳統的技術涉及掃描激光器顯微照片和掃描電流變化圖像之間的關系，而本發明涉及掃描激光器顯微照片和掃描磁圖像之間的關系。順便說一下，掃描電流變化圖像和掃描磁的圖像相互之間的不同僅僅在于作為顯示的基礎的信號的類型，同時在其它因素方面他們基本是的相同。所以，下列描述將通過掃描電流變化圖像的例子給出。
圖11A和11E是原理圖，在其中示出了激光束的掃描和產生的圖像之間的關系，其中與那些顯示在圖8的部件相同的部分被分配以相同的標號。提供了兩種產生的圖像。既，掃描激光器顯微照片和掃描電流變化圖像。在此，掃描激光器顯微照片是如下產生的在與使用及激光器的掃描同步中，反射的光束從激光器點被檢測出，在其中反射強度是以亮度與掃描的點相對應的顯示以產生一圖像。
順便說一下，掃描電流變化圖像是如前面所描述的產生的。掃描激光器顯微照片和掃描電流變化圖像二者是同步產生的，或者他們是在沒有移動充當范例的半導體器件芯片的情況下順序的產生的。因此，能夠獲得相對于半導體器件芯片的特定位置的掃描激光器顯微照片和掃描電流變化圖像。
通常，光亮和陰影之間的對比僅僅顯現在與掃描電流變化圖像相對應的芯片的被觀察的區域的某些部分上。因此，通過在屏幕上顯示相互重疊的掃描激光器顯微照片和掃描電流變化圖像，能夠清楚地在具有高精度的掃描激光微照相上顯示一位置，在該位置掃描電流變化圖像產生對比。這就簡化了在非損傷檢測之后進行的缺陷的物理分析。
圖11A顯示在半導體器件芯片上激光器的掃描位置201的運動。圖11D顯示掃描激光器顯微照片的發光顯示位置的坐標202，其是在圖像顯示裝置7的屏幕上的掃描激光器顯微照片顯示窗口204顯示的(見圖11C)。圖11E顯示掃描激光器顯微照片的發光顯示位置的坐標203，其是在圖像顯示裝置7的屏幕上的掃描激光器顯微照片顯示窗口205顯示的(見圖11C)。圖11B顯示激光器掃描位置201，其中應用激光束3在半導體器件芯片4上掃描。
圖11C顯示上述的窗口204、205，它們響應于掃描顯示在圖像顯示設備7的屏幕上的。在此，參考符號“7A”表示圖像顯示設備7的屏幕，在其上顯示掃描激光器顯微照片的顯示窗戶204和掃描電流變化圖像的顯示窗戶205。
現在，將參照圖11A和11E給出激光束的掃描，掃描激光器顯微照片和掃描電流變化圖像之間關系的描述。在半導體器件芯片4上激光器的運動掃描位置201的運動是在點201-1開始，從那里開始激光器掃描位置201在水平方向沿著第一掃描線朝端點201-2運動，該端點對應于第一掃描線的終止點。比如，這樣激光器掃描位置201的水平運動被反復512次。所以，激光器掃描位置201最后沿著最后一條掃描線從它的左終點201-3到它的右終點201-4。
在屏幕上從開始點201-1到結束點201-4連續地執行上述的掃描。通常，這樣的掃描是在從0.1秒到10秒的時間內執行一次。在與掃描同步中，檢測是根據掃描激光器顯微照片的反射光束進行的，同時檢測也在相對于掃描電流變化圖像的電流變化進行的。如前面所描述的，掃描激光器顯微照片是應用亮度值顯示的，這些值是由轉換檢測光學強度產生的并且以位置的對應為基礎顯示的。另外，掃描電流變化圖像應用亮度值顯示的，這些值是通過轉換檢測電流變化產生的并且以位置的對應為基礎顯示的。
為了澄清位置對應的概念，描述是對應于掃描區域，圖像顯示區域和觀察放大率之間的關系給出。在掃描區的寬xd和高度yd之間的比率(yd/xd)被保持恒量的顯示在顯示的圖像中。所以，在掃描激光器顯微照片寬xr和高度yr之間的比率(yr/xr)與上述的比率(yd/xd)相同。同樣地，掃描電流變化圖像的寬xi和高度yi之間的比率(yi/xi)是與前述的比例(yd/xd)相同。
觀測幅度是根據掃描區的寬xd和掃描激光器顯微照片的寬xr之間的比率(xr/xd)或掃描區的寬xd和掃描電流變化圖像寬xi之間的比率(xi/xd)表示的。通常，為了重疊掃描激光器顯微照片和掃描電流變化圖像，它們被制成相同的尺寸。為這個原因，放大率(xr/xd)與放大率相同(xi/xd)。另外，掃描區的寬和高度之間的比率(yd/xd)與圖像的寬和高之間的比率相同。所以，對于(yr/yd)和(yi/yd)放大率相同。
接著，將給出關于在掃描區的一點和被顯示的圖像的一點之間的對應關系的描述。通常，激光器掃描是在模擬方式或數字方式進行的。通常，圖像顯示時以數字的方式進行的。所以，每個位置被用對應于每個像素位置的坐標表示的。在許多情況中，圖像顯示的分辨率是以“(512像素)乘(512像素)”表示的。所以，下列描述將是通過例子的方式給出，在其中圖像顯示具有“(512像素)乘(512像素)”的分辨率。
在掃描區的激光器掃描起點201-1(見圖11A)分別對應于掃描激光器顯微照片的起點202-1(見圖11D)和掃描電流變化圖像的起點203-1(見圖11E)。坐標(0，0)是對上述的顯微照片和圖像的起始點設定的。另外，坐標(511，0)是對顯微照片和圖像的結束點設定的，其對應于在它的掃描區中的第一激光器掃描的掃描線終點201-2。同樣地，坐標(0，511)是對顯微照片和圖像的起始點設置的，其對應于在它的掃描區的激光器掃描的最后一條掃描線的起點201-3。坐標(511，511)是對顯微照片和圖像的結束點(即，202-4，203-4)設定的，其對應于在它的掃描區的激光器掃描的最后一條掃描線的終點201-4。因此，圖像顯示是用許多像素(即，512×512＝262144)完成的，其是由上述的坐標(0，0)，(1，0)，...，(511，511)標明的，被顯示的每個像素的亮度通常是由8比特位標明的，其在灰度上提供256分級。
使用上述的掃描電流變化圖像的芯片的非破壞性檢查有各種問題，其將被描述在下面。
第一問題是在完成了制造的預處理之后，以至焊接區被附著在芯片上之后，在作為檢測主體的半導體器件的芯片上不能進行檢測。
為了檢測由于激光束的輻照產生的電流變化，傳統的技術需要檢查裝置必須與半導體器件芯片是電連通的。為此原因，焊接區應預先被印制在半導體器件上。
第二個問題是即使在完成焊接區的形成致使制造的后期處理過程完成之后執行檢測，由于有與電流變化檢測器連接的大量的焊接區，為了準備建立電連接需要許多工作步驟和許多花費。
為了檢測在芯片中存在的缺陷，需要在其中有缺陷存在的布線(或線路)是與電流變化檢測器電連通的。因此，為了確定地執行檢測，需要操作人員把電流變化檢測器與所有具有熱電動電流流過的可能性的焊接區電連接。因此，需要大量工作步驟和許多費用來準備在焊接區和電流變化檢測器之間建立電連接。
在使用閉環電路進行檢測的情況下，它必需選擇焊接區以構成閉環電路。可以建立的電連接的組合是與焊接區數的平方成比例的增加。所以，隨著焊接區數的增加，電的連接的組合數變成很巨大的。為了執行涉及被建立的電連接的準備，每一次作為受檢查對象的芯片的類型被變化為新類型，它必需提供專門設計的設備，并且需要改變電連接。這就使準備工作增加了許多工作步驟和大量的花費。
另一個傳統的技術不能解決的問題時不能檢測短路缺陷。傳統的技術可以能夠檢測空位、外來的物質和金屬線的斷路。然而，它不能檢測金屬線之間的短路。在其中存在短路缺陷的相同金屬線上存在成為熱電動勢的原因的缺陷，那么能夠間接的檢測短路缺陷。然而，在其中二種缺陷存在于同一金屬線上的概率非常小。

發明內容
本發明的目的是提供用于非破壞性檢查的裝置和方法，它使半導體器件芯片的生產率和可靠性得到改善。
本發明的另一個目的是使在半導體制造過程中，在半導體器件的焊接區形成之前，能夠進行非破壞性的和不接觸檢查。
本發明的另一目的是在焊接區形成之后，允許不必選擇焊接區而有效地進行非破壞性的檢查。
本發明的另一個目的是提供一種半導體器件和它的制造方法，其允許非破壞性檢查裝置和方法檢測短路缺陷。
此外本發明的另一目的是提供一種半導體器件，其能夠增加由于在接近一缺陷處由激光束的輻照造成熱電動勢的出現所導致的電流流動的期間。所以，能夠減輕磁場的檢測，并且它能夠減少半導體器件的制造成本，因此，它能夠的改善在半導體器件的制造中的生產率和可靠性。
在本發明的第一方面，提供了一種非破壞性的檢查裝置(或方法)，其被基本上配置成為了掃描致使有專用波長的激光束被輻照在半導體器件的芯片的表面(或背面)。在此，激光束在輻照尺寸上被變窄并且被輻照在缺陷位置。然后，缺陷位置被加熱以引起熱電動勢電流，其在半導體器件芯片中瞬時地流動并且引入一磁場。磁場檢測器比如SQUID檢測磁場的強度，其被轉換為亮度值。亮度值被設置為在屏幕上某一個顯示位置的圖像亮度以致于產生掃描磁場圖像。掃描激光器顯微鏡產生掃描激光器顯微照片。然后，顯示設備在屏幕上顯示合成物圖像，其包含掃描磁場圖像和掃描激光器顯微照片，它們是相互重疊的。用顯示的復合圖像，能夠在焊接區構成之前以非破壞性的方法，在半導體器件芯片上執行檢查確定是否存在缺陷。順便說一下，比如，為產生掃描磁場圖像激光束的波長是設置在1300納米和為產生掃描激光器顯微照片設置在633納米。另外，能夠提供從半導體器件芯片中提取的至少一電流電路(例如，閉環電路或開環電路)，其中電流電路的一端是與焊接區電連通的。因此，它能夠憑借由電流流過電流電路引入的磁場執行檢測，并具有好的檢測靈敏度。順便說一下，用液體氮使SQUID在溫度上被冷卻下來。此外，SQUID包含三個檢測線圈，它們分別定向在三個獨立的方向。
在本發明的第二方面，提供了一種半導體器件晶片，其適于非破壞性的檢測和被配置為允許沒有使用附加電連接的短路缺陷的檢測。熱電動勢產生器和它的金屬線被形成在半導體器件晶片上(或之中)，其中他們是與形成在襯底上的絕緣層中的第一層金屬線電連通的。例如，電線短路缺陷位于第一層金屬線之間。現在，激光束被輻照在熱電動勢產生器上以致使熱電動勢電流沿著電流路徑在一閉環電路中流動，該電路是由第一層金屬線，短路缺陷，熱電動勢產生器和它的線路以及通孔構成的。由于熱電動勢電流流過閉環電路，所以感生一磁場并且由檢測器所檢測，比如由SQUID檢測。然后，檢測磁場的強度被以亮度(亮度或彩色)表示，由其顯示設備的屏幕上根據激光束的掃描產生并顯示掃描磁場圖像。基于與激光束的掃描同步或與激光束掃描相關的反射光，產生一掃描激光器顯微照片。包含相互重疊的掃描磁場圖像和掃描激光器顯微照片的一復合圖像顯示在屏幕上，通過它能夠指定在半導體器件晶片上的短路缺陷存在的位置。
在本發明的第三方面，在焊接區構成前對制造中間階段的半導體集成電路進行非破壞性的檢查。在此，半導體集成電路是基本上由襯底、絕緣層、第一層金屬線、電路通孔、檢查通孔和用于構成第二布線層的金屬膜構成的。在襯底，設置電路通孔以通過絕緣層連接第一層金屬線和第二層金屬線。檢查通孔是連通第一層金屬線但是不是連通第二層金屬線。金屬膜被形成在表面區域的相對寬范圍內，其比第一層金屬線的區域要寬。另外，部分的第一層金屬線對應于熱電動勢生成缺陷。當激光束被輻照在半導體集成電路的背面朝向第一層金屬線的熱電動勢生成缺陷時，導致熱電動勢電流的發生和在閉環電路中的流動，以至引入磁場。一檢測器檢測基于檢測的半導體集成電路的缺陷的磁場的強度。因為非破壞性的檢查能夠在制造的中間階段的半導體集成電路上進行，所以能夠反饋檢查結果到制造的前面的階段。這有助于改進半導體器件的生產率和可靠性。另外，它能夠減少用于半導體器件制造所必須的總成本。


下面將結合附圖對本發明的這些和其他目的、方面、例子和實施例更詳細地加以描述，在其中
