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JP7796572B2 - Semiconductor device manufacturing method and visual inspection device for semiconductor device - Google Patents
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JP7796572B2 - Semiconductor device manufacturing method and visual inspection device for semiconductor device - Google Patents

Semiconductor device manufacturing method and visual inspection device for semiconductor device

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JP7796572B2 JP2022055447A JP2022055447A JP7796572B2 JP 7796572 B2 JP7796572 B2 JP 7796572B2 JP 2022055447 A JP2022055447 A JP 2022055447A JP 2022055447 A JP2022055447 A JP 2022055447A JP 7796572 B2 JP7796572 B2 JP 7796572B2
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Description

本明細書が開示する技術は、半導体装置の製造方法、及び、半導体装置用の外観検査装置に関する。 The technology disclosed in this specification relates to a semiconductor device manufacturing method and a visual inspection device for semiconductor devices.

半導体装置の製造工程中に半導体装置の表面に異物等の欠陥が形成されることがある。特許文献1は、このような欠陥を検出するための外観検査装置の一例を開示する。 During the manufacturing process of semiconductor devices, defects such as foreign matter may form on the surface of the semiconductor device. Patent Document 1 discloses an example of an appearance inspection device for detecting such defects.

特開2014-190821号公報JP 2014-190821 A

半導体装置の表面に形成される欠陥は、半導体装置の電気的特性に影響を与える。半導体装置の電気的特性に与える影響の大きさは、半導体装置の内部構造に対する欠陥の相対的な位置関係に依存すると考えられる。従来技術では、半導体装置の表面に形成された欠陥の形状等の特徴量は抽出できるものの、半導体装置の内部構造に対する欠陥の相対的な位置関係に関する特徴量については抽出することができない。本明細書は、半導体装置の内部構造に対する欠陥の相対的な位置関係に関する特徴量を抽出できる技術を提供する。 Defects formed on the surface of a semiconductor device affect the electrical characteristics of the semiconductor device. The magnitude of the effect on the electrical characteristics of the semiconductor device is thought to depend on the relative position of the defect with respect to the internal structure of the semiconductor device. Conventional technology can extract feature quantities such as the shape of defects formed on the surface of a semiconductor device, but cannot extract feature quantities related to the relative position of the defect with respect to the internal structure of the semiconductor device. This specification provides technology that can extract feature quantities related to the relative position of the defect with respect to the internal structure of a semiconductor device.

本明細書は、一方の主面を電極が被覆している半導体装置の製造方法を提供することができる。この半導体装置の製造方法は、スクライブラインに前記半導体装置の内部構造の位置に対応した参照マークを形成する形成工程と、前記半導体装置の前記電極の画像を取得する取得工程と、前記画像内に存在する欠陥の特徴量を抽出する抽出工程と、を備えることができる。前記抽出工程では、前記参照マークに基づいて前記半導体装置の前記内部構造に対する前記欠陥の相対位置に関する前記特徴量が抽出される。前記参照マークは、前記半導体装置に設けられている複数のトレンチゲートの位置に対応した参照トレンチであってもよい。また、前記参照トレンチは、前記半導体装置内における前記トレンチゲートの絶対位置を表す識別情報を含んでいてもよい。この半導体装置の製造方法では、前記形成工程において、前記スクライブラインに前記半導体装置の前記内部構造の位置に対応した前記参照マークが形成される。このため、前記抽出工程では、前記参照マークを参照することにより、前記半導体装置の前記内部構造に対する前記欠陥の相対位置に関する前記特徴量を抽出することができる。 This specification provides a method for manufacturing a semiconductor device having an electrode covering one of its principal surfaces. This semiconductor device manufacturing method can include a forming step of forming a reference mark in a scribe line corresponding to the position of the internal structure of the semiconductor device, an acquisition step of acquiring an image of the electrode of the semiconductor device, and an extraction step of extracting a feature of a defect present in the image. In the extraction step, the feature related to the relative position of the defect with respect to the internal structure of the semiconductor device is extracted based on the reference mark. The reference mark may be a reference trench corresponding to the positions of multiple trench gates provided in the semiconductor device. The reference trench may also include identification information indicating the absolute position of the trench gate within the semiconductor device. In this semiconductor device manufacturing method, the reference mark corresponding to the position of the internal structure of the semiconductor device is formed in the forming step in the scribe line. Therefore, in the extraction step, the feature related to the relative position of the defect with respect to the internal structure of the semiconductor device can be extracted by referring to the reference mark.

