專利名稱：元件基板、檢查方法及半導體裝置制造方法
技術領域：
本發明涉及元件基板、檢查方法以及使用該檢查方法的半導體裝置制造方法。
背景技術：
近年來，用于無線地發送/接收數據的半導體裝置(稱為無線芯片、RFID標簽等) 的發展有所進步。通常，對于制造LSI芯片的情形，用于評價特性的元件或電路形成于用于形成該 LSI芯片的基板上，其中該元件或電路稱為TEG(測試基本組)。通過評價該TEG，可以測試 LSI芯片的制造工藝或用于設計LSI的參數。無線芯片也由LSI芯片形成，且TEG提供于用于形成LSI芯片的基板上，從而測試制造工藝等。此外，在半導體裝置的檢查工藝中，建議了一種無接觸檢查工藝(見專利文獻I)。[專利文獻I]日本專利公報No.2003-3181
發明內容
盡管形成于硅晶片上的LSI芯片已知在目前作為用于形成無線芯片的LSI芯片， 提供于柔性基板上的芯片(下文中稱為柔性芯片)的發展已經有所進步。柔性芯片由于非常薄且是柔性的，因此可以用于各種應用。通常將稱為探針器(prober)的引腳接觸其上形成有TEG的基板來測量電學特性， 由此評價該芯片。然而，難以通過接觸引腳來自動地測量柔性芯片，因為存在損傷薄半導體層的高風險。因此，為了通過接觸來測量，要求手動地將引腳精確地與芯片接觸或者使用各向異性導電膜，這要耗費大量的時間和精力。因此，難以高效地且高可靠度地測量柔性芯片。此外，TEG遭受通過電極焊盤(pad)而靜電擊穿的危險。這種問題是由于暴露電極導致的。因此，為了改善TEG評價的可靠性而言，包含盡可能少的電極焊盤或不包含電極焊盤的TEG以及用于評價這種TEG的方法是有效的。因此，本發明提供了一種TEG，通過使用無線技術其能夠評價半導體元件的特性而盡可能不接觸電極或根本不接觸電極，并且提供了其上形成有該TEG的元件基板及其測量方法。在本發明中采用了下述手段來解決這些問題。本發明提供了一種設有測試基本組(TEG)的元件基板，該TEG包括其中天線線圈和半導體元件串聯連接的閉環電路，其中其上形成有該閉環電路的區域的表面覆蓋有絕緣膜。可以使用該元件基板來評價半導體元件的特性。
本發明的另一個模式提供了一種設有TEG的柔性元件基板，其中該TEG包括其中天線線圈和半導體元件串聯連接的閉環電路。使用該柔性元件基板可以評價半導體元件的特性。本發明的另一個模式提供了一種設有TEG的元件基板，該TEG包括其中天線線圈、 電容器和半導體元件串聯連接的閉環電路，其中其上形成有該閉環電路的區域的表面覆蓋有絕緣膜。可以使用該元件基板來評價半導體元件的特性。本發明的另一個模式提供了一種設有TEG的柔性元件基板，其中該TEG包括其中天線線圈、電容器和半導體元件串聯連接的閉環電路。使用該柔性元件基板可以評價半導體元件的特性。本發明的另一個模式提供了一種設有TEG的元件基板，該TEG包括天線線圈、電源電路、環形振蕩器和晶體管，其中該電源電路將電源電壓提供給環形振蕩器，該天線線圈連接到以該環形振蕩器的振蕩頻率在其中進行負載調制的電路，且其上形成有該電源電路、 環形振蕩器和晶體管的區域的表面覆蓋有絕緣膜。可以使用該元件基板來評價半導體元件的特性。本發明的另一個模式提供了一種設有TEG的柔性元件基板，該TEG包括天線線圈、 電源電路、環形振蕩器和晶體管，其中該電源電路將電源電壓提供給環形振蕩器，且該天線線圈連接到以該環形振蕩器的振蕩頻率在其中進行負載調制的電路。使用該柔性元件基板可以評價半導體元件的特性。本發明的另一個模式提供了一種設有TEG的元件基板，該TEG包括天線線圈、環形振蕩器、晶體管和用于提供電源電壓至該環形振蕩器的電極焊盤，其中該天線線圈連接到以該環形振蕩器的振蕩頻率在其中進行負載調制的電路，且其中提供該電源電路、環形振蕩器和晶體管的區域的表面由該電極焊盤或絕緣膜形成。可以使用該元件基板來評價半導體元件的特性。本發明的另一個模式提供了一種設有TEG的柔性元件基板，該TEG包括天線線圈、 環形振蕩器、晶體管和用于提供電源電壓至該環形振蕩器的電極焊盤，其中該天線線圈連接到以該環形振蕩器的振蕩頻率在其中進行負載調制的電路。使用該柔性元件基板可以評價半導體元件的特性。