圖1A是一示意圖，其示出了根據發明的實施例中例子1的非破壞性檢查裝置的結構；圖1B是一示意圖，其示出了根據發明的實施例中例子5的非破壞性檢查裝置的結構；圖2是一示意圖，其示出了根據發明的實施例中例子2的非破壞性檢查裝置的結構；圖3是一示意圖，其示出了根據發明的實施例中例子3的非破壞性檢查裝置的結構；圖4是一示意圖，其示出了根據發明的實施例中例子4的非破壞性檢查裝置的結構；圖5是底示圖，其示出了被例子5檢測的半導體器件芯片的背面以及它的周緣；圖6是一示意圖，其示出聚焦板的電流路徑的構成，其構成發明的實施例A的例子6；圖7是一示意圖，其示出聚焦板的電流路徑的構成，其構成發明的實施例A的例子7；圖8是一示意圖，其示出了半導體器件芯片的常規的非破壞性檢查采用的結構的例子；圖9是一示意圖，其示出了半導體器件芯片的常規的非破壞性檢查采用的結構的另一例子；圖10是一透視圖，其示出了半導體器件芯片的外觀，其作為由本發明檢測的主體的模型；圖11A是示出在半導體器件芯片的掃描區的一個例子的示意圖；圖11B是示出被應用激光束掃描的半導體器件芯片的一透視圖；圖11C是在圖像顯示設備的屏幕上顯示的一個例子；圖11D是在圖像顯示設備的顯示屏的顯示窗口顯示的掃描激光器顯微照片的顯示例子；圖11E是在圖像顯示設備的顯示屏的顯示窗戶顯示的掃描電流變化圖像的一個顯示例子；圖12是示出按照發明的實施例B的例子1的半導體器件晶片的構造的局部放大部分視圖；圖13A是示出按照發明的實施例B的例子2的半導體器件晶片的構造的局部放大部分視圖；圖13B是示出例子2的半導體器件晶片的選擇的部分的局部放大部分的平面圖；圖14A是示出按照發明的實施例B的例子3的半導體器件晶片的構造的局部放大部分視圖；圖14B是示出例子3的半導體器件晶片的選擇的部分的局部放大部分的平面圖；圖15A是示出按照發明的實施例B的例子4的半導體器件晶片的構造的局部放大部分視圖；圖15B是示出例子4的半導體器件晶片的選擇的部分的局部放大部分的平面圖；圖16A是示出按照發明的實施例B的例子5的半導體器件晶片的構造的局部放大部分視圖；圖16B是示出例子5的半導體器件晶片的選擇的部分的局部放大部分的平面圖；圖17A是示出按照發明的實施例B的例子6的半導體器件晶片的構造的局部放大部分視圖；圖17B是示出例子6的半導體器件晶片的選擇的部分的局部放大部分的平面圖；圖18A示出從其中檢查金屬線被除去的例子6的半導體器件晶片的局部放大部分；圖18B示出從其中檢查金屬線被除去的例子6的部分半導體器件晶片的局部放大部分；圖19A示出例子6的半導體器件晶片的局部放大部分，在其中通過以檢測模式在熱電動勢產生器上照射激光束造成電流流動；圖19B示出例子6的部分半導體器件晶片的局部放大部分，在其中電流通過金屬線沿著在閉環電路中的路徑流動；圖20A是示出實施例B的例子7的半導體器件的版面的示意圖；
圖20B是示出一對區域以及它們的電連接的視圖，該區域是從例子7的半導體器件晶片的布局中取出的；圖21是部分地示出按照實施例發明的C的半導體器件芯片的構造，該芯片處于制造的中間階段并且適合于非破壞性的檢查；圖22A是圖21所示的半導體器件芯片的剖示圖，在其上激光束輻照引起熱電動勢電流流動；圖22B是圖21所示的半導體器件芯片的選擇的部分的局部平面圖，在其上熱電動勢電流流動；圖23示出了圖21所示的半導體器件芯片的結構，在其上構圖以形成第二層金屬線；圖24示出了半導體器件芯片的另一例子的結構，該芯片處于制造過程的中間階段；圖25示出了半導體器件芯片的改變的一例子的結構，該芯片處于制造過程的中間階段；圖26示出了半導體器件芯片的另一改變的例子的結構，該芯片處于制造過程的中間階段；圖27示出了半導體器件芯片的結構的剖示圖，該芯片處于制造過程的中間階段；圖28示出了半導體器件芯片的結構的剖示圖，該芯片處于制造過程的中間階段；圖29是示出了半導體器件芯片的結構的剖示圖，該芯片處于制造過程的中間階段。
具體實施例方式
在此通過例子及附圖對本發明進行詳細的描述。
實施例A實施例A包含各種例子，它們是被設計來用于按照本發明的非破壞性檢查。
圖1A、1B、2、3和4是顯示按照發明的實施例A的非破壞性檢查裝置的五個例子，其中與那些顯示在圖8和9的等同和相同的部件被分配給相同的標號。
現在，將參照圖1A、2、3和4順續地描述非破壞性檢查裝置的例子1、2、3和4。在此，首先描述那些例子的結構，然后，將描述操作過程。
在圖1A所示的例子1的非破壞性檢查裝置301被配置如下激光器1產生激光束，其在輻照尺寸上被光學系統2變窄以產生激光束3。激光束3被輻照半導體器件芯片4的在表面4f，同時在由“A”指示的方向上進行掃描，以致導致磁場的發生和由磁場檢測器5進行檢測。激光束的掃描3是按光學系統2內激光束的極化進行的。
在控制圖像處理系統6的控制下，磁場檢測器的輸出與激光束3的掃描位置3相關的以亮度顯示在圖像顯示設備7的屏上。因此，它能夠獲得掃描磁場圖像，其實質上等同于上述的在傳統的技術中產生的掃描電流變化圖像。
非破壞性檢查裝置301配備有光學接收部件，在圖1A中沒有畫出。所以，掃描激光器顯微鏡是由激光器1、光學系統2和光學接收部件所構成的。使用這樣一種掃描激光器顯微鏡，能夠產生半導體器件芯片4的掃描激光顯微照片。
控制圖像處理系統6和圖像顯示設備7結合在一起以產生一復合圖像，其是由掃描磁場圖像和前面所述的由掃描激光顯微鏡產生的掃描激光顯微照片組成。
在圖2顯示的例子2的非破壞性檢查裝置302與例子1相比更有效地執行檢查。非破壞性檢查裝置302是基本上與非破壞性檢查裝置301相同的，只是激光束的波長是設置在1300nm(納米)，同時激光束被輻照在半導體器件芯片的背面4b。
有三個原因將激光束的波長設置在1300nm。在此，兩個原因是基于許多半導體器件襯底由硅(Si)構成的這樣一個事實。
現在，三個原因將被描述在下面。
第一原因是通過將激光束的波長設在1300nm，能夠由激光束加熱芯片的接近于襯底的表面的某一部分，其中激光束是被輻照在芯片的背面以透過襯底。
如今，半導體裝置接線通常采用多層布線結構。在許多情況下，在上部的層有較寬的寬度，在下部的層被它們所覆蓋。另外，許多半導體裝置采用這種結構，即其中芯片表面被定向到襯底的設置表面，同時芯片表面被掩蓋有組件的引出導線。
由于上面所描述芯片的安裝和封裝，很難通過輻照在芯片表面的激光束加熱許多金屬線。為此，激光束必需輻照在芯片的背面。因此，對于檢查裝置來說具有把激光束輻照在芯片的背面的能力是很重要的因素。
波長是1100nm或更長的激光束能夠在相當大程度上穿透低密度的硅材料，該低密度的硅材料是用于制造襯底的。因此，通過將激光束被輻照在半導體器件芯片的背面，能夠加熱排列在接近芯片的表面的金屬線。在1152nm的氦氖激光器的情況下，例如，激光束能夠以50％的透射率透射通過有625nm的晶片厚度的P型襯底。為了通過激光束在半導體器件芯片的背面的輻射，加熱排列在接近芯片的表面的金屬線，必須使用波長為1100納米或更長的激光束。
第二個應用波長是1300nm的激光束原因是為了避免OBIC電流的出現(即，“光束誘導性”電流)。
當波長是不足1200nm的激光束被輻照在硅材料上時，導致發生OBIC電流，其充當抗熱電動勢電流的噪聲。在1152nm(1.076eV)的氦氖激光器的情況下，由于位于硅材料的價電子帶和傳導帶之間的電子的躍遷(1.12eV)，電子-空穴對未被形成。所以，如果在硅材料中不存在雜質，不會導致發生OBIC電流，或如果在硅材料有少量的雜質存在，會導致發生少量的OBIC電流。
躍遷是根據引進的雜質的雜質級別產生的。作為以用于形成晶體管所必需的密度引入雜質比如砷(As)，硼(B)和磷(P)的區域，在1.076eV以下的能量就足以按照雜質的級別引起躍遷。在這種情況下，在某一個將被檢測的范圍導致發生OBIC電流。這個OBIC電流充當抗熱電動勢電流的噪聲。為避免由OBIC電流造成的這樣的噪聲，必需應用波長是1200nm或更長的激光束。
第三個應用波長是1300nm的激光束的原因是，增加在顯示掃描激光器顯微照片和掃描磁場圖像中的分辨率，因為隨著波長變短，激光束被變得更狹窄。
上述的三個原因指示出非破壞性檢查所要求的條件，其中激光器波束的波長是盡可能的短并且超過1200nm。所以，作為滿足上述條件的并且是可以實際應用的激光器，有效的是應用有能力產生波長為1300nm或其左右的激光器。
概括地講，較好的是應用輸出是100mW的二極管激光器。為了增加激光照射功率，以致產生強的熱電動勢電流，較好的是應用輸出是500mW的YLF激光器。
在半導體器件芯片的背面輻射激光束的兩個原因如下第一個原因是通過在芯片的背面輻照激光束，以處理多層布線結構的芯片和安裝的芯片。
第二個原因是在芯片的側表面安排磁場檢測5。
較好的是在芯片的側表面排列磁場檢測器，因為相對小的距離位于磁場檢測器和熱電動勢電流流動的路徑之間，因此能夠增強由磁場檢測器感測的磁場的強度。即，能夠檢測較小量的熱電動勢電流。
因為上面所描述的各自的原因，較好的是在芯片的背面輻照激光束，同時較好的是在芯片的側表面排列磁場檢測器。實際地，這樣的一種結構，即，在其中激光器排列與磁場檢測器相反，引出了構成非破壞性檢查的裝置的簡易方法。
接著，將參照圖3給出關于例子3的非破壞性檢查裝置303的描述。
不同于上述的非破壞性的檢查裝置302，非破壞性的檢查裝置303使用了SQUID(即，超導量子干涉器件)55，其伴有液氮9、熱隔離器8a和8b，以及磁屏蔽部件10。
根據如今的技術，為檢測由于熱電動勢電流造成的小磁場，SQUID是最佳的，因為SQUID是用于磁場觀察法的最靈敏的裝置。分類顯示有二種類型的SQUID，即，用低-溫度超導體的低-溫度SQUID，比如鈮(Nb)，以及用氧化物超導體的高溫度SQUID。在此，低-溫度SQUID在花費和維護方面是不利的，因為它需要使用液體氦的強的冷卻。所以，例子3的非破壞性檢查裝置使用高溫度SQUID，在其中冷卻使用液體氮就足夠了。
作為高溫度SQUID的具體材料，有YBCO(Y-Ba-Cu-O)，HBCO(Ho-Ba-Cu-O)，等等。
在圖3，需要液體氮9以冷卻SQUID55；熱絕緣體8a被提供用于液體氮9和半導體器件芯片4之間的絕熱；以及設置熱絕緣體8b用于液體氮9和它的環境之間的絕熱。作為熱絕緣體的材料，較好的是應用苯乙烯泡沫，因為當它有高保溫作用時，苯乙烯泡沫可以容易的切薄。
為了隔離從周圍區域進入的磁場噪聲，最好需要用一磁屏蔽部件10從總體上覆蓋SQUID55和它的陪伴部件。圖3顯示在其中有激光束穿過的孔10a的磁屏部件10。這樣一個孔10a不太影響磁屏部件10的磁場屏蔽效果。
接著，將參照圖4給出關于例子4的非破壞性檢查裝置304的描述。不同于上述的圖3的非破壞性檢查裝置303，圖4的非破壞性檢測裝置特征在于使用了一冷卻器11用于冷卻SQUID55。通過使SQUID55接觸冷卻器11，SQUID55能夠方便地冷卻到低于液體氮的溫度(即，77K)。用磁屏部件10和在其中激光束穿過的玻璃部件13構成密閉的結構。另外，該密閉的結構由真空泵12減壓到真空，所以能夠避免熱擴散(或熱輻射)。
接著，將給出關于上述的非破壞性檢查裝置的操作的詳細描述。
首先，將給出涉及由例子1至4的非破壞性的檢查裝置共同執行的基本操作的描述，然后，將給出分別由這些例子分別獨立執行的各自的操作的描述。
順便說一下，操作的描述是在這樣一個前提下作出的，即，提供每一個都作為一個檢測主體并適合于如下的不同狀態(1)至(3)的不同的半導體器件，(1)在制造的預處理的中間過程芯片在晶片上；(2)在芯片制造預處理過程和焊接區的形成被完成，以及(2-a)芯片或在一晶片上的芯片，其質量(或缺陷)未被檢查；(2-b)芯片或在一晶片上的芯片，根據檢查結果，其被確定地評價為有缺陷；(3)芯片的制造的后期處理過程被完成并且其被封裝在外殼中。
現在，參照圖1A給出關于例子1至4的通用操作的描述。
如前面所描述的，激光器1產生激光束，激光束在尺寸上是被光學系統2變窄以產生一激光束3。激光束3被照射到半導體器件芯片4的表面以掃描。作為激光器1，能夠應用633nm的氦氖激光器，1152nm的氦氖激光器，1300nm的二極管的激光器和1300nm的YLF激光器。因為，那些激光器在性能和成本方面是適當的。當然，不同類型的激光器能分別地適用于特定的目的。
通過在縱和側部方向的極化，光學系統2實現掃描。概括地說，光學系統2用電鏡、光聲元件及光電子元件等執行極化。激光束的直徑能夠通過選擇適當的透鏡而從寬的范圍內選擇。然而，最小直徑被限制到由于衍射極限產生的一波長。如果光學系統2配備有普通焦點功能，則能夠在掃描激光器顯微照片中實現高的空間分辨率。例如，通過使用633nm的激光器能夠實現約400nm的分辨率，或通過使用1300nm的激光器能夠實現800nm的分辨率。