本明細書は、一方の主面を電極が被覆している半導体装置の外観を検査するための外観検査装置を提供することができる。この外観検査装置は、前記半導体装置の前記電極の画像を取得する画像取得装置と、前記画像内に存在する欠陥の特徴量を抽出する処理装置と、を備えることができる。前記半導体装置のスクライブラインには、前記半導体装置の内部構造の位置に対応した参照マークが形成されている。前記参照マークは、前記半導体装置に設けられている複数のトレンチゲートの位置に対応した参照トレンチであってもよい。また、前記参照トレンチは、前記半導体装置内における前記トレンチゲートの絶対位置を表す識別情報を含んでいてもよい。前記処理装置は、前記参照マークに基づいて前記半導体装置の前記内部構造に対する前記欠陥の相対位置に関する前記特徴量を抽出する処理、を実行するように構成されている。この外観検査装置によると、前記半導体装置のスクライブラインに形成された前記参照マークを参照することにより、前記半導体装置の前記内部構造に対する前記欠陥の相対位置に関する前記特徴量を抽出することができる。 This specification provides an appearance inspection device for inspecting the appearance of a semiconductor device having an electrode covering one of its main surfaces. The appearance inspection device may include an image acquisition device that acquires an image of the electrode of the semiconductor device, and a processing device that extracts feature quantities of defects present in the image. A reference mark corresponding to the position of the internal structure of the semiconductor device is formed in a scribe line of the semiconductor device. The reference mark may be a reference trench corresponding to the positions of multiple trench gates provided in the semiconductor device. The reference trench may also include identification information indicating the absolute position of the trench gate within the semiconductor device. The processing device is configured to execute a process that extracts the feature quantities related to the relative position of the defect with respect to the internal structure of the semiconductor device based on the reference mark. This appearance inspection device can extract the feature quantities related to the relative position of the defect with respect to the internal structure of the semiconductor device by referencing the reference mark formed in the scribe line of the semiconductor device.

本実施形態に係る外観検査装置の概略構成を示す図である。1 is a diagram showing a schematic configuration of a visual inspection apparatus according to an embodiment of the present invention; デバイスウェーハの平面図を模式的に示す図である。FIG. 2 is a diagram schematically showing a plan view of a device wafer. 半導体装置の平面図を模式的に示す図であり、半導体装置の内部構造である複数のトレンチゲートの位置を重ねて示す図である。FIG. 2 is a diagram schematically showing a plan view of the semiconductor device, in which the positions of a plurality of trench gates, which are an internal structure of the semiconductor device, are overlapped. 半導体装置の拡大要部断面図を模式的に示す図である。FIG. 1 is a schematic enlarged cross-sectional view of a main part of a semiconductor device. 参照トレンチの平面図を模式的に示す図である。FIG. 2 is a diagram schematically showing a plan view of a reference trench. 本実施形態に係る外観検査装置が実行する処理のフローを示す図である。FIG. 2 is a diagram showing a flow of processing executed by the visual inspection apparatus according to the present embodiment. 本実施形態に係る外観検査装置が実行する処理であって、取得した拡大画像から欠陥の画像を抽出する処理を説明するための図である。10A and 10B are diagrams for explaining processing executed by the visual inspection apparatus according to the present embodiment, in which an image of a defect is extracted from an acquired enlarged image. 本実施形態に係る外観検査装置が実行する処理であって、欠陥の特徴量を抽出する処理を説明するための図である。10A and 10B are diagrams for explaining a process executed by the visual inspection apparatus according to the present embodiment, which extracts a feature amount of a defect.

図1に示されるように、外観検査装置10は、ステージ12と、画像取得装置14と、処理装置16と、を備えている。外観検査装置10は、ステージ12上に載置されているデバイスウエーハ2の表面に形成された異物等の欠陥を検出するように構成されている。 As shown in FIG. 1, the visual inspection device 10 includes a stage 12, an image acquisition device 14, and a processing device 16. The visual inspection device 10 is configured to detect defects such as foreign matter formed on the surface of a device wafer 2 placed on the stage 12.

画像取得装置14は、特に限定されるものではないが、例えばカメラであってもよい。画像取得装置14は、ステージ12の上方に配置されており、デバイスウエーハ2の表面を走査しながらデバイスウエーハ2の表面の画像を取得するように構成されている。 The image acquisition device 14 is not particularly limited, but may be, for example, a camera. The image acquisition device 14 is positioned above the stage 12 and is configured to acquire images of the surface of the device wafer 2 while scanning the surface of the device wafer 2.