根據本發明的檢查方法，通過施加電磁波到任意前述元件基板并測量該元件基板所吸收的功率來評價半導體元件的特性。根據本發明，通過使用能夠從天線釋放可控電磁波的測量裝置來施加該電磁波。根據本發明的檢查方法，由磁場探針器測量元件基板吸收的功率。通過使用本發明的檢查方法，可以以無接觸方式評價設于元件基板上的半導體元件的靜態特性或動態特性。根據本發明的半導體裝置制造方法，在非柔性基板上形成包括第一半導體層的 TEG和包括第二半導體層的薄膜晶體管；以接觸方式檢查該TEG ;剝離該非柔性基板；將該TEG和薄膜晶體管轉移到柔性基板上；通過以無接觸方式檢查轉移到該柔性基板上的該 TEG來評價該薄膜晶體管的特性；以及切割具有可接受的薄膜晶體管特性的基板。在本發明的另一種半導體裝置制造方法中，在非柔性基板上形成包括第一半導體層的TEG和包括第二半導體層的薄膜晶體管；以接觸方式檢查該TEG ;剝離該非柔性基板；將該TEG和薄膜晶體管轉移到柔性基板上；通過以無接觸方式檢查轉移到該柔性基板上的該TEG來評價該薄膜晶體管的特性；切割具有可接受的薄膜晶體管特性的基板；以及檢查該切割的基板上的薄膜晶體管。根據本發明的半導體裝置的制造方法，以接觸方式進行檢查來評價TEG的電壓-電流特性；通過以無接觸方式檢查轉移到柔性基板上的TEG來評價薄膜晶體管的特性；以及切割具有可接受的薄膜晶體管電壓-電流特性的基板。通過本發明，即使在難以通過將引腳接觸電極焊盤來實施測量的情形下，仍可以高效地且高可靠度地評價元件特性。此外，通過盡可能縮小電極的暴露表面的面積，可以抑制評價元件的靜電擊穿，由此可以高可靠度地評價元件特性。因此，可以高效地檢查制造工藝或用于設計的參數。
圖I為本發明的元件基板和測量裝置的方框圖。圖2為示出本發明的評價半導體元件的原理的電路圖。圖3為示出本發明的半導體元件的特性評價方法的曲線圖。圖4為形成于本發明元件基板上的電路圖。圖5A至5C為分別示出本發明的半導體元件評價方法的曲線圖。圖6為形成于本發明元件基板上的電路圖。圖7A和7B為分別示出本發明的半導體元件評價方法的曲線圖。圖8A和SB為形成于本發明元件基板上的電路圖。圖9為形成于本發明元件基板上的電源電路的電路圖。圖10為形成于本發明元件基板上的電源電路的電路圖。圖11為形成于本發明元件基板上的電源電路的特性曲線。圖12為形成于本發明元件基板上的電路圖。圖13為形成于本發明元件基板上的電路圖。圖14為使用頻譜分析器測量的模型圖。圖15示出使用示波器測量環形振蕩器的振蕩頻率的結果。圖16示出使用頻譜分析器測量環形振蕩器的振蕩頻率的結果。圖17A至17D為分別示出使用本發明評價方法的半導體裝置制造方法的視圖。
具體實施例方式盡管將通過實施方式和實施例參考附圖來全面地描述本發明，但是應該理解，各種變化和修改對于本領域技術人員而言是顯而易見的。因此，除非這些變化和修改背離本發明的范圍，否則應視為為本發明的范圍所涵蓋。此外，本發明的配置中的相同部分在不同圖示中使用相同的參考數字表示。實施方式I參考圖I描述本發明的包括TEG的元件基板以及使用該元件基板的半導體元件的特性的測量方法。本發明的元件基板107具有TEG，該TEG是天線線圈105和半導體元件106串聯連接的配置，即，閉環電路。由TEG評價的薄膜晶體管提供于該元件基板上。由該薄膜晶體管形成例如無線芯片的半導體裝置。該薄膜晶體管和TEG具有相似的配置，且例如，分別具有形成于基膜上的半導體層。TEG和薄膜晶體管的半導體層以相同工藝同時形成。此外，該薄膜晶體管和TEG 均包含設為覆蓋半導體層的柵極絕緣膜、設于半導體層上且柵極絕緣膜夾置其間的柵電極、設為覆蓋柵電極和半導體層的絕緣膜、形成于絕緣膜開口部分并連接到半導體層內雜質區域的布線、以及設于該布線上的保護膜等。該保護膜優選由包含氮的絕緣膜形成，且設于整個元件基板107上以防止例如堿金屬的雜質元素進入半導體層。該保護膜覆蓋布線等；因此難以以接觸方式進行檢查。對于形成無線芯片(即無接觸芯片)作為半導體裝置的示例的情形，天線線圈安裝在芯片上，具體而言，天線線圈連接到連接至雜質區域的布線。因此，天線線圈和布線可以同時形成。