掃描磁場圖像分辨率的一個重要的因數不是掃描磁場圖像它本身的分辨率，而是掃描激光器顯微照片的分辨率，該掃描激光器顯微照片是在與掃描磁場圖像的同一位置產生的。這確定了有缺陷的位置的識別準確性。原因是如下為了檢測在芯片上的缺陷位置，通常的圖像處理功能被用于重疊掃描激光器顯微照片和掃描磁場圖像。在此，掃描激光器顯微照片是以256個分級顯示的，同時掃描磁場圖像是用紅色顯示的。涉及充當有缺陷的圖像的掃描磁場圖像的對比的區域能被調整到較小的，將被變窄到一個像素的大小，其強度相對地是最大的。這樣一種尺寸能被進一步做到比掃描激光器顯微照片的空間分辨率更小。
如上面所描述的，其尺寸變窄到一個像素的掃描磁場圖像被掃描激光器顯微照片重疊，以致能夠清楚的識別在掃描激光器顯微照片中的缺陷位置。簡而言之，缺陷位置識別精度取決于掃描激光器顯微照片的空間分辨率。
與掃描激光器顯微照片的空間分辨率相關，有效的采用一些措施，如下如前面所描述的，OBIC電流的產生造成噪聲，由于噪聲所以難于直接檢測熱電動勢電流。由于此原因，較好的是應用波長是1300nm的激光器。1300nm的這激光器具有在硅材料中的傳遞衰減小的特性。上述的顯示在圖2、3和4中的非破壞性的檢查裝置302、303和304被設計使用這樣一種特性，在這樣一種方法中激光束使被輻照在芯片的背面。即使1300nm的激光束是被使用，能夠根據需要構造非破壞性檢查裝置致使激光束被輻照在芯片的表面上，以便避免由于OBIC電路的出現造成的噪聲。
然而，如果采用1300nm的激光束，掃描激光器顯微照片在空間的分辨率中可能有一個問題。在一個方面為了改善掃描激光器顯微照片的空間的分辨率，較好的使應用633nm的激光器。所以，有一個難題就是應該使用哪種類型的激光器。為了消除這個難題，采用如下一些措施是有效的即，預先設置633nm的氦氖激光器和1300nmYLF激光器二者作為激光器1。在此，633nm的激光器被用于產生掃描激光器顯微照片，同時1300nm的YLF激光器被用于產生掃描磁場圖像。那么，顯微照片和圖像二者被相互重疊在顯示屏上。由于采用這樣一種方式，能夠以400nm的空間分辨率(相當于633nm激光器的分辨率)檢測缺陷芯片。
如果波長是1300nm的激光束被輻照在芯片的背面以產生掃描磁場圖像，掃描激光器顯微照片最初是通過在芯片的表面上用波長是633nm的激光束照射產生的，那么，它將被與掃描磁場圖相重疊的一個鏡像圖像所覆蓋。由于采用這樣一種措施，能夠提高缺陷位置識別精確度大約高于僅僅使用1300nm的激光器所獲得的精度的二倍。
如果通過輻照激光束在芯片的表面上產生的掃描激光器顯微照片不能清楚識別出缺陷位置，則能夠改動非破壞性檢查裝置以便通過在芯片的背面照射激光束產生另一個掃描激光器顯微照片。也就是，使用了包括二個掃描激光器顯微照片和一個掃描磁場圖像的三個圖像，并且它們是相互重疊在顯示屏上的。這樣的一種變化可以帶來與某些缺陷位置相關的缺陷位置識別上的一些改善。
如果1300nm的激光器在功率上是不足以實現掃描激光器顯微照片所要求的空間分辨率，該掃描激光器顯微照片是由激光束在芯片的背面輻照產生的，那么通過使用一高輸出功率的激光器能夠補償透射過硅材料的激光束的衰減。也就是，能夠的采用一種措施，在其中激光束的波長被制作的盡可能地短。然而，它不可能的在空間的分辨率的改進方面獲得很大的作用，因為空間分辨率的改進取決于波形的比率，該比率最好是原始分辨率的1.3倍。
在圖4的非破壞性檢查裝置304中，激光束53轉送通過玻璃部件13，通過它激光束被輻照在半導體器件芯片4的表面上。在此，為玻璃部件13選定適當的玻璃材料，該玻璃材料將是基本上適于波長是1300nm的激光束的透射因數。另外，玻璃材料不需要對波長是633nm的激光束有高透射因數。因為，需要高功率的激光束以產生足夠的熱電動勢電流，同時在產生掃描激光器顯微照片中激光束不要求高功率。結論是，玻璃材料應該從非破壞性檢查裝置的總成本的角度考慮，所述非破壞性檢查裝置包含激光器1和構造成掃描激光器顯微鏡的光學接收元件。
現在，回到與圖1A的非破壞性檢查裝置的操作相關的描述。激光束3被輻照在半導體器件芯片4的表面上以在方向“A”上掃描。在此，只有當激光束被輻照在引起熱電動勢的接近缺陷的一特定位置時，熱電動勢電流才流過電路。通常，以正常方式制造的半導體器件的芯片中，不存在能導致感測到的熱電動勢的量的任何一位置。引起熱電動勢電流的缺陷與在金屬線中的孔隙、在金屬線中的各種沉淀物和外來的物質相關。
當激光束3被輻照在半導體器件芯片4的在缺陷位置時，導致發生熱電動勢電流，以致感生磁場。這樣的感生磁場被磁場檢測器5檢測。至于高靈敏的磁的量度，能夠列出四種類型的裝置，比如SQUID磁通量計，磁量門磁通量計，核磁共振磁通量計和半導體磁場傳感器(霍耳元件)。在此，SQUID有上等的靈敏度的量程，在其中范圍從1毫微微特斯拉(fT)到10毫微特斯拉(nT)。與SQUID對比，磁通門磁通量計和核磁共振磁通量計有一量程，其從0.1nT到0.1毫特斯拉(Mt)，而半導體磁傳感器測量范圍是從1nT至1T。所以，它們在靈敏度方面是差于SQUID的。
本發明的發明人已對上述的裝置的靈敏度進行了實驗。實驗的結果顯示，在目前的技術水平下，僅有SQUID具有為檢測磁場所需要的靈敏度，該磁場是當激光束被照射在半導體芯片的布線中的有缺陷位置時，響應于熱電動勢電流而產生的。
上述的例子使用了在成本上非常好和容易操作的高溫度SQUID。然而，如果更高的靈敏度是被需要的，那么較好的是應用低溫度SQUID。
接著，將參照圖3和4描述使用高溫度SQUID的非破壞性檢查裝置的操作。
通常，高溫度SQUID被浸在液體氮中。在圖3的情況中，必需通過在SQUID55和半導體器件芯片4之間插入熱絕緣體8a，保持半導體器件芯片4在接近于平常的溫度(或室溫)的某一溫度。發明人已對半導體器件芯片能夠抗拒多么低的溫度進行了實驗。以被核實的實驗的結果表明，半導體器件芯片能夠抗大約攝氏零下55度的溫度。
有關半導體器件芯片的耐久性試驗的實際的條件被重復執行十至千次，這些條件如下半導體器件芯片被放置+150攝氏度的條件下十分鐘。然后，在十五分鐘以內溫度被下降達到-55攝氏度。所以，半導體器件芯片被置于-55攝氏度的條件下持續十分鐘或更久。其后，在十五分鐘以內溫度被增加達到+150攝氏度。半導體器件芯片被置于在+150攝氏度條件下持續十分鐘或更久。
如上面所描述的，試驗有苛刻的條件。甚至在這樣苛刻的試驗中，半導體器件芯片也顯示充分的耐久性。由于此原因，在檢查中，即使半導體器件芯片在短時間內經受低溫度，也不會導致任何問題的發生。至今，沒有任何數據顯示出在半導體器件芯片的溫度電阻方面的限制。
圖3的非破壞性檢查裝置303做出了一個要求，即其中半導體器件芯片4被保持在接近于平常的溫度的一溫度。這樣一種要求不是為了保證涉及芯片電阻溫度的耐久性做出的，而是為了避免霜形成在芯片上而做出的。發明人通過實驗已確認苯乙烯泡沫是有效的被用于在熱絕緣體。即使苯乙烯泡沫在厚度被制作為大約3mm薄，芯片也能被保持在芯片上不形成霜的溫度上。
非破壞性的檢查裝置304不必擔心在芯片上形成霜。所以，即使半導體器件芯片4的溫度被下降到至少-55攝氏度，也不會發生任何問題。
為保證SQUID的正常操作，必需保持SQUID的溫度恒定在一預定溫度以下。在圖3的非破壞性檢查裝置303的情況下，SQUID被浸在液體氮中。所以，必需用液體氮充分地裝滿SQUID的容器，其是以這樣一種方法，即液體氮9被保持在充分的量以在其中將SQUID55完全浸泡。如果檢查被連續地執行很長時間，方便的是使用自動的供給裝置，其裝置自動將液體氮提供給SQUID的容器。作為自動的供給液體氮的裝置，能夠應用“EDX”(即，能量-分布式的X射線分析裝置)，其在基本的分析方面提供充分的實際應用結果。
圖4的非破壞性檢查裝置304使用冷卻器11以冷卻SQUID55。使用冷卻器有兩個優點。第一個優點是穩定SQUID的操作，這是因為與其中浸泡SQUID的液體氮相比，冷卻器能夠將SQUID冷卻到一較低的溫度。第二個優點是減少半導體器件芯片4和SQUID55之間的距離。通常，隨著電流路徑變小，由熱電動勢電流感生的磁場的強度變大。因此，如果半導體器件芯片4和SQUID55之間的距離短，那么就能夠執行強度相對較大的磁場的檢測。因此，能夠的改善缺陷探測靈敏度。
至于圖3的非破壞性檢查裝置303，在其中SQUID被浸泡在液體氮中，液體氮9和熱絕緣體8a存在于半導體器件芯片4和SQUID55之間。另一方面，至于圖4的非破壞性檢查裝置304，在其中SQUID被冷卻器冷卻，真空空間位于半導體器件芯片4和SQUID55之間。在這種情況下，能夠的使他們相互間非常地接近。
磁場的方向和強度取決于電流路徑的長度和方向。由于缺陷可能存在，不可能預測電流流動的方向。由于此原因，必需在所有方向上執行磁場的檢測。SQUID55包含檢測線圈，其檢測磁場。在此，檢測線圈是設置在三個獨立的方向。所以，SQUID55被構造成具有在該獨立的三個方向上檢測磁場的能力。
不需要三個獨立的圖像作為掃描磁場圖像被顯示。即，通過顯示單個掃描磁場圖像，非破壞性檢查裝置足以滿足要求，該單個掃描磁場圖像是響應對應于三個矢量的總和的絕對值的亮度顯示的。
隨著將圖像檢測器放置的更接近于在其中熱電動勢電流流動的一電流路徑，磁場的強度變的更強。由于此原因，較好的是將SQUID55的檢測線圈放置的接近于半導體器件芯片4。
磁場檢測器5響應于其檢測的磁場強度產生電的信號。這樣的電信號被提供到控制圖像處理系統6。控制圖像處理系統6將該信號轉換為亮度值，根據該亮度值，對應于掃描位置的圖像被顯示在圖像顯示設備7的顯示屏上。如果在一次掃描操作中沒有獲得足夠的信噪比，通過多次掃描操作重復地產生圖像并且被積累起來。如果通過多次掃描獲得了足夠的信噪比，那么激光束受到調制，同時信號被一同步放大器放大，以致能夠明顯地改善信噪比。
接著，描述將陸續地給出分別涉及不同的半導體器件芯片的操作。
(1)在制造的預處理過程中間的在晶片上的芯片對于這種類型的芯片，需要執行晶片上的芯片的缺陷檢測。所以，在初始階段，激光束的直徑被制作的盡可能的大以掃描晶片上的更寬的區域。在一些情況下，代替用激光束掃描晶片，能夠將激光束立刻輻照在晶片上的芯片上。在這種情況下，為激光束的輻照，設置了有與芯片相同尺寸的狹縫。用這樣一種狹縫，能夠根據芯片的大小或不包括焊接區的芯片內部的大小精確地輻照激光束。因此，能夠判斷每個芯片是否存在缺陷。所以，通過做出一個判斷以確定該芯片是好的還是有缺陷的，實現了簡要的檢查。
為了精確地定位由上述的簡要檢查發現的存在有缺陷的芯片中的缺陷，激光束在輻照尺寸上被逐漸地變窄以致于逐漸地變窄到一掃描范圍。因此，缺陷位置將被最終變窄到亞微米級大小的區域。
(2-a)芯片或在晶片上的芯片，對其的制造的預處理過程被完成但是它的缺陷沒有被檢查對于這種類型的芯片，必需執行與前面的檢測(1)相類似的檢查操作。然而，在某些情況下，僅用出現在芯片內的熱電動勢電流是不可能的執行缺陷檢查。所以，需要執行與例子5或后面將要描述的其他例子相關的檢測。
(2-b)芯片或在晶片上的芯片，對其的制造的預處理過程被完成但是通過檢測結果它被評估為有缺陷的芯片對于這種芯片，必需執行檢測以發現缺陷的原因。在這種情況下，僅需要執行前面的檢察(1)的后面一部分的操作。如前面的芯片(2-a)，需要執行與例子5或與芯片(2-b)相關的例子的檢測。
(3)芯片上后期處理過程被完成并且它被包含在封裝中對于這種類型的芯片，通過電測量判斷該芯片是正常地制成的還是有缺陷的。由于可測試性的問題，不能說決定是100％正確的。所以，通過把該芯片看作一未被缺陷評價的芯片對待，能夠做出正確決定。因此，對于這種類型的芯片，必需執行基本上與前面的操作檢查(1)相同的操作。甚至在芯片(3)中，其是與前面的芯片(2-a)相類似的，有時僅用出現在芯片內的熱電動勢電流是不可能執行缺陷檢查的。所以，需要執行與例子5或其他例子相關的檢測。
特別是對于被包含在封裝內的芯片，與未被包含在封裝內的芯片相比，能夠與例子5和其他例子相聯系的方便的執行檢查。
接著，將參照圖1B和圖5至7詳細地描述例子5的非破壞性檢查裝置。
圖1B是示出例子5的非破壞性檢查裝置結構的示意圖。圖5是示出按例子5檢測的半導體器件芯片4的背面的底視圖，以及它的周緣。圖6是聚焦板的電流路徑的示意圖，其構成例子6。圖7是聚焦板的電流路徑的示意圖，其構成例子7。在圖1B和5中，等效于在圖2至4中顯示的部分的那些部分被指定相同的參考符號，因此，涉及它們的描述將被省略。