処理装置16は、画像取得装置14と通信可能に接続されており、画像取得装置14で取得された画像を入力するように構成されている。処理装置16は、コンピュータによって構成されており、CPU及びメモリなどを備えている。処理装置16は、メモリに記憶されているプログラムをCPUで実行することにより、以下で説明する各種の処理を実行するように構成されている。 The processing device 16 is communicatively connected to the image acquisition device 14 and is configured to input images acquired by the image acquisition device 14. The processing device 16 is configured as a computer and includes a CPU, memory, etc. The processing device 16 is configured to execute various processes described below by running programs stored in the memory on the CPU.

図2に、デバイスウエーハ2の平面図を示す。デバイスウエーハ2には、複数の半導体装置20(「チップ」又は「ダイ」ともいう)が形成されている。複数の半導体装置20の各々は、デバイスウエーハ2の主面に平行であって相互に直交する2つの方向(この例では、x方向とy方向)に伸びているダイシングライン30によって区画された領域に形成されている。なお、図示明瞭化を目的として、繰り返し構造に対してはその一部にのみ符号を付す。他の図面においても同様である。 Figure 2 shows a plan view of the device wafer 2. Multiple semiconductor devices 20 (also called "chips" or "dies") are formed on the device wafer 2. Each of the multiple semiconductor devices 20 is formed in an area defined by dicing lines 30 that are parallel to the main surface of the device wafer 2 and extend in two mutually orthogonal directions (in this example, the x and y directions). For the purpose of clarity, only some of the repeating structures are labeled with reference numerals. This also applies to other drawings.

図3に、半導体装置20の拡大図を示す。半導体装置20は、特に限定されるものではないが、例えば一対の主面間(下面と上面の間)を電流が流れる縦型のパワーデバイスであってもよい。また、半導体装置20は、例えば電界効果型トランジスタであってもよく、具体的にはMOSFET(Metal Oxide Field Effect Transistor)又はIGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)であってもよい。 Figure 3 shows an enlarged view of semiconductor device 20. Semiconductor device 20 is not particularly limited, but may be, for example, a vertical power device in which current flows between a pair of main surfaces (between the bottom and top surfaces). Semiconductor device 20 may also be, for example, a field-effect transistor, specifically a MOSFET (Metal Oxide Field Effect Transistor) or an IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor).

半導体装置20には、複数のトレンチゲート22が形成されている。複数のトレンチゲート22の各々は、半導体装置20の上面に直交する方向から見たときに(以下、「平面視したときに」という)、一方向(この例ではx方向)に沿って延びている。また、複数のトレンチゲート22の各々は、平面視したときに、y方向に隣り合うトレンチゲート22に対して所定距離を置いて配置されている。このように、複数のトレンチゲート22は、平面視したときに、ストライプ状のレイアウトを有している。なお、図3では、複数のトレンチゲート22が図示されているが、実際の半導体装置20では、半導体装置20の上面を被覆するように破線24で囲まれる範囲に電極が形成されている。このため、電極24が被膜した状態の半導体装置20では、複数のトレンチゲート22の位置を把握することができない。 The semiconductor device 20 has multiple trench gates 22 formed therein. When viewed from a direction perpendicular to the top surface of the semiconductor device 20 (hereinafter referred to as "when viewed in a plan view"), each of the multiple trench gates 22 extends in one direction (the x direction in this example). When viewed in a plan view, each of the multiple trench gates 22 is positioned at a predetermined distance from adjacent trench gates 22 in the y direction. As such, the multiple trench gates 22 have a striped layout when viewed in a plan view. Note that while Figure 3 illustrates multiple trench gates 22, in the actual semiconductor device 20, an electrode is formed in the area surrounded by dashed lines 24 so as to cover the top surface of the semiconductor device 20. For this reason, the positions of the multiple trench gates 22 cannot be determined when the semiconductor device 20 is covered with the electrode 24.