無需說，天線線圈可以與柵電極同時形成。然而在這種情況下，天線線圈需要借助導電層通過接觸孔連接到布線。此外存在接觸芯片形成為半導體裝置的示例的情形。這種情況下，用于連接到天線線圈的布線可以暴露。由于TEG具有天線線圈105和半導體元件106串聯連接的配置，該天線線圈安裝在TEG上。天線線圈可以與布線或柵電極同時形成。該天線線圈可以由例如銅(Cu)、銀(Ag) 或金(Au)的導電金屬，或者例如氧化銦錫(ITO)或包含氧化硅的氧化銦錫(ISO)的透光材料形成。此外，天線線圈可以通過印刷、以噴墨為代表的小滴釋放(droplet discharge)方法、濺射、氣相沉積方法等形成。這種天線線圈安裝在TEG上，由此可以以無接觸方式檢查該 TEG。測量裝置104包括無線電波接口 102、天線線圈103、控制電路101等，且可以按預定頻率和功率輻射電磁波。當電磁波從測量裝置104輻射時，通過電磁感應在元件基板107上至少包含在TEG 中的天線線圈的兩端產生感應電動勢。隨后，電流依據元件特性流到包含在TEG內的半導體元件106中，這意味著形成設于元件基板107上的半導體元件106的薄膜晶體管和布線根據半導體元件106的特性吸收功率。隨后，通過測量由測量裝置104吸收的功率量，可以獲得有關半導體元件106的特性的數據。由于半導體元件106的特性和薄膜晶體管的特性之間存在關聯，因此可以評價和檢查由形成半導體裝置的該薄膜晶體管形成的電路的特性。參考圖2描述圖I所示的測量系統的模型電路。如圖2所示，測量裝置104包括諧振電路，在該諧振電路中，具有電容C1的電容器和具有電感L1及寄生電阻R1的線圈串聯連接。此外，電流I1和電壓V施加于該諧振電路。 另一方面，元件基板107上的包含在TEG內的半導體元件106具有阻抗Z2,并包括看上去具有電感L2和寄生電阻R2的天線線圈。注意，本發明的TEG未設有諧振電路。此外，測量裝置104的天線線圈和TEG的天線線圈具有互感M。由從測量裝置104輻射的電磁波在該天線線圈內產生感應電動勢U2,且電流i2流過該天線線圈。圖2模擬的電路中施加到測量裝置104的諧振電路的電壓V在諧振條件(C1L1 2 =D下由公式I表示。
權利要求
1.一種半導體裝置的制造方法，包括在第一基板上形成包括第一半導體層的測試基本組和包括第二半導體層的薄膜晶體管；以接觸方式檢查所述測試基本組；從所述第一基板剝離所述測試基本組和所述薄膜晶體管；將所述測試基本組和所述薄膜晶體管轉移到第二基板上；通過以無接觸方式檢查轉移到所述第二基板上的所述測試基本組來評價所述薄膜晶體管的特性；以及切割所述第二基板。
2.—種半導體裝置的制造方法，包括在第一基板上形成包括第一半導體層的測試基本組和包括第二半導體層的薄膜晶體管；以接觸方式檢查所述測試基本組；從所述第一基板剝離所述測試基本組和所述薄膜晶體管；將所述測試基本組和所述薄膜晶體管轉移到第二基板上；通過以無接觸方式檢查轉移到所述第二基板上的所述測試基本組來評價所述薄膜晶體管的特性；切割所述第二基板；以及檢查所述切割的第二基板上的所述薄膜晶體管。
3.如權利要求I至2的任意一項所述的半導體裝置的制造方法，還包括通過所述接觸檢查獲得所述測試基本組的電壓-電流特性。
4.如權利要求I至2的任意一項所述的半導體裝置的制造方法，其中所述第一半導體層和所述第二半導體層以相同工藝形成于所述第一基板上。
5.如權利要求I至2的任意一項所述的半導體裝置的制造方法，其中所述切割的第二基板上的所述薄膜晶體管的特性在可接受范圍之內。
全文摘要
本發明提供了一種包括半導體層的基板，其中可以高可靠度評價元件的特性，以及其評價方法。本發明的包括半導體層的基板具有其中天線線圈和半導體元件串聯連接的閉環電路，且其上形成有該電路的區域的表面覆蓋有絕緣膜。通過使用這種電路，可以實施無接觸檢查。此外，環形振蕩器可以替代該閉環電路。
文檔編號G01R31/28GK102590729SQ20111043728
公開日2012年7月18日 申請日期2006年3月2日 優先權日2005年3月7日
發明者加藤清, 早川昌彥, 泉小波, 鐮田康一郎 申請人:株式會社半導體能源研究所