現在，將參照圖1B和圖5至7詳細地描述例子5的非破壞性檢查裝置。
不同于前面圖1A的非破壞性檢查裝置301，在圖1B中的非破壞性檢查裝置305沒有被設計成致使由熱電動勢電流感生的磁場不是被磁場檢測器直接的檢出，其中磁場檢測器排列在接近半導體器件芯片4的位置上。
在圖1B中，通過一個電流路徑調焦板16，從半導體器件芯片4向焊接區14和探測頭15延伸的電流閉環電路聚焦(或集中)在一個位置上。所以，用接近電流路徑調焦板16的磁場檢測器15檢測出熱電動勢電流。
通過探測頭15連通所有的焊接區14-1至14-12的所有的電流路徑聚焦在電流路徑調焦板16上，如圖5所示。順便說一下，例子5使用顯示在圖10中的上述的模型芯片。所以，焊接區的數目是十二個，其是相對小的數。然而，本發明不是被限制在這樣一個數字上。
例子6是例子5的變化形式，其中采用顯示在圖6中的特定地設計的電流路徑調焦板16，其被配置成以便使金屬線16b被排列在絕緣的襯底16a上。在此，連通到連接終點16c的所有金屬線(它們分別連通探測頭)被聚焦在單個調焦點16d并且被短路。由于例子6的這樣一種結構，熱電動勢電流確定地流入閉環電路，該閉環電路通過調焦點16d。所以，磁場檢測器被排列在接近調焦點16d以檢測磁場。順便說一下，連接終點16c分別地連接探測頭15，探測頭15分別連接焊接區14-1至14-12。
例子7是例子5的另一個變型，其中它被設計成采用顯示在圖7中的專門設計的電流路徑調焦板17。在此，金屬線17b被排列在絕緣襯底17a上并且與端子17c連接，端子17a分別連接到探測頭。不同于圖6所示的前面所述的電流路徑調焦板16，電流調焦板17被設計成致使與連接端子17c連接的所有的金屬線17b在調焦點17d上不被短路。即，熱電動勢電流在一開環電路中流動。當然，磁場檢測器被排列在接近調焦點17d以檢測磁場。
下面，將給出對于例子5至7的描述。在此，描述將是主要對例子5至7中與前面的例子1至4不同的情況進行的。
在圖1B所示的非損傷檢查裝置305中，激光束53被照射在半導體芯片4的缺陷位置，在該芯片中將產生熱電動勢電流。熱電動勢電流通過焊接區14和檢測頭15流入電流路徑調焦板16。
假定激光束53被照射在半導體器件芯片4上的某一缺陷位置，其中一熱電動勢電流流過一個受限制的電流路徑。因此，該熱電動勢電流流過電流路徑調焦板16上的路徑中的一個受限制的電流路徑。通常，電流是流過電流容易流過的一條路徑。
然而，不能預測電流將通過的這樣一條路徑。因此，例子5至7基本上與前面的例子1至4相同，即產生的磁場的強度和方向是不能被預測的。在例子5至7中，磁場是以非常小的強度出現的，相似于前面的例子1至4。所以，像前面的例子1至4一樣，例子5采用SQUID作為磁場檢測器5。在SQUID中，用于磁場的檢測的檢測線圈被分別地排列在三個方向，它們是相互垂直的。順便說一下，例子5至7用一些方法冷卻SQUID，其相似于在前面例子1至4中使用的方法(或結構)。
接著，將給出關于根據磁場的測量中的優點描述，該磁場是被從半導體器件芯片4中取出熱電動勢電流測量的。
通常，由于電流的流動造成的磁場由于二個原因而變的更強。即，當檢測器被排列的接近于電流路徑時磁場變強，同時當電流路徑長時磁場變強。例子5至7被設計為以便使熱電動勢電流從半導體器件芯片4中流出，所以在取出的電流的基礎上測量磁場，該取出的電流被引入在芯片的外表上排列的板上。因此，根據兩個原因能夠使被檢測的磁場更強，因為檢測器能被排列的接近于電流路徑同時電流路徑能被延長。
首先，將給出關于一個原因的描述，其是電流路徑的長度。存在于半導體器件芯片中的電流路徑通常具有短的長度，其是在微米級，以致他們在形狀和大小上不能被控制。在這種情況下，環繞上述電流路徑產生的磁場強度相互被消弱，所以很難輕易的被檢測。另一方面，通過選取金屬線能夠在厘米級上延長電流路徑的長度。在這種情況下，能夠控制電流路徑以便使環繞電流路徑產生的磁場相互間不會被減弱。換句話說，能夠在其中磁場未被相互減弱的位置檢測磁場。在顯示在圖6中的電流路徑，存在著磁場被相互減弱的位置，同時存在著磁場被相互加強的其他位置。因此，能夠在磁場被相互加強的位置檢測磁場。
接著，將給出關于另一個原因的描述，其電流路徑(或金屬線)和磁場檢測器之間的距離。至于應用SQUID的例子1至4的情況，以這樣一種方法不可能使SQUID接近電流路徑，即，SQUID實質上與電流路徑接觸。因為，半導體器件芯片在SQUID操作溫度上通常沒有足夠的耐久性。至于例子5至7的情況，是不難制造電流路徑調焦16、17以在SQUID的操作溫度上具有充分耐久性。由于此原因，能夠以這樣一種方式使SQUID接近流路徑，即，SQUID實質上接觸到電流路徑。如上面所描述的，例子5至7在電流路徑和磁場檢測器之間的距離方面是有利。
如上面所描述的，例子5至7被設計為以便使電流路徑從半導體器件芯片4的外面引出，其中電流路徑被設置為以便使由電流路徑生成的磁場強度增加。因此，能夠檢測有非常小的幅度的弱熱電動勢電流。所以，優點在于可檢測的缺陷的數量增加。
接著，將簡要的給出關于實驗的例子的一個描述，其根據例子6做出的。實驗應用接線鈦硅化物(TiSi)布線層，它的寬是0.2微米，它的膜厚度是0.1微米，在其中淀積0.1微米的硅(Si)。波長是1300納米的激光束被輻照在Si上，同時用焊接區和探頭將電流路徑引出。以HBCO(Ho-Ba-Cu-O)為材料制作的高溫度SQUID被位于離開電流路徑3.5毫米。因此，發明人試著用SQUID檢測電流路徑的磁場。實驗的結果顯示能夠檢測具有足夠的強度的磁場。在實驗，SQUID是按照例子3冷卻的。
接著，將參照圖7描述的例子7的工作過程。在例子7中，熱電動勢電流在開環電路中流動。然而，開環電路的端部聚焦在調焦點17d。所以，例子7有一個優點，即，磁場檢測器5能被排列在接近調焦點17d的一位置。由傳統的技術實現的檢查結果顯示出存在缺陷，所述缺陷是可以用開環電路結構容易的檢測出，而不是用閉合電路結構。因此，實際的和較好的是分別采用例子6和7電流路徑調焦板實際的進行檢測。
最后，實施例A和它的例子有各種效果和技術特點，它們被概述如下(1)非破壞性的檢查裝置或方法基本上被配置成以便使由光源最初產生的激光束輻照在半導體器件芯片上，以便于以非破壞性的方法檢查它。在此，磁場檢測器檢測由熱電動勢電流感生的磁場的強度，熱電動勢電流在半導體器件芯片中由激光束的輻照導致發生的。所以，基于檢測的磁場強度，執行檢查，以便確定在半導體器件芯片中是否存在缺陷。
(2)在上述的非破壞性檢查裝置或方法中，當激光束被輻照在半導體器件芯片的缺陷位置以致缺陷位置被加熱時，由于熱電動勢，電流瞬變的沿著電流路徑流動。因此，磁場是由電流路徑產生的。因此，存在于半導體器件芯片中的缺陷通過檢測磁場的強度被檢測。
(3)簡而言之，本實施例和它的例子未被設計的像傳統的技術那樣，傳統技術是直接測量由于熱電動勢導致發生的電流，但是他們被設計為以便測量有該電流感生的磁場。由于此原因，沒有必要連接電流變化檢測器到半導體器件芯片。因此，它沒必要執行在傳統的技術中所需要的操作，比如選擇焊接區和將電流變化檢測器連接到焊接區。因此，能夠的顯著減少成本以及檢測所需的工作步驟。
(4)在焊接區構成前能夠開始檢測半導體器件芯片的缺陷。所以，在焊接區構成前，能夠在制造的上游過程中執行在半導體器件芯片上的檢測。因此，與傳統的技術比較，能夠反饋在半導體器件芯片的制造的上游過程的檢查結果。
(5)非破壞性的檢查裝置或方法配備有單個電流電路(或多電流電路)其的一端是電連接到在半導體器件芯片上的預定位置。另外，磁場檢測器被排列在接近電流電路。所以，該裝置或方法檢測由流過電流電路的電流導致產生的磁場的強度。
(6)在上述的非破壞性檢查裝置或方法中，激光束被輻照在半導體器件芯片的缺陷位置以致缺陷位置被加熱。所以，由于熱電動勢，電流瞬時地在半導體器件芯片中流動。電流從半導體器件芯片流到電流電路(或電流路徑)以感生磁場。因此，該裝置或方法檢測磁場強度以致于檢測存在于半導體器件芯片中的缺陷。
(7)如上面所描述的，本實施例和它的例子被設計為以便使在半導體器件芯片內瞬變流動的電流被電流電路取出，該電流電路被排列在半導體器件芯片的外表面上。在此，能夠以這樣一種方式設置電流電路路徑，即，由于電流流過電流電路導致強磁場。因此，能夠檢測這樣一種強磁場。即使由電流感生非常小強度的磁場，該電流是在半導體器件芯片內部瞬時地流動的并且很難被檢測的，也能夠高靈敏度的檢測半導體器件芯片的缺陷。
(8)此外，上述的電流電路連接專用的焊接區。所以，在焊接區形成之后，執行該檢查。不同于傳統的技術，沒必要選擇焊接區，所以能夠顯著的改善在檢查中的效率。
實施例B實施例B包含各種例子，它們提供適于根據本發明的實施例A的非破壞性檢測的半導體器件的結構。
圖12是按照本發明的實施例B的例子1，示出包含半導體器件芯片的半導體器件晶片40的檢查區的放大的局部透視圖。半導體器件晶片40被非破壞性檢查裝置102檢查，非破壞性檢查裝置102相似于前面所述的顯示在圖1中的非破壞性的檢查裝置301。
首先，結合圖1簡要地給出關于非破壞性檢查裝置102的結構的描述，其中前面的半導體器件芯片4被半導體器件晶片40代替。
激光器1產生激光束，該激光束在輻照尺寸上被光學系統2變窄以產生激光束3。激光束3被輻照在半導體器件晶片40的表面。這就感生磁場，該磁場被磁場檢測器5檢測。
為獲得圖像，激光束3受到二維掃描。激光束3的掃描是通過光學系統2內的極化執行的。代替移動激光束3的掃描，能夠移動半導體器件晶片40。即，通過移動半導體器件晶片40能夠實現與移動激光束3的掃描相同的作用。在這種情況下，其上裝有半導體器件晶片40的晶片臺(未顯示)被機械的移動。
磁場檢測器5的輸出被提供到控制圖像處理系統6，通過其一個圖像與亮度和偽彩色相對應的被顯示在圖像顯示設備7的顯示屏上。因此，能夠獲得掃描磁場圖像，該掃描磁場圖像實質上相當于上述的使用傳統技術的掃描電流變化圖像。
接著，將參照圖12給出的例子1的關于半導體器件晶片40的結構的描述。
在按照制造工藝過程制造的半導體器件晶片40中，第一層金屬線34a、34b通過絕緣層32被形成在硅襯底31上。另外，通孔35a、35b被形成以便與金屬線34a、34b分別地互相連接。接觸部分33被設置在硅襯底31的二個位置上。接觸部分33的上端分別地以接近于金屬線34a、34b的第一端的連接金屬線34a、34b的下表面。
通孔35a、35b形成在金屬線34a、34b的上表面上，在接近他們的第二端處，第二端是與第一端相對。
絕緣層32被形成在第一層金屬線34a、34b上。代替在絕緣層32上形成第二層金屬線，例子1形成用于形成熱電動勢生成結構(或熱電動勢產生器)的金屬線20。在通孔35a和35b之間金屬線20被延長。所以，在接近到它的端處的金屬線的下表面20連接通孔35a、35b的上端。熱電動勢產生器21被埋置在金屬線20的中間部分。
第一層金屬線34a、34b被以在平面上基本上平直的方式延長。例子1包含短路缺陷42，短路缺陷42存在于金屬線34a、34b的相對端子之間。所以，第一層金屬線34a、34b是由短路缺陷42電短路的。
當激光束3被輻照在熱電動勢產生器21上時，熱電動勢電流沿著由箭61顯示的路徑在包含短路缺陷42的閉環電路中流動。由于這樣一種熱電動勢電流，感生了磁場并且被磁場檢測器5檢測。
接著，將給出關于非破壞性檢查裝置102的操作的簡要描述，非破壞性檢查裝置102基本上是以與前面的圖1中的非破壞性檢查裝置301相似的方法工作的。
在非破壞性檢查裝置102，光學系統使用電鏡，光聲元件和光電元件通過在縱和橫方向上激光束3的有效極化進行掃描。
如果掃描區相對大，那么用激光束3掃描是不方便的，所以較好的是移動半導體器件晶片40同時固定激光束3的輻照位置和磁場檢測器5。在這種情況下，磁場檢測器5能夠通常磁場最強的位置處檢測磁場。
掃描是基于激光束3進行的，激光束3被輻照在半導體器件晶片40的表面上。在此，熱電動勢電流的流動是在以下的三個條件下產生的i)激光束3被輻照在熱電動勢產生器21上。