図4に、半導体装置20のアクティブ領域(電流が流れる領域であり、複数のトレンチゲート22が配置されている領域である)に対応した要部拡大断面図を示す。半導体装置20は、特に限定されるものではないが、例えばシリコン、炭化ケイ素又は窒化ガリウム等の半導体層26を備えている。半導体層26の上面に複数のトレンチゲート22が形成されている。半導体装置20はさらに、半導体層26の上面を被覆するように形成されている層間絶縁膜28を備えている。層間絶縁膜28には、トレンチゲート22の間に対応する位置にコンタクトホール29が形成されている。このように、層間絶縁膜28は、アクティブ領域において、トレンチゲート22の上方に選択的に配置されている。層間絶縁膜28の上方を被覆するように電極24が形成されている。電極24は、コンタクトホール29を介して半導体層26の上面に接触している。電極24は、層間絶縁膜28を形成した後に、蒸着技術を利用して成膜される。このため、電極24の表面には、層間絶縁膜28の形状を反映した凹凸が形成されている。 4 shows an enlarged cross-sectional view of a key portion of the active region of the semiconductor device 20 (a region through which current flows and in which multiple trench gates 22 are disposed). The semiconductor device 20 includes a semiconductor layer 26 made of, but not limited to, silicon, silicon carbide, or gallium nitride. Multiple trench gates 22 are formed on the upper surface of the semiconductor layer 26. The semiconductor device 20 also includes an interlayer insulating film 28 formed to cover the upper surface of the semiconductor layer 26. Contact holes 29 are formed in the interlayer insulating film 28 at positions corresponding to the spaces between the trench gates 22. Thus, the interlayer insulating film 28 is selectively disposed above the trench gates 22 in the active region. An electrode 24 is formed to cover the upper surface of the interlayer insulating film 28. The electrode 24 contacts the upper surface of the semiconductor layer 26 through the contact holes 29. The electrode 24 is formed using vapor deposition after the interlayer insulating film 28 is formed. As a result, the surface of the electrode 24 has irregularities that reflect the shape of the interlayer insulating film 28.

図3に戻る。半導体装置20の周囲のダイシングライン30には、複数の参照トレンチ32が形成されている。複数の参照トレンチ32の各々は、対応するトレンチゲート22の位置に対応して配置されている。具体的には、複数の参照トレンチ32の各々は、対応するトレンチゲート22をその長手方向(この例ではx方向)に延長したダイシングライン30の一部に配置されている。即ち、複数の参照トレンチ32の各々は、対応するトレンチゲート22に対してx方向に一致して配置されている。複数の参照トレンチ32は、半導体装置20を製造する工程のうちの複数のトレンチゲート22を形成するためのエッチング工程で同時に形成される。このため、複数の参照トレンチ32と複数のトレンチゲート22の相対的な位置関係は正確に固定されている。なお、この例では、y方向に伸びるダイシングライン30(半導体装置20に対して紙面左右に位置するダイシングライン30)にのみ参照トレンチ32が形成されているが、x方向に伸びるダイシングライン30(半導体装置20に対して紙面上下に位置するダイシングライン30)にも複数の参照トレンチ32が形成されていてもよい。x方向に伸びるダイシングライン30に設けられる参照トレンチ32も、複数のトレンチゲート22を形成するためのエッチング工程で同時に形成することにより、複数のトレンチゲート22に対する相対的な位置関係が正確に固定される。 Returning to Figure 3, a plurality of reference trenches 32 are formed in dicing lines 30 around the periphery of the semiconductor device 20. Each of the plurality of reference trenches 32 is positioned to correspond to the position of a corresponding trench gate 22. Specifically, each of the plurality of reference trenches 32 is positioned on a portion of the dicing line 30 that extends the corresponding trench gate 22 in its longitudinal direction (the x-direction in this example). In other words, each of the plurality of reference trenches 32 is positioned to coincide with the corresponding trench gate 22 in the x-direction. The plurality of reference trenches 32 are formed simultaneously during the etching process for forming the plurality of trench gates 22 in the process of manufacturing the semiconductor device 20. Therefore, the relative positional relationship between the plurality of reference trenches 32 and the plurality of trench gates 22 is accurately fixed. In this example, the reference trenches 32 are formed only in the dicing lines 30 extending in the y direction (dicing lines 30 located to the left and right of the semiconductor device 20 on the page), but multiple reference trenches 32 may also be formed in the dicing lines 30 extending in the x direction (dicing lines 30 located above and below the semiconductor device 20 on the page). The reference trenches 32 provided in the dicing lines 30 extending in the x direction are also formed simultaneously in the etching process for forming the multiple trench gates 22, thereby accurately fixing their relative positional relationship with the multiple trench gates 22.

