Abstract
An ultra-precise infrared microscope consisting of a high-resolution infrared objective lens and infrared sensors is utilized successfully to obtain location information on the plane and depth of local heat sources causing defects in a semiconductor device. In this study, multi-layer semiconductor chips are analyzed for the positional information of heat sources by using a lock-in infrared microscope. Optimal conditions such as focal position, integration time, current and lock-in frequency for measuring the accurate depth of the heat sources are studied by lock-in thermography. The location indicated by the results of the depth estimate, according to the change in distance between the infrared objective lens and the specimen is analyzed under these optimal conditions.
현대의 컴팩트 반도체 소자들은 정확한 품질검사를 위해 비파괴, 고분해능의 검사 장비가 요구되고 있다. 검사 장비 중 고분해능 적외선 대물렌즈와 적외선 센서로 구성된 초정밀 열영상 현미경은 반도체 내부의 결함에서 발생되는 국소적 열원의 위치와 깊이 정보를 얻는데 유용하게 활용되고 있다. 본 연구에서는 위 상잠금기법이 적용된 적외선열영상 현미경을 이용하여 다층구조로 된 반도체 소자 내부 열원의 위치와 깊이 정보에 대해 분석하였다. 시편은 내부에 3개의 열원을 포함한 TSV(through silicon via technology) 기반 4단 적층구조로서 측정 표면으로부터 열원의 깊이는 $240{\mu}m$이다. 본 실험에서는 위상잠금기법을 통해 시편 내부열원의 위치와 깊이를 정확히 찾을 수 있는 초점면 위치, 노출시간 그리고 위상잠금주파수 등 최적의 조건을 찾고 그 조건에서 적외선 대물렌즈와 시편의 거리 변화에 따른 위상 변이와 깊이 정보에 대한 영향을 알아보았다. 이와 같은 반도체 내부결함에 의한 열원의 위치와 깊이 분석에 대한 연구는 품질검사용 열영상 분석장비 개발에 큰 도움을 줄 것으로 예상한다.