ii)連接熱電動勢產生器21的金屬線有一短路缺陷42。
iii)電流在圖1結構的一閉環電路中流動。
通常，在以正常方式制造的半導體器件晶片40中，不存在產生可能檢測的熱電動勢電流的任何位置。熱電動勢發生在半導體器件晶片40上的在包含前面所述的空隙的位置。然而，按照本例子，這樣的事件對于短路缺陷42的檢測不構成任何麻煩。
當激光束3被輻照在熱電動勢產生器21上時，熱電動勢電流導致流動以致感生磁場。因此，磁場檢測器5檢測該磁場。
至于有高靈敏度的磁場測量法，能夠采用上述的裝置，比如SQUID磁通量計、磁通門磁通量計、核磁共振磁通量計和半導體磁傳感器。
發明人到目前為止進行的實驗的結果顯示出僅有SQUID在檢測由熱電動勢電流感生的磁場方面有足夠的靈敏度，其中熱電動勢電流是通過用激光束輻射包容在半導體器件晶片40中的熱電動勢產生器21產生的。
接著，將參照圖12給出關于半導體器件晶片40的操作的描述。
當激光束3是輻照在熱電動勢產生器21上時，熱電動勢電流沿著箭頭61的方向所示的如下路徑流入閉環電路熱電動勢產生器21-通孔35a-短路缺陷42-第一層金屬線34b-通孔35b-熱電動勢產生器21。
只有在閉環電路中存在短路缺陷42時，才有這樣一種閉環電路電流流動。
如果不存在短路缺陷，瞬變電流流過閉環電路。這個電流具有一時間常數，其取決于寄生的電容和電阻，以及一個取決于激光束3的輻照時間的一時間常數。所以，瞬變電流與上述的閉環-電路電流相比必須在非常端的一時段內衰減。因此，與由這樣的瞬變電流感生的磁場相比，由電流流經包含短路缺陷42的閉合電路的電流感生的磁場更強并有場的產生周期。即，能夠忽略由流經不包含短路缺陷42的閉環電路的瞬變電流感生的磁場。
當在閉環電路中存在短路缺陷42時，電流沿著箭頭61顯示的路徑流動。因此，磁場被感生并被磁場檢測器5檢測。然后，磁場檢測器5的輸出被提供給控制圖像處理系統6，通過圖像處理系統，在對應于熱電動勢產生器21的一位置，一個顯示在屏上圖像被以高亮度增強。因此，非破壞性的檢查裝置102的操作員能夠識別存在的短路缺陷，該短路缺陷存在于第一層金屬線34a和34b之間。
如上面所描述的，本例子提供短路缺陷的檢測，其是通過只進行建立在熱電動勢基礎上的檢測，在傳統的技術中不能檢測的。
另外，本例子提供關于半導體器件晶片40的一種非接觸檢查。因此，在半導體器件晶片40焊接區構成之前，能夠執行檢測，如圖12所示。
接著，將給出關于熱電動勢產生器21的具體例子的描述。
通常，金屬材料，比如通常用于半導體裝置的鋁、銅和金，具有小的熱電功率。所以，那些材料不適合于用作熱電動勢產生器21，因為他們不能提供足夠的信噪比(S/N)。
形成在多晶硅上的鈦硅化物金屬線(簡寫為“TiSi金屬線”)也被用作標準金屬線。本發明人在過去進行的實驗結果顯示TiSi金屬線能夠提供很大的熱電功率。所以，他們是用于形成熱電動勢產生器21的適當的材料。
為了產生熱電動勢溫度梯度是需要的。這個溫度梯度能夠如下所述的被實現TiSi金屬線在寬度(或厚度)上局部地減少以提供一薄的部分。然后，激光束3被輻照在TiSi金屬線上，在接近它的薄部分處。
與對象器件所處的狀態(或制造的階段)相對應，形成在半導體芯片上的熱電動勢產生器的數量和位置是不同的。
在進程的初始階段，較好的是在半導體芯片中安裝能夠考慮的一些熱電動勢產生器的組合。因此，能夠容易地檢查短路缺陷，所以能夠反饋檢查在制造的早期階段的結果。
如果在晶片上的每個芯片有一個或更多的短路缺陷將被檢查，則沒有必要進行其后續的制造步驟。所以，必需分析短路缺陷的原因，同時在與造成短路缺陷的原因有關的版圖設計和制造的條件上做出改變。其后，能夠從頭開始制造步驟。因此，能夠使在制作中的修正比在形成焊接區之后執行缺陷分析的傳統技術更快。
如果沒有短路的芯片設置在晶片上，在進行到下一步之前，必需從半導體器件芯片40中除去熱電動勢產生器21和它的金屬線20。
此外，能夠在不用的區域(或空的區域)，像門陣列這樣的在芯片上不用作特定功能的區域，形成虛設金屬線和熱電動勢產生器。所以，通過監測在芯片中存在的短路缺陷，能夠作出一決定，即，是否進行到制造的下一步。在這種情況下，能夠進行到制造的下一步，同時維持在芯片上應有的熱電動勢產生器和它的金屬線。因此，能夠有效地進行檢查和制造。
如果芯片中提供有上述的空區域，能夠采用另外的一有效的措施。即，熱電動勢產生器不是以制造的標準步驟之外的另一額外步驟形成的。代之的是，熱電動勢產生器是以作為制造的標準步驟的一部分在空區域形成的，然后，金屬線被延伸并被連接到將檢測其短路缺陷的布線層(例如，圖12所示的第一層布線34a、34b)。按照這樣一種措施，熱電動勢產生器的形成可以由常規的制造步驟實現。所以，能夠在不需要用于熱電動勢產生器的形成的額外的花費的情況下執行檢查。順便說一下，上述措施的詳細內容將被描述。
在TEG(在此“TEG”是“試驗元件組”的縮寫)結構的半導體器件芯片的情況下，能夠任意的采用上述的措施。
按照慣例，為了對TEG結構的半導體芯片進行電的測試，半導體芯片配備有用于探測的探測盤或用于從中利用連接線引出電流的焊接區。
根據本例子，熱電動勢產生器被形成在半導體芯片中，以致使磁場檢測器5檢測由激光束的輻照產生的熱電動勢電流。因此，本例子能夠對TEG結構進行電的測試，而不必使用探測盤或焊接區。換句話說，能夠在沒有形成焊接區的半導體芯片上進行測試。另外，本例子不需要用于探測的人工操作。所以，能夠減少在測試中的步驟數。因此，能夠減少半導體裝置的制造成本。此外，能夠顯著地減少制造半導體裝置的時間。
此外，能夠獨立地提供包括熱電動勢產生器21的單個半導體器件芯片，或者能夠在晶片上形成這樣一種半導體器件芯片。在任何情況下，能夠使用熱電動勢產生器檢測短路缺陷42。因此，本例子不是必然地限制于這樣一種狀態，即獨立地提供或形成在晶片上。
接著，將給出關于在半導體器件晶片44上形成非破壞性檢查的描述，其是按照實施例B的例子2設計的。
非破壞性的檢查是由非破壞性檢查裝置104執行的，該裝置類似于圖2所示的非破壞性檢測裝置302，其中半導體器件芯片4被半導體器件晶片44代替。特定是，圖13A是半導體器件晶片44的被檢查區的放大的局部透視圖，當圖13B是示出半導體器件晶片44的局部放大部分的透視圖。
現在，將參照圖13A和13B給出關于檢查主題的半導體器件晶片44的結構的描述。半導體器件晶片44與前面所述的圖12中的半導體器件晶片44的相似，其中相同的部分被分配以相同的標號，因此相關的描述將被省略。因此，半導體器件晶片44的構造將主要地涉及晶片44與晶片40之間的差別給出描述。
本例子使用波長是1.3微米(或1300納米)的激光束53。這個激光束53入射在半導體器件晶片44的背面(4f)。
如顯示在圖13A和13B中的那樣，熱電動勢產生器21在適當的位置從金屬線的中心20a移動，為了使熱電動勢產生器21在垂直方向上不與第一層金屬線34b重疊，在該方向上輻射在半導體晶片44的背面的激光束53能夠到達熱電動勢產生器21。
另外，用于熱電動勢產生器21的構成的金屬線20a在寬度方向上與第一層金屬線34b相比被變寬。原因將在后面描述。
將給出關于波長是1300nm的激光器的應用的附加的解釋。
決定空間分辨率的激光束的直徑通過適當的選擇物鏡能夠從很寬的范圍內選定。然而，由于衍射極限，最小直徑被限制為該波長。
通過設置具有普通調焦功能的光學系統或通過使用NA(即，數值孔徑)大的物鏡，能夠為掃描激光器顯微照片改善空間分辨率。例如，對于633nm的激光器，能夠容易的實現大約400nm的分辨率，而對于1300nm的激光器，則能夠容易的實現大約800nm的分辨率。
如果1300nm的激光器不能為掃描激光器顯微照片提供充分空間的分辨率，其中該掃描激光器顯微照片是通過輻照激光束在半導體器件晶片的背面產生的，那么能夠的使用另一個短波長的激光器，同時減小晶片的厚度以抑制激光束的衰減。
例如，波長是633nm的激光束能夠傳送通過厚度減少到15微米并具有60％透射因數的晶片。因此，通過輻照激光束在該晶片的背面，能夠產生具有高空間分辨率的掃描激光器顯微照片。
然而，即使晶片在厚度上被減少，必需應用長波長的激光器用于生產掃描磁場圖像。即，如果晶片(或檢查主題)被配置為以致使OBIC電流引起噪聲，換句話說，如果電流路徑未被配置為僅用金屬線而是被配置成包含一部分硅，那么磁場應是通過波長長的激光束的照射引發的以避免OBIC電流的出現，以至于通過檢測這樣的一個磁場獲得掃描磁場圖像。
接著，將參照圖13B給出關于有被激光束53輻照的半導體器件晶片44背面的操作的描述。
例子2的半導體器件晶片44被設計為以便使金屬線20a寬度方向上被變寬，如圖13B所示。原因將被描述在下面。
與上述的圖12的例子1相似，當激光束53被輻照在熱電動勢產生器21上時，產生一熱電動勢電流，其沿著如下的在閉環電路中的電流路徑流動熱電動勢產生器21—金屬線20a—通孔35a—短路缺陷42—第一層金屬線34b—通孔35b—金屬線20a—熱電動勢產生器21。
在圖13A和13B中，電流路徑被分成二個路徑，即，涉及第一層金屬線34b的電流路徑611和涉及金屬線20a的電流路徑612。
電流路徑611在寬度上是是相對小的，所以由電流感生的磁場局限于沿著金屬線34b。
相對地，電流路徑612是在相對寬的范圍內分布的，所以由電流感生的磁場是分布在寬的區域范圍內。
在閉環電路的外面，由電流路徑611感生的磁場的方向與由電流路徑612感生的磁場的方向是相反的，所以那些磁場互相抵消。然而，那些磁場在分布區域上是互相不同的，所以他們互相之間不會抵消掉很多。由于此原因，能夠檢測磁場。
順便說一下，如果在其中應被檢測短路缺陷42的金屬線的寬度沒有變窄而是加寬，那么較好的是減少金屬線20a的寬度，這是與例子2相反的。
接著，將給出熱電動勢產生器21的具體的例子有關的描述。
根據發明人從前進行的實驗的結果，較好的是應用TiSi金屬線作為金屬線20a，金屬線20a是在寬度方向上局部地減少的以提供熱電動勢產生器21。
因為，TiSi材料有很大的熱電功率。另外，它能夠形成一薄的部分，該部分是通過局部地在寬度方向上減小TiSi金屬線構成的，而且在其中導熱性被變差。通過在TiSi金屬線的這樣一種薄的部分輻照激光束53，能夠不費力地實現很大的溫度梯度和該薄部分的左和右邊之間的溫度陡度的不平衡。因此，能夠產生引起熱電動勢電流的瞬變的很大的熱電動勢。
發明人進行了如下實驗直徑是0.4微米的激光束以3毫瓦的輻射功率被輻照在以TiSi金屬線構成的熱電動勢產生器21上。實驗的結果顯示由于熱電動勢而產生大約10毫伏的電壓。
上述電壓值能夠產生一充分的電流，該電流可以感生出可以被高溫度SQUID檢測到的磁場。
在上述例子中，熱電動勢產生器21被形成為圖像金屬線20a的一完整部分。可替代的是，能夠用不同材料分別地形成熱電動勢產生器21和為連接熱電動勢產生器21到檢查對象的金屬線。
接著，將參照圖14A和14B給出按照實施例B的例子3的關于半導體器件晶片46的描述。具體地說，圖14A是顯示半導體器件晶片46的結構的局部放大的透視圖，其中包含受到非破壞性檢查的半導體器件芯片。另外，圖14B是半導體器件晶片46的選定部分的放大的局部透視圖。
此外，在半導體器件晶片46上的非破壞性的檢查是通過上述的非破壞性檢查裝置104進行的。
例子3的半導體器件晶片46的特點在于，第一層金屬線34c是基本上與第一層金屬線34b平行的排列的，第一層金屬線34b是位于離開第一層金屬線34a。在金屬線34b和34c之間設置一規定的距離間隔。
短路缺陷42位于第一層金屬線34b和34c之間。為了檢測這樣一種短路缺陷42，一熱電動勢產生器21被排列在接近金屬線34b、34c端部，如圖14A和14B所示。具體地說，用于形成熱電動勢產生器21的二條金屬線20通過隔離層32分別形成在第一層金屬線34b和34c的端部。然后，熱電動勢產生器21被形成于將在那里被間接在一起的二條金屬線20之間。通孔35b、35c分別被設置在第一層金屬線34b、34c的端部的上表面上。通孔35b、35c的上端部分別連接到金屬線20的下表面。