図5に、参照トレンチ32の拡大平面図を示す。この例では、1つの参照トレンチ32は、例えば14個の分割トレンチ形成範囲34によって構成されている。14個の分割トレンチ形成範囲34の各々において、分割トレンチが形成されている場合(実線で示す)が「1」に対応し、分割トレンチが形成されていない場合(破線で示す)が「0」に対応する。このように、1つの参照トレンチ32は、14ビットを表現しており、いずれか一方の端部にあるトレンチゲート22からy方向に数えて何本目のトレンチゲート22に対応しているかの情報を記憶している。即ち、参照トレンチ32は、半導体装置20内におけるトレンチゲート22の絶対位置を表す識別情報を含んでいる。この例は、10進数で3555本目のトレンチゲート22に対応した参照トレンチ32を例示している。 Figure 5 shows an enlarged plan view of a reference trench 32. In this example, one reference trench 32 is composed of, for example, 14 split trench formation areas 34. In each of the 14 split trench formation areas 34, the presence of a split trench (shown by a solid line) corresponds to "1," and the absence of a split trench (shown by a dashed line) corresponds to "0." In this way, one reference trench 32 represents 14 bits and stores information about which trench gate 22 it corresponds to, counting in the y direction from the trench gate 22 at either end. In other words, the reference trench 32 contains identification information that represents the absolute position of the trench gate 22 within the semiconductor device 20. This example illustrates a reference trench 32 that corresponds to the 3555th trench gate 22 in decimal notation.

次に、外観検査装置10の処理装置16が実行する外観検査処理について説明する。図6に、処理装置16が実行する外観検査処理のフローチャートを示す。なお、この外観検査処理は、半導体装置20を製造する工程のうちのデバイスウエーハ2をダイシングによって分割する工程に先立って実施される。 Next, the visual inspection process performed by the processing device 16 of the visual inspection device 10 will be described. Figure 6 shows a flowchart of the visual inspection process performed by the processing device 16. Note that this visual inspection process is performed prior to the process of dividing the device wafer 2 by dicing, which is one of the processes for manufacturing the semiconductor device 20.

まず、ステップS1において、処理装置16は、画像取得装置14が撮影した複数の画像を入力する。複数の画像の各々は、1つの半導体装置20に対応した範囲の画像である。 First, in step S1, the processing device 16 inputs multiple images captured by the image acquisition device 14. Each of the multiple images is an image of a range corresponding to one semiconductor device 20.

次に、ステップS2において、処理装置16は、半導体装置20の表面における欠陥の有無を判定する。処理装置16は、例えば、検査対象の画像と欠陥が存在しない参照画像の差分を演算し、差があるときに検査対象の画像に欠陥があると判定し、差がないときに検査対象の画像に欠陥がないと判定する。差がないときは、その半導体装置20の外観検査は終了する。差があるときは、ステップS3に進む。なお、欠陥の有無は、隣り合う半導体装置20の画像の差分を演算し、差があるときに欠陥が有ると判定してもよい。 Next, in step S2, the processing device 16 determines whether or not there is a defect on the surface of the semiconductor device 20. The processing device 16, for example, calculates the difference between the image to be inspected and a reference image that does not contain any defects, and determines that the image to be inspected has a defect if there is a difference, and determines that the image to be inspected does not have a defect if there is no difference. If there is no difference, the visual inspection of that semiconductor device 20 ends. If there is a difference, the process proceeds to step S3. The presence or absence of a defect may also be determined by calculating the difference between the images of adjacent semiconductor devices 20, and determining that a defect exists if there is a difference.

次に、ステップS3において、処理装置16は、欠陥の位置情報をメモリに登録する。欠陥の位置情報は、画像内において差が認められた画素の座標情報である。 Next, in step S3, the processing device 16 registers the defect position information in memory. The defect position information is the coordinate information of the pixel in the image where a difference was found.

次に、ステップS4において、処理装置16は、メモリに登録された欠陥の位置情報に基づいて欠陥近傍の拡大画像を取得する。拡大画像は、既に取得済みの画像のうちの欠陥を含む部分を拡大することで取得してもよい。あるいは、拡大画像は、画像取得装置14に含まれる別の高倍率カメラを駆動して取得してもよい。 Next, in step S4, the processing device 16 acquires an enlarged image of the area near the defect based on the defect position information registered in memory. The enlarged image may be acquired by enlarging a portion of an already acquired image that includes the defect. Alternatively, the enlarged image may be acquired by driving a separate high-magnification camera included in the image acquisition device 14.

次に、ステップS5において、処理装置16は、拡大画像を利用して欠陥の特徴量を抽出する。このステップは、2つのステップを有している。第1のステップは、拡大画像から欠陥の画像を抽出するステップである。第2のステップは、参照トレンチ32を参照し、半導体装置20のトレンチゲート22に対する欠陥の相対位置に関する特徴量を抽出するステップである。 Next, in step S5, the processing device 16 extracts defect features using the enlarged image. This step has two steps. The first step is to extract an image of the defect from the enlarged image. The second step is to extract features related to the relative position of the defect with respect to the trench gate 22 of the semiconductor device 20, with reference to the reference trench 32.

図7を参照し、拡大画像から欠陥の画像を抽出するステップを説明する。図4を用いて説明したように、半導体装置20の電極24の表面には、トレンチゲート22を被覆する層間絶縁膜28の形状を反映した凹凸が存在する。この凹凸は、拡大画像に含まれる空間周波数成分のうちの低域の定常成分である。したがって、まず、拡大画像をフーリエ変換し、凹凸に起因した低域の定常成分と超高域のノイズ成分を帯域透過フィルタによって除去した高周波成分からなるフィルタ処理後拡大画像(図7の(A))を生成する。次に、生成したフィルタ処理後拡大画像に対して、特定画素値を閾値として2値化を行う(図7の(B))。この例では、特定画素値よりも高い画素値に該当する成分を白色で示す。これにより、フィルタ処理後拡大画像の中から欠陥と推定される成分を明瞭化することができる。次に、着目する欠陥を選択し抽出する(図7の(C))。これらのステップにより、拡大画像から欠陥の画像が抽出される。 Referring to Figure 7, the steps for extracting a defect image from an enlarged image are described. As described with reference to Figure 4, the surface of the electrode 24 of the semiconductor device 20 has irregularities that reflect the shape of the interlayer insulating film 28 covering the trench gate 22. These irregularities are low-frequency steady-state components among the spatial frequency components contained in the enlarged image. Therefore, the enlarged image is first Fourier transformed to generate a filtered enlarged image (Figure 7(A)) consisting of high-frequency components obtained by removing the low-frequency steady-state components caused by the irregularities and the ultra-high-frequency noise components using a band-pass filter. Next, the generated filtered enlarged image is binarized using a specific pixel value as a threshold (Figure 7(B)). In this example, components corresponding to pixel values higher than the specific pixel value are shown in white. This makes it possible to clearly identify components estimated to be defects in the filtered enlarged image. Next, the defect of interest is selected and extracted (Figure 7(C)). Through these steps, an image of the defect is extracted from the enlarged image.

図8を参照し、欠陥の特徴量を抽出するステップを説明する。まず、拡大画像のx方向に位置する参照トレンチ32の画像を取得し、その参照トレンチ32の画像を参照することにより、拡大画像に対応したトレンチゲート22の位置を示すトレンチゲート位置画像を生成する(図8の(A))。なお、この例では、白色部分がトレンチゲート22の位置を示す。生成されるトレンチゲート位置画像は、参照トレンチ32の画像を参照して生成されるので、拡大画像に対するトレンチゲート22の位置を正確に表すとともにエッジが鮮明な画像となる。次に、先に抽出した欠陥の画像とトレンチゲート22の位置を示す画像を重ね合わせた合成画像を生成する(図8の(B))。これにより、半導体装置20のトレンチゲート22に対する欠陥の相対位置が正確に表現された画像が得られる。なお、このような合成画像に代えて、例えば欠陥の画像の周波数成分とトレンチゲート22の位置を示す画像の周波成分から逆フーリエ変換して1つの画像を生成してもよい。 Referring to Figure 8, the steps for extracting defect features are described. First, an image of the reference trench 32 located in the x direction of the enlarged image is acquired, and by referencing the image of the reference trench 32, a trench gate position image is generated that indicates the position of the trench gate 22 corresponding to the enlarged image (Figure 8(A)). Note that in this example, the white portion indicates the position of the trench gate 22. Because the generated trench gate position image is generated by referencing the image of the reference trench 32, it accurately represents the position of the trench gate 22 relative to the enlarged image and has clear edges. Next, a composite image is generated by superimposing the image of the previously extracted defect and an image indicating the position of the trench gate 22 (Figure 8(B)). This results in an image that accurately represents the relative position of the defect with respect to the trench gate 22 of the semiconductor device 20. Note that instead of such a composite image, a single image may be generated by performing an inverse Fourier transform on the frequency components of the image of the defect and the frequency components of the image indicating the position of the trench gate 22.