半導體器件晶片46顯示短路缺陷42存在于第一層金屬線34b、34c的另一端，它們是與熱電動勢產生器21相對的。在這種情況下，當激光束53是輻照在熱電動勢產生器21上時，導致一電流沿著由箭頭61所示的電流路徑流動。
磁場檢測器檢測這樣一種電流以執行圖像處理，以致能夠產生關于短路缺陷42的掃描磁場圖像。所以，例子3能夠有效檢測在二條金屬線的寬度方向上被延長的短路缺陷42，該二條金屬線是以某一距離間隔以并排的方式排列的。因此，例子3能夠獲得上述的例子1的相似的作用。
另外，例子3的特點是，電流流入閉環電路，該閉環電路是形成在與晶片的表面平行的一平面上。因此，感應一磁場以在豎直方向上展開。這樣一種磁場能被外部設備容易地檢測。不同于前面的例子2，例子3不需要考慮金屬線的寬度的結構的變化。
此外，例子3的特點是如圖14B所顯示的，熱電動勢產生器21被排列位于金屬線34b、34c的一間隙處。由于此原因，能夠在半導體器件晶片48的背面輻照激光束53，如圖14A所示。
接著，將參照圖15A和15B給出按照實施例B的例子4的半導體器件晶片48的描述。具體地說，圖15A是半導體器件晶片48的結構的局部放大的透視圖，晶片48中包含受非破壞性檢查的半導體器件芯片。另外，圖15B是半導體器件晶片48的選擇的部分的局部放大的透視圖。
順便說一下，半導體器件晶片48的非破壞性檢查是由前面的非破壞性檢查裝置104進行的。
不同于上述的例子2，例子4的半導體器件晶片48的特點是，第一層金屬線34b被提供以連接在襯底31中的不同的擴散層，所以沒有設置任何通孔用于建立第一層金屬線34b和它的上部金屬線的連接。為了建立擴散層之間的連接，連接到擴散層的接觸部分33被形成在第一層金屬線34b的端部以下。
在其中沒有提供通孔用于第一層金屬線34b和它的端部之間的連接的例子4中，一個檢查通孔305被設置第一層金屬線34b的一端的上表面上。通過在例子4中形成這樣的一個檢查通孔305，能夠形成基本上等同于上述的例子2的半導體器件晶片44的結構。因此，通過進行與例子2相似的檢查，例子4能夠提供與例子2相似的作用。
此外，需要在不影響上部金屬線的位置形成檢測通孔305。因此，即使上部金屬線是在檢查被完成以及熱電動勢產生器21和金屬線20被從半導體器件晶片48上除去以后被檢測，也沒有檢測通孔305與上部金屬線連接的可能性。即，在選擇的位置檢查通孔305的形成不會(不好的)影響半導體器件的原功能。
接著，將參照圖16A和16B給出按照實施例B的例子5的半導體器件晶片50的描述。
圖16A是半導體器件晶片50的放大的局部的透視圖，晶片中包括將要接收非損壞檢測的半導體器件。另外，圖16B是示出半導體器件晶片50的被選擇部分的放大的局部透視圖。
此外，在半導體器件晶片50上的非破壞性檢查是用上述的非破壞性檢查裝置104進行的。
在例子5的半導體器件晶片50中，按照它的制造工藝，熱電動勢產生器21和它的金屬線20被形成在第一層金屬線34的相同層中。作為用于金屬線20和熱電動勢產生器21的構成材料，較好的是使用前面所述的TiSi材料。
對應于檢查主題的金屬線是一第二層金屬線。具體地說，二個第二層金屬線36a、36b通過絕緣層32被形成在第一層金屬線34上方。在此，第二層金屬線36、36b被放置在相同水平面和基本上是互相平行的延長的。順便說一下，在圖16A、16B中，第二層金屬線36a、36b在左前方的方向被進一步地延長。為完成原始的功能，那二層金屬線36a、36b相互間電絕緣。
如圖16B所示，熱電動勢產生器21被排列在第二層金屬線36a、36b之間。金屬線20被延長于金屬線38a、38b之間以將熱電動勢產生器21夾在它們之間。
檢查通孔305a、305b分別被設置在金屬線20上。在檢查通孔305a、305b上，按照與第二層金屬線36a、36b相同的制造工藝形成檢查金屬線36c、36d。檢查金屬線36c、36d互相之間以一個距離間隔互相隔開，同時他們分別向第二層金屬線36a、36b延長。檢查金屬線36c、36d的下表面分別與通孔305a、305b在接近它們的端部處的上表面連接，它們位于熱電動勢產生器21的上方。
在構成第二層金屬線之后，絕緣層32被形成。另外，四個檢查通孔被形成以分別穿透在第二層金屬線36a、36b和檢查金屬線36c、36d上的絕緣層32。具體地說，檢查通孔305d、305e被分別形成在第二層金屬線38a、36b的端部上，而檢查通孔305c、305f被分別形成在檢查金屬線36c、36d的端部上，接近金屬線36a、36b。
在絕緣層32的表面上，檢查金屬線37a、37b基本上互相平行的形成。即，檢查金屬線37b被形成以建立檢查通孔305d、305c之間的電連接，而檢查金屬線37a被形成以建立檢查通孔305e、305f之間的電連接。
半導體器件晶片50有一短路缺陷42，其位于第二層金屬線36a、36b之間。在這種情況下，當激光束53從半導體器件晶片50的背面被輻照向熱電動勢產生器21時，導致一電流沿著由箭頭61顯示的電流路徑在閉環電路中流動，以致于感生一磁場。所以，通過檢測這樣一種磁場，能夠產生與短路缺陷42相對應的掃描磁場圖像。因此，例子5能夠提供與上述的例子1相同的作用。
另外，例子5的特點是，金屬線20和熱電動勢產生器21可以按照與第一層金屬線相同的制造過程形成，而檢查金屬線36c、36d可以按照與第二層金屬線相同的制造過程形成。因此，能夠使用于檢測的組件(例如，金屬線)的構成的額外制造步驟數最小化。
然而，例子5需要用于檢查金屬線37a、37b的形成的額外制造步驟。那些金屬線37a、37b能夠具有簡單結構的鋁金屬線構成。因此，與在其中TiSi金屬線新形成的金屬線20的構造相比，能夠從整體上最小化制造步驟的數量。
另外，在檢測之后非常容易的除去了上述的檢查金屬線37a、37b。因此，那些金屬線的構成和除去基本上不影響半導體器件的原始的功能。
接著，將參照圖17A和17B給出按照實施例B的例子6的半導體器件晶片52的描述。
圖17A是顯示半導體器件晶片52的結構的放大的局部透視圖，該晶片包含受到非破壞性檢查的半導體器件芯片。圖17B是半導體器件晶片52的選定部分的放大的局部平面圖。
此外，可以用上述的非破壞性檢查裝置104進行半導體器件晶片52的非破壞性的檢查。
不同于上述的例子5的半導體器件晶片50，例子6的半導體器件晶片52的特點是，檢查金屬線僅形成在受到檢查的第二層金屬線的同一層內。
在半導體器件晶片52中，按照它的制造工藝，熱電動勢產生器21和它的金屬線20被形成第一層金屬線34的相同層中。然后，如上述的半導體器件晶片50那樣，第二層金屬線36a、36b通過絕緣層32被形成。與半導體器件晶片50相比，半導體器件晶片52的第二層金屬線36a、36b被進一步的延長以形成延伸的部分，其用作檢查金屬線36c、36d。
檢查金屬線36c、36d在金屬線20的上方延伸。所以，通過檢查通孔305a、305b的方式，金屬線20分別被連接到檢查金屬線36c、36d的端部。
對于半導體器件晶片52，操作人員執行規定的檢查程序，其是與前面的例子2相似的進行的。假設電線短路缺陷42存在于半導體器件晶片52的第二層金屬線36a、36b之間，如圖19A和19B所示。在這種情況下，當激光束53被輻照在熱電動勢產生器21的背面時，造成按箭頭61所示經由金屬線沿一電流路徑流動的一電流。因此，能夠檢測短路缺陷42。因此，例子6能夠提供與前面的例子1相似的作用。
在半導體器件晶片52中，邊界38a、38b被分別被放置在第二層金屬線36a、36b和檢查金屬線36c、36d之間。在檢查完成之后，通過邊界38a、38b，檢查金屬線36c、36d被從半導體器件晶片52上除去。因此，半導體器件晶片52在構造上局部地改變，如圖18A和18B所示，其分別對應于圖17A和17B。
如上面所描述的，例子6的特點是，檢查金屬線36c、36d是分別作為從第二層金屬線36a、36b延伸的延伸部分形成的。所以，與例子5相比，例子6在制造步驟上是非常簡單的。另外，例子6允許不費力地除去檢查金屬線36c、36d。
此外，例子6的特點是檢查使用的金屬線不必形成在受到檢查的第二層金屬線36a、36b上。因此，在完成第二層金屬線36a、36b之后，能夠立即開始檢查。
如圖19A和19B所示，利用短路缺陷42形成簡單閉環電路，其中建立了由箭頭61所示的簡單電流路徑。因此，能夠方便的檢測由流經該閉環電路的電流感生的磁場。因此，能夠產生好的掃描磁場圖像。
接著，將參照圖20A和20B給出按照實施例B的例子7的半導體器件晶片54的描述。在此，圖20A示出半導體器件晶片54的布局的原理圖，其中包括每個都具有一特定功能的多個功能塊，而圖20B是顯示兩個功能塊之間建立的電連接的示意圖，它們是重復地用于非損壞性檢查。
此外，非破壞性檢查是用前面的非破壞性檢查裝置102進行的。
不同于上述的例子，例子7的半導體器件晶片54的特點是，包含熱電動勢產生器21的檢查工具區域120是獨立于包含如被檢查的金屬線等被檢查的單元的被檢查區100排列的。
如圖20A所示，多對被檢查區100和檢查工具區120(其中每對包含一個檢查區100和一個檢查工具區120)被排列在半導體器件晶片54上并被對齊。圖20B顯示一對檢查區域100和檢查工具區域120，它們是從半導體器件晶片54上摘出的。多個熱電動勢產生器21被形成在檢查工具區域120，同時多個檢查單元101被對應的形成在檢查區域100。然后，由檢查金屬線37將每個熱電動勢產生器21對應的連接到每個檢查單元101。順便說一下，檢查單元101包含被檢查對象比如二條金屬線，它們相互接近的排列的。
因此，半導體器件晶片54受到檢查，該程序與前面的例子1相似。所以，當激光束被輻照在熱電動勢產生器21上時，如果在包含在檢查單元101中的二條金屬線之間有短路缺陷，那么將導致一電流經過金屬線沿著箭頭61所指的路徑流入閉合電路。因此，能夠檢測短路缺陷42。因此，例子7能夠提供與前面的例子1相似的作用。
如前面關于例子5和6所描述的，熱電動勢產生器21能夠被形成以與最低的層的金屬線相匹配。因此，能夠在半導體器件的設計中能夠獲得一定程度的自由，所述的器件如在其中空區域能被自由地設置的門排列和TEG。即，包含熱電動勢產生器21的檢查工具區域120預先被形成在半導體器件晶片上，然后，根據需要設計被檢查區域100，被檢查區域100具有半導體器件的原始功能的區域。
如上面所描述的，除了上述的效果之外，本例子能夠提供一個作用，在其中關于半導體器件晶片54的設計和制造的靈活性被增加。
此外，例子7具有一個性質，在其中熱電動勢產生器21是相對遠離檢查單元101排列。因此，較好的是設置一種布局，在其中熱電動勢產生器21和檢查單元101之間的對應關系能被容易地抓住，所以能夠不費力的從其它被檢查區中區別出其中存在短路缺陷的被檢查單元101。
通過使用適當的檢查裝置，能夠的獲得約400nm的位置識別準確度。根據這樣的準確度，能夠明確指定輻照激光束的位置，即，熱電動勢產生器21的位置。因此，根據指定的熱電動勢產生器21，在其中短路缺陷事實上存在的被檢查單元101被區別出。由于此原因，較好的是提供一種布局，在其中熱電動勢產生器21和被檢查單元101之間的對應關系能被容易的被掌握。
具體來說，在圖20B的情況中，熱電動勢產生器21被簡單地從右到左的對齊，同時檢查單元101相應地從左到右的對齊。因此，能夠的明確它們之間的對應關系。利用這樣的對應關系，在由磁場檢測指定的熱電動勢產生器21的基礎上，能夠確定地指出在其中事實上存在短路缺陷的被檢查單元101。
在圖20A所示的半導體器件晶片54中，檢查工具區域(每個檢查工具區域包含熱電動勢產生器)被有規則地與被檢查區域相關聯地排列。然而，那些區域不是必須規則排列的。換句話說，能夠根據晶片的空位自由地排列他們。
如上面所描述的，實施例B和它的例子提供各種效果，如下(1)能夠檢測短路缺陷，其是建立在熱電動勢基礎上操作的傳統的檢查不能檢測的。
(2)能夠以與半導體裝置的襯底不接觸的方式執行檢查。所以，在在半導體器件的襯底上的焊接區構成之前，能夠進行檢查。
(3)因此，能夠在制造的初期檢測半導體器件的電短路點。所以，能夠很快地采用適當的措施。因此，能夠顯著地提高產品的產量和可靠性。