処理装置16は、生成した合成画像から、半導体装置20のトレンチゲート22に対する欠陥の相対位置に関する特徴量を抽出する。例えば、処理装置16は、生成した合成画像から、トレンチゲート22の間(即ち、層間絶縁膜28のコンタクトホール29の直上)に存在する欠陥の面積のデータを抽出することができる。コンタクトホール29の直上にある欠陥は、半導体装置20のオン抵抗に強く影響を及ぼす。このため、処理装置16は、コンタクトホール29の直上に存在する欠陥の面積に基づいて、半導体装置20のオン抵抗に及ぼす影響を推定し、半導体装置20の不良品判定を行うことができる。また、処理装置16は、トレンチゲート22の識別情報(図5参照)を参照することにより、欠陥が半導体装置20内のどのトレンチゲート22の近傍に位置しているかのデータを抽出することができる。なお、これらの特徴量は一例である。処理装置16は、トレンチゲート22に対する欠陥の相対位置を正確に把握することができるので、トレンチゲート22に対する欠陥の相対位置に関する様々な特徴量を正確に抽出することができる。 The processing device 16 extracts, from the generated composite image, feature quantities related to the relative position of the defect with respect to the trench gate 22 of the semiconductor device 20. For example, the processing device 16 can extract data on the area of the defect present between the trench gates 22 (i.e., directly above the contact hole 29 in the interlayer insulating film 28) from the generated composite image. A defect directly above the contact hole 29 strongly affects the on-resistance of the semiconductor device 20. Therefore, the processing device 16 can estimate the effect on the on-resistance of the semiconductor device 20 based on the area of the defect present directly above the contact hole 29 and determine whether the semiconductor device 20 is defective. Furthermore, the processing device 16 can extract data on which trench gate 22 in the semiconductor device 20 the defect is located near by referring to the identification information of the trench gate 22 (see Figure 5). Note that these feature quantities are merely examples. Because the processing device 16 can accurately determine the relative position of the defect with respect to the trench gate 22, it can accurately extract various feature quantities related to the relative position of the defect with respect to the trench gate 22.

このように、上記の外観検査処理では、デバイスウエーハ2のダイシングライン30に形成された複数の参照トレンチ32を利用する。複数の参照トレンチ32はダイシングライン30に形成されているので、半導体装置20の電気的特性に影響を与えない。また、複数の参照トレンチ32は、複数のトレンチゲート22と同時に形成されるので、複数のトレンチゲート22に対する相対的な位置関係が正確に固定されている。このため、上記の外観検査処理では、参照トレンチ32を参照することにより、拡大画像に対応したトレンチゲート22の位置を正確に示す画像を生成することができる。この例に代えて、例えば、拡大画像に含まれる空間周波数成分のうちの低域の定常成分を抽出して電極24の表面の凹凸の形状を示す画像を生成し、その画像をトレンチゲート22の位置として扱うことが考えられる。しかしながら、このように生成される画像は、ノイズを多く含みエッジが不明瞭な画像になり易い。一方、上記の外観検査処理で生成される画像は、参照トレンチ32を参照することにより、拡大画像に対するトレンチゲート22の位置を正確に表すとともにエッジが鮮明な画像である。このため、上記の外観検査処理によると、トレンチゲート22に対する欠陥の相対位置に関する特徴量を正確に抽出することができる。この結果、上記の外観検査処理は、例えば欠陥に起因する半導体装置20の電気的特性への影響を正確に推定することができる。 As such, the above-described visual inspection process utilizes multiple reference trenches 32 formed on the dicing lines 30 of the device wafer 2. Because the multiple reference trenches 32 are formed on the dicing lines 30, they do not affect the electrical characteristics of the semiconductor device 20. Furthermore, because the multiple reference trenches 32 are formed simultaneously with the multiple trench gates 22, their relative positional relationship to the multiple trench gates 22 is accurately fixed. Therefore, by referencing the reference trenches 32, the above-described visual inspection process can generate an image that accurately indicates the position of the trench gates 22 corresponding to the enlarged image. Alternatively, for example, low-frequency steady-state components from the spatial frequency components contained in the enlarged image can be extracted to generate an image showing the uneven shape of the surface of the electrode 24, and this image can be treated as the position of the trench gates 22. However, images generated in this manner tend to contain a lot of noise and have unclear edges. On the other hand, by referencing the reference trenches 32, the image generated by the above-described visual inspection process accurately indicates the position of the trench gates 22 relative to the enlarged image and has clear edges. Therefore, the above-described visual inspection process can accurately extract features related to the relative position of the defect with respect to the trench gate 22. As a result, the above-described visual inspection process can accurately estimate, for example, the effect of the defect on the electrical characteristics of the semiconductor device 20.