實施例C。
一種非破壞性的檢查方法是用上述的圖1A的非破壞性檢查裝置實現的，以執行圖27所示的制造中間階段的半導體器件芯片40進行非破壞性的檢查。在此，與前面最初顯示在圖1A的半導體器件芯片4相比，半導體器件芯片40是被倒置的。
在非破壞性的檢查裝置中，激光器1產生激光，其在輻照范圍上被光學系統2變窄以產生激光束3。激光束3被輻照在未制造完成的半導體器件芯片40的背面40b(對應于襯底)。激光束3被聚合在接近半導體器件芯片40的表面40f的布線部分。利用激光束3，在半導體器件芯片40上進行掃描。
此外，通過將磁場檢測器5盡可能趨進于一激光輻照的部分，即，熱電動勢產生的部分，在磁場檢測中能夠獲得好的靈敏度。由于此原因，掃描沒有通過移動激光束3進行。換句話說，在半導體器件芯片40上的掃描是通過在激光輻照的部分和磁場檢測器5之間固定一位置關系進行的。
在圖27，絕緣層32被形成在硅襯底31上。第一層金屬線34是通過一接觸部分33與硅襯底31連接。一電路通孔35被形成并且電連接于第一層金屬線34。
圖28和29給出半導體器件芯片的其它例子，其在制造中的進度是與圖27的半導體器件芯片40相比較的。
具體地說，除上述的圖27中的半導體器件芯片40的元素之外，圖28的半導體器件芯片配備有充當第二層布線的金屬膜36。在此，金屬膜36被形成在半導體器件芯片40的全部表面上。在制造中圖29的半導體器件芯片被在一次處理，以致完成第二層金屬線37構成。
在制造的中間階段的圖27至29的半導體器件芯片中的每一個分別包含一熱電動勢生成缺陷41。當激光束3被輻照在熱電動勢生成的缺陷41上時，由于輻照激光束3的加熱感生熱電動勢電流。由于熱電動勢電流，在圖27至29中，瞬變電流以由箭頭61所示的電流路徑流經閉環電路。因此，環繞該閉環電路產生磁場。
由熱電動勢電流產生的磁場被磁場檢測器5檢測。根據檢測的磁場，控制圖像處理系統106產生光照度值，以在圖像顯示設備7的顯示屏上響應于每個激光器掃描位置顯示圖像。因此，能夠獲得表示磁場分布的掃描磁場圖像。
在同時或與掃描磁場圖像被生產的時間相關，該裝置產生掃描激光器顯微照片，其是響應于移動激光束3的掃描或是移動半導體器件芯片40的掃描，所形成的光學反射圖像。
其后，標準圖像處理功能被用于在掃描激光器顯微照片上重疊掃描磁場圖像，以致在顯示屏上顯示一合成圖像。用這樣一種復合圖像，能夠的清楚的識別在掃描激光器顯微照片上的一位置，在該位置光亮和陰影之間的對比出現在掃描磁場圖像中。因此，能夠的明確指出一缺陷的位置，該處是造成在半導體器件芯片中出現熱電動勢電流的原因。
然而，上述的非破壞性的檢查方法有一個缺點，即，為實現該系統需要大量的花費。因為，由激光束3的輻射加熱產生的熱電動勢電流，僅在閉環電路中流動。電流是在相對短的期間在閉環電路流動。在這種情況下，必需使用高響應速率的磁場檢測器，即，成本高的磁場檢測器。
因此，要求減少用于半導體集成電路的非破壞性檢查所需要的大量的花費。
現在，將給出關于非破壞性的檢查方法以及適于這樣一種非破壞性檢查方法的半導體器件的詳細描述。
上述的圖1A的非破壞性檢查裝置被用于執行非破壞性的檢查，以至于確定是否一個缺陷被包含在處于制造過程的中間階段的半導體器件芯片50中，如圖21所示。有1300nm的波長的激光束3是由激光器1初始地產生，并被光學系統2在輻照范圍上變窄。這樣一種激光束3被輻照在制造過程的中間階段的半導體器件芯片50的背面50b(對應于襯底)。激光束3被聚合在接近半導體器件芯片50的表面50f的布線部分。用激光束3進行半導體器件芯片50的掃描。
接著，將參照圖21，給出關于半導體器件芯片50的結構的描述。一絕緣層32被形成在硅襯底31上。第一層金屬線34是通過接觸部分33與硅襯底31連接。一電路通孔35和檢查通孔305被形成在第一層金屬線34上。那些通孔35和305是獨立地連通到第一層金屬線34的端部。在通孔35和305上方，用于第二層金屬線的形成的金屬膜36被形成在半導體器件芯片50的全部表面上。金屬膜36與通孔35和305電連接。
假如熱電動勢生成缺陷41存在于半導體器件芯片50中，如圖22A和22B所示。當激光束3被輻照在熱電動勢生成缺陷41上時，由于激光束3的輻射熱產生一熱電動勢電流。熱電動勢電流沿著由箭頭611和612顯示的電流路徑在閉環電路流動，閉環電路是由第一層金屬線34、電路通孔35、檢查通孔305和金屬膜36構成的。
如圖22A和22B所示，電流路徑611的電流流入對應于第一層金屬線34的狹窄區域，同時電流路徑612的電流在對應于金屬膜36的重疊區的一寬的區域流動。另外，流過第一層金屬線34的電流的方向是流過金屬膜36的電流的方向相反的。
由上述的電流感生的磁場被磁場檢測器5檢測。然后，控制圖像處理系統106(其相當于前面在圖1A所示的控制圖像處理系統6)基于檢測的磁場產生亮度值，基于該值對應于激光掃描位置，圖像被顯示在圖像顯示設備7的顯示屏上。因此，能夠產生表示磁場分布的掃描磁場圖像。
與掃描磁場圖像被產生的時間同時或相關聯，該裝置產生掃描激光器顯微照片，其是響應于移動激光束3的掃描或是移動半導體器件芯片50的掃描，所形成的光學反射圖像。
其后，標準圖像處理功能被用于在掃描激光器顯微照片上重疊掃描磁場圖像，以致產生并在顯示屏上顯示一合成圖像。用這樣一種復合圖像，能夠的清楚的識別在掃描激光器顯微照片上的一位置，在該位置光亮和陰影之間的對比出現在掃描磁場圖像中。因此，能夠的明確指出一缺陷的位置，該處是造成在半導體器件芯片中出現熱電動勢電流的原因。
上述的非破壞性的檢查方法基本過程如下激光束3被輻照在半導體器件芯片50，該芯片處于制造過程的中間階段。所以，由熱電動勢電流感生磁場，該熱電動勢電流是由于激光束3輻照導致在半導體器件芯片50中產生的。磁場檢測器檢測磁場的強度，基于該檢測的磁場進行檢查，以便確定在半導體器件芯片50中是否存在缺陷。
上述的非破壞性檢查方法不需要將連接到半導體器件芯片50的電流變化檢測器。因此，能夠的減少檢查工作中的步驟數，并且能夠的顯著地減少用于非破壞性檢查所需的成本。
另外，在完成焊接區的構成之前，能夠在制造的上游階段執行檢查。所以，能夠反饋在制造過程的早期階段的檢查結果，在其中與已有技術相比被加入的值是相對小的。
此外，半導體器件芯片50被構造成，以便使用于第二層金屬線的構成的金屬膜36是在第一層金屬線34上形成電路通孔35和檢查通孔305之后被形成的。這方便了磁場的檢測。原因將被描述在下面。
由于熱電動勢導致的電流流入閉環電路，該電路是由第一層金屬線34、電路通孔35、檢查通孔305和金屬膜36構成的。與在開環電路中流動的電流相比，上述電流可以在閉環電路中流動很長時間。另外，第一層金屬線34的電流路徑611的寬度是相對窄的，所以由流過這樣一種狹窄電流路徑611的電流產生的磁場必須是局限于沿著第一層金屬線34定位。相對地，流過金屬膜36的電流路徑612的電流是在相對寬廣的范圍展開的，所以由該電流產生的磁場被分布在寬范圍的區域內。由流過第一層金屬線34的電流產生的磁場在方向上是與流過金屬膜38的電流產生的磁場反相的，以致那些磁場將相互抵消。然而，如上面所描述的，他們的分布范圍是互不相同的。因此，那些磁場不會抵消的很多。
本實施例是被設計為讓由熱電動勢導致的電流流過閉環電路，據此能夠增加電流衰減的時間。另外，由分別沿著不同電流路徑在閉環電路中流動的電流，產生了不同的磁場，但是他們不會互相抵消很多。所以，能夠產生強度高的磁場。因此，能夠方便磁場的檢測。這將有助于半導體器件的生產率和可靠性的提高。另外，能夠增加許多情形，在其中由熱電動勢電流產生的磁場能夠使用響應速度較慢的磁場檢測器檢測，換句話說，也就是使用成本不是很高的磁場檢測器。因此，能夠減少非破壞性檢查所需的總成本。
圖25和26給出半導體器件芯片的其它例子，其為在制造過程中的中間階段。當激光束3被輻照在上述的半導體器件芯片的背面時，由熱電動勢導致的電流沿著不對應于閉合電路第一層金屬線34的電流路徑61流動。因此，這樣一種電流只作為瞬變電流流動，其是由寄生電容以及接線的電阻和熱電動勢生成缺陷41的電阻確定的。
在一些情況下，上述電流沿著電流路徑61流動非常短的時段。為了檢測由這樣的電流產生的磁場，必需準備響應速率非常快和成本高的磁場檢測器。
為了形成用于非破壞性檢查方法的閉環電路，為制造的中間階段的半導體器件芯片50設有檢查通孔305。在此，檢查通孔305是與第一層金屬線34連接的，但是不與第二層金屬線連接。因此，檢查通孔305不會(有害地)影響半導體器件芯片的原功能。
圖23顯示了圖21的半導體器件芯片50的結構，在其中金屬膜36受到制圖處理，以致形成第二層金屬線37。
在仍然是制造過程的中間階段的圖23的半導體器件芯片中，電路通孔35是與第二層金屬線37連接，第二層金屬線37是垂直于在正視圖中的第一層金屬線34設置的。在與電路通孔35的對比中，檢查通孔305不與第二層金屬線37連接。因此，檢查通孔沒有(有害地)影響半導體器件芯片的原功能。
在圖23的半導體器件芯片中，電路通孔35和檢查通孔305是分別地連接到第一層金屬線34的不同的端部。所以，能夠盡可能大的增加電流路徑的長度。因此，由沿著電流路徑流動的熱電動勢電流產生的磁場強度。即，能夠進一步地方便磁場的檢測。
本實施例的非破壞性檢查的方法被設計為使非破壞性檢查在制造過程的中間階段的半導體器件芯片50上進行，并且它的全部表面被金屬膜36覆蓋。所以，能夠盡可能大的變寬在金屬膜36中的電流路徑的區域。因此，能夠最大的加寬由流過電流路徑的電流產生的磁場的分布。換句話說，能夠盡可能大的增加磁場的分布范圍之間的差別，該磁場是由第一層金屬線34的電流和金屬膜36的電流分別產生的。因此，能夠從總體上獲得更強的磁場，所以能夠更進一步的方便磁場的檢測。
本實施例的非破壞性檢查的方法是為使用激光束設計的。所以，能夠有效的加熱半導體器件芯片的有缺陷的部分。因此，能夠產生具有好的靈敏度的熱電動勢。因此，能夠改善在半導體裝置的檢查中的精確度。
本實施例設置激光束3的波長在1300nm。因此，能夠避免在硅襯底31上出現產生噪聲的OBIC電流。因此，能夠進一步改善半導體器件的檢查的準確度。
波長是1300nm的激光束能夠透射過硅襯底31。所以，能夠將激光束3輻照在半導體器件芯片的背面(對應于襯底)，同時能夠在接近半導體器件芯片50的表面50f處排列磁場檢測器5。因此，能夠在其中磁場的強度高的一位置進行磁場檢測。因此，能夠進一步改善對磁場的探測靈敏度。
接著，將給處關于另一個例子的非破壞性檢查的方法的描述，其是在圖24所示的制造過程的中間階段的半導體器件芯片上進行的。
在圖24的半導體器件芯片24中，二個接觸部分33a和33b被形成在硅襯底31上。所以，第一層金屬線34被接觸部分33a、33b連接在擴散層之間。另外，圖24的半導體器件芯片24沒有裝備連通金屬膜36的電路通孔35。
圖24的半導體器件芯片24的特點是，提供了二個檢查通孔305a、305b，它們是分別連接到第一層金屬線34的端部。
此外，圖24的半導體器件芯片24包含熱電動勢生成的缺陷41。所以，由于激光束3的輻照在熱電動勢生成缺陷41上的輻照熱導致產生一熱電動勢電流。熱電動勢電流流入閉環電路，該電路是由第一層金屬線54、檢查通孔305a、305b和金屬膜36構成的。在此，電流在閉環電路是按箭頭611、612指示的不同方向流動的。
像上述的非破壞性的檢查方法一樣，本非破壞性的檢查方法被設計成用于檢查半導體器件芯片的缺陷。所以，沒有必要將前面的電流變化檢測器連接到半導體器件芯片。因此，能夠顯著地減少用于檢查工作的步驟和大量的花費。
與傳統的技術比較，能夠把檢查結果反饋到制造的上游階段，該反饋所增加的值較小。
另外，本非破壞性檢查方法被設計為使金屬膜36是在檢查通孔305a、305b構成之后被形成在半導體器件芯片上。所以，能夠方便磁場檢測。
與在開環電路中流動的電流相比，熱電動勢電流在閉環電路中流動一較長的時間，該閉環電路是由第一層金屬線34、檢查通孔305a、305b和金屬膜38構成的。另外，第一層金屬線34的電流路徑611在寬度方向上是相對狹窄的，所以由沿著電流路徑611流動的電流產生的磁場是局限于沿著第一層金屬線34定位的。相對地，沿著金屬膜36的電流路徑612流動的電流被分布在相對寬范圍的區域內，所以由該電流產生的磁場也被分布寬范圍的區域內。由流過第一層金屬線34的電流產生的磁場與由流過金屬膜36產生的磁場在方向是不同的，據此那些磁場互相抵消。然而，因為那些磁場分布在不同的范圍內，所以它們不會互相抵消很多。
因為熱電動勢電流在閉環電路中流動，所以能夠增加電流衰減的時間。另外，由沿著不同電流路徑流經閉環電路產生的磁場，不會相互抵消很多。所以，從整體上講能夠產生強的磁場。因此，能夠增加許多情形，在其中磁場檢測能被不費力地執行。這有助于改進半導體器件的在生產率和可靠性。另外，能夠用響應速率慢和花費相對低的磁場檢測器執行檢查。因此，能夠減少檢查所需的總成本。
此外，檢查通孔305a、305b被設置為分別與第一層金屬線34的端部連接。所以，能夠盡可能大的增加電流路徑的長度。因此，能夠增加由熱電動勢電流感生的磁場的強度。這進一步方便了磁場檢測。
本非破壞性檢查方法是在半導體器件芯片上進行的，該芯片是在制造過程中的中間階段，并且其配備有二個接線層，即，第一層金屬線和第二層金屬線。當然，能夠在其他半導體器件芯片上也能夠執行非破壞性檢查，這些芯片是在制造過程中的中間階段，并且配有兩層布線以上的多層的結構。簡而言之，本實施例是沒有限制布線的層數的。
本非破壞性檢查方法是在配有金屬材料制成的一第二層金屬線的半導體器件芯片上進行的。當然，該非破壞性檢查能在第二層金屬線由其他材料做的其他的半導體器件芯片上進行，其中所述材料如硅化物和多晶硅。簡而言之，本實施例沒有必要限制第二層金屬線使用的材料。
本實施例使用激光束進行檢查。能夠使用電子束或離子束代替激光束。
為了增加在半導體器件芯片的缺陷的檢測中的概率，較好的使設置具有多個檢查通孔的單個半導體器件芯片，通孔數被盡可能大的增加。即，較好是形成許多閉環電路，其數字盡可能大的增加。
由于本發明可以在沒有離開本發明的基本特征的精神的情況下，以幾種形式體現，所以本實施例和例子是說明而不是限制，由于發明的范圍是由所附的權利要求的限定的，而不是由前面的描述限定的，并且所有的落在權利要求的邊界上或是這些邊界的等同表述的變化是被該權利要求所包容的。
權利要求
1.一種用于非破壞性的檢查的半導體器件，其中包括形成在襯底(31)上的第一導體(34a)；形成襯底上接近第一導體的第二導體(34b)；形成在襯底上的熱電動勢產生器(21)；用于將熱電動勢產生器的第一端連接到第一導體的第一金屬線(20a)；以及用于將熱電動勢產生器的第二端連接到第二導體的第二金屬線(20a)。
2.根據權利要求1的半導體器件，其特征在于熱電動勢產生器是接近于第一導體和第二導體設置的。
3.根據權利要求1的半導體器件，其特征在于第一金屬線和第二金屬線是用相同材料形成的，并通過熱電動勢產生器的方式相互整體連接，其寬度小于被做的小于第一和第二金屬線。
4.根據權利要求3的半導體器件，其特征在于所述材料對應于鈦硅化物。
5.根據權利要求1的半導體器件，其特征在于第一和第二導體分別對應于金屬線。
6.根據權利要求1的半導體器件，其特征在于第一和第二導體在襯底通過絕緣層(32)被延長，同時第一和第二金屬線和熱電動勢產生器是形成在第一和第二導體上方的隔離層上。
7.根據權利要求6的半導體器件，其特征在于第一和第二導體分別通過通孔連接第一和第二金屬線，所述通孔穿透絕緣層。
8.根據權利要求1的半導體器件，其特征在于第一和第二導體在相同水平面上直線延長，以便使第一導體的一端位于接近第二導體的一端。
9.根據權利要求1的半導體器件，其特征在于至少第一和第二導體之一被基本上與至少第一和第二金屬線之一平行的延長，并且在寬度上至少與第一和第二金屬線之一不同。
10.根據權利要求1的半導體器件，其特征在于第一和第二導體在第一方向上延長，并且被設置為相互平行，同時第一和第二金屬線和熱電動勢產生器是沿著與第一方向交叉的第二方向設置的。
11.根據權利要求1的半導體器件，其特征在于第一和第二導體通過檢查通孔的方式分別地連接第一和第二金屬線。
12.根據權利要求1的半導體器件，其特征在于與第一和第二導體被形成的水平層次相比，熱電動勢產生器被設置在靠近襯底的水平層次上。
13.根據權利要求1的半導體器件，其特征在于至少第一和第二金屬線之一是由多條金屬線組成，這些金屬線是形成在不同層次上。
14.根據權利要求1的半導體器件，其特征在于至少第一和第二金屬之一線與第一和第二導體之一整體形成在一起。
15.根據權利要求1的半導體器件，其特征在于熱電動勢產生器被設置在一位置，其中輻照在襯底的背面的激光束可到達該位置而沒有被構成元件所中斷。
16.根據權利要求15的半導體器件，其特征在于所述構成元件對應于金屬線。
17.根據權利要求1的半導體器件，其特征在于提供多個熱電動勢產生器和多對導體，每對包含一對第一和第二導體，并且其中每個熱電動勢產生器位于與在那里連接的每對第一和第二導體相關的位置。
18.根據權利要求1的半導體器件，其特征在于提供多個熱電動勢產生器和多對導體，每對包含一雙第一和第二導體，它們都排列成行并對齊，在其中每個熱電動勢產生器連接于每對第一和第二導體，該對導體放置的次序與該處相同或相反。
19.一種制造用于非破壞性的檢查的半導體器件的方法，其中包含步驟在襯底(31)形成第一導體(34a)；在襯底上接近第一導體形成第二導體(34b)；設置被形成在襯底上的熱電動勢產生器(21)；用第一金屬線(20a)將熱電動勢產生器的第一端連接到第一導體；以及用第二金屬線(20a)將熱電動勢產生器的第二端連接到第二導體。
20.根據權利要求19的用于制造半導體器件的方法，其特征在于熱電動勢產生器被設置在第一導體和第二導體附近。
21.根據權利要求19的用于制造半導體器件的方法，其特征在于第一金屬線和第二金屬線是用相同材料形成的，并將是通過熱電動勢產生器的方式相互整體連接，其寬度做成小于第一和第二金屬線。
22.根據權利要求21的用于制造半導體器件的方法，其特征在于所述材料對應于鈦硅化物。
23.根據權利要求19的制造半導體器件的方法，其特征在于第一和第二導體分別對應于金屬線。
24.根據權利要求19的制造半導體器件的方法，其特征在于第一和第二導體在襯底通過絕緣層(32)延長，同時第一和第二金屬線和熱電動勢產生器被形成在第一和第二導體上方的隔離層上。
25.根據權利要求24的制造半導體器件的方法，其特征在于第一和第二導體通過通孔分別地連接第一和第二金屬線，所述通孔穿過隔離層。
26.根據權利要求19的制造半導體器件的方法，其特征在于第一和第二導體在相同水平面上直線的延長，以便使第一導體的一端位于接近第二導體的一端。
27.根據權利要求19的制造半導體器件的方法，其特征在于至少第一和第二導體之一被基本上與至少第一和第二金屬線之一平行的延長，并且在寬度上至少與第一和第二金屬線之一不同。
28.根據權利要求19的制造半導體器件的方法，其特征在于第一和第二導體是在第一方向被延長，并且被設置為相互平行，同時第一和第二金屬線和熱電動勢產生器是沿著與第一方向交叉的第二方向設置的。
29.根據權利要求19的制造半導體器件的方法，其特征在于第一和第二導體通過檢查通孔的方式分別地連接第一和第二金屬線。
30.根據權利要求19的制造半導體器件的方法，其特征在于與第一和第二導體被形成的水平層次相比，熱電動勢產生器被設置在靠近襯底的水平層次上。
31.根據權利要求19的制造半導體器件的方法，其特征在于至少第一和第二金屬線之一是由多條金屬線組成，這些金屬線是分別形成在不同層次上。
32.根據權利要求19的制造半導體器件的方法，其特征在于至少第一和第二金屬之一線與第一和第二導體之一整體形成在一起。
33.根據權利要求19的制造半導體器件的方法，其特征在于熱電動勢產生器被設置在一位置，其中輻照在襯底的背面的激光束到達該位置，而沒有被構成元件所中斷。
34.根據權利要求19的制造半導體器件的方法，其特征在于所述構成元件對應于金屬線。
35.根據權利要求19的制造半導體器件的方法，其特征在于提供多個熱電動勢產生器和多對導體，每對包含一對第一和第二導體，并且其中每個熱電動勢產生器位于與在那里連接的每對第一和第二導體相關的位置。
36.根據權利要求19的制造半導體器件的方法，其特征在于提供多個熱電動勢產生器和多對導體，每對包含一對第一和第二導體，它們都排列成行并對齊，在其中每個熱電動勢產生器連接于每對第一和第二導體，該對導體放置的次序與該處相同或相反。
37.一種用于非破壞性的檢查的半導體器件晶片，其中包括一襯底(31)；形成在該襯底上的一對第一層金屬線(34a、34b)；形成在襯底上以包括至少該對第一金屬線的隔離層(32)；通過隔離層(32)形成在襯底上方的熱電動勢產生器(21)；連接到熱電動勢產生器的一金屬線(20a)；一對通孔(35a，35b)，用于建立該金屬線分別和該對第一層金屬線之間的電連接，以致用位于該對金屬線之間的一短路缺陷(42)形成一閉環電路，以包括該對第一層金屬線、通孔、熱電動勢產生器和金屬布線，從而通過非損壞性檢查檢測短路缺陷，在非損壞性檢查中激光束被輻照熱電動勢產生器以致使熱電動勢電流在閉環電路中流動以感生一磁場，該磁場的強度被檢測。
38.根據權利要求要求37的半導體器件晶片，其特征在于金屬布線和熱電動勢產生器是用相同材料制成在一起的，其為鈦硅化物。
39.一種半導體集成電路，其中包括形成在襯底(31)上的一n層金屬線(34)(這里“n”是任意整數)；通過一隔離層(32)形成在該n層金屬線上方的一(n+1)層金屬線(37)；用于將該n層金屬線和該(n+1)金屬線連接在一起的一電路通孔(35)；形成在n層金屬線上的至少一個檢查通孔(305)，它連接到n層金屬線而不與該(n+1)層金屬線連接。
40.一種半導體集成電路，其中包括形成在襯底(31)上的n層金屬線(34)(這里“n”是任意整數)；通過一隔離層(32)形成在該n層金屬線上方的(n+1)層金屬線(37)；形成在n層金屬線上的至少兩個檢查通孔(305a，305b)；其中檢查通孔連接到n層金屬線而不與該(n+1)層金屬線連接；以及其中沒有用于連接n層金屬線和(n+1)層金屬線的電路通孔被設置在具有檢查通孔的n層金屬線上。
41.根據權利要求40的半導體集成電路，其特征在于n層金屬線的端部與形成在襯底上的擴散層連接。
42.根據權利要求39至41中的任何一項的半導體集成電路，其特征在于檢查通孔與n層金屬線的端部連接。
43.一種半導體器件芯片，其中包括一硅襯底(31)；形成在該襯底上方的一第一層金屬線(34)；用于將第一層金屬線連接到形成在襯底上的一擴散層的一連接部分(33)；通過隔離層(32)形成在襯底上方的熱電動勢產生器(21)；形成在第一層金屬線的第一端部分的一電路通孔(35)；形成在第一層金屬線的第二端部分的一檢查通孔(305)；以及一金屬膜(36)，其是被形成在一表面區域的相對較寬的區域，而其的一個被選擇的區域用于構成第二層金屬線(37)，其中通過電路通孔，與第二層金屬線的形成相對應，第一層金屬線的第一端部與該金屬膜連接，同時通過檢查通孔，不與第二層金屬線的形成對應，第一層金屬線的第二端部暫時地與金屬膜連接。
44.根據權利要求43的半導體器件芯片，其特征在于第一層金屬線是鈦硅化物構成的。
45.根據權利要求44的半導體器件芯片，其特征在于一部分第一層金屬線對應于將被一激光束輻照的熱電動勢生成缺陷(41)。
全文摘要
一種非損壞的檢查裝置(或方法)被構成使激光束(1300納米)(3，53)輻照在半導體器件芯片的表面(或背面)以掃描。由于激光束的輻照一缺陷位置被加熱產生感生磁場的熱電動勢電流。磁場檢測器(5)如SQUID(55)檢測磁場強度，據此產生掃描電磁圖像。顯示裝置(7)在屏幕上將掃描電磁圖像重疊在掃描激光器顯微照片上，以致能在半導體器件上進行缺陷檢測。半導體器件晶片(40)包括熱電動勢產生器(21)和其金屬線(20a)。
文檔編號G01R31/308GK1571135SQ20041005606
公開日2005年1月26日 申請日期1999年9月28日 優先權日1998年9月28日
發明者二川清 申請人:恩益禧電子股份有限公司