上記では、半導体装置20の内部構造としてトレンチゲート22を例示した。この例に代えて、参照トレンチ32又は同様の役割を果たす参照マークは、半導体装置20の他の内部構造(例えば、ソース領域など)に対応して形成されていてもよい。 In the above, the trench gate 22 is shown as an example of an internal structure of the semiconductor device 20. Alternatively, the reference trench 32 or a reference mark that performs a similar function may be formed corresponding to another internal structure of the semiconductor device 20 (e.g., a source region, etc.).

上記では、拡大画像から欠陥の画像を抽出するときに、ノイズ成分を周波数フィルタの技術を利用して除去していた。この例に代えて、他のアルゴリズム(例えば、ニューラルネットワーク等の機械学習モデル)を利用してノイズ成分を除去してもよい。 In the above example, when extracting an image of a defect from a magnified image, noise components were removed using frequency filtering techniques. Alternatively, other algorithms (e.g., machine learning models such as neural networks) may be used to remove noise components.

以上、本明細書が開示する技術の実施例について詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成するものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。 The above provides a detailed description of examples of the technology disclosed in this specification, but these are merely examples and do not limit the scope of the claims. The technology described in the claims includes various modifications and variations of the specific examples exemplified above. The technical elements described in this specification or drawings demonstrate technical utility either alone or in various combinations, and are not limited to the combinations set forth in the claims at the time of filing. Furthermore, the technology exemplified in this specification or drawings simultaneously achieves multiple objectives, and achieving any one of those objectives is itself technically useful.

1:外観検査装置、 2:デバイスウエーハ、 10:外観検査装置、 12:ステージ、 14:画像取得装置、 16:処理装置、 20:半導体装置、 22:トレンチゲート、 24:電極、 26:半導体層、 28:層間絶縁膜、 29:コンタクトホール、 30:ダイシングライン、 32:参照トレンチ、 34:分割トレンチ形成範囲 1: Visual inspection device, 2: Device wafer, 10: Visual inspection device, 12: Stage, 14: Image acquisition device, 16: Processing device, 20: Semiconductor device, 22: Trench gate, 24: Electrode, 26: Semiconductor layer, 28: Interlayer insulating film, 29: Contact hole, 30: Dicing line, 32: Reference trench, 34: Dividing trench formation area

Claims (6)

一方の主面を電極が被覆している半導体装置の製造方法であって、
スクライブラインに前記半導体装置の内部構造の位置に対応した参照マークを形成する形成工程と、
前記半導体装置の前記電極の画像を取得する取得工程と、
前記画像内に存在する欠陥の特徴量を抽出する抽出工程と、を備えており、
前記抽出工程では、前記参照マークに基づいて前記半導体装置の前記内部構造に対する前記欠陥の相対位置に関する前記特徴量が抽出される、半導体装置の製造方法。
A method for manufacturing a semiconductor device having one main surface covered with an electrode, comprising:
a forming step of forming a reference mark in a scribe line corresponding to a position of an internal structure of the semiconductor device;
acquiring an image of the electrode of the semiconductor device;
an extraction step of extracting a feature amount of a defect present in the image,
In the extracting step, the feature amount relating to the relative position of the defect with respect to the internal structure of the semiconductor device is extracted based on the reference mark.
前記参照マークは、前記半導体装置に設けられている複数のトレンチゲートの位置に対応した参照トレンチである、請求項1に記載の半導体装置の製造方法。 The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the reference mark is a reference trench corresponding to the positions of multiple trench gates provided in the semiconductor device. 前記参照トレンチは、前記半導体装置内における前記トレンチゲートの絶対位置を表す識別情報を含んでいる、請求項2に記載の半導体装置の製造方法。 The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 2, wherein the reference trench includes identification information representing the absolute position of the trench gate within the semiconductor device. 一方の主面を電極が被覆している半導体装置の外観を検査するための外観検査装置であって、
前記半導体装置の前記電極の画像を取得する画像取得装置と、
前記画像内に存在する欠陥の特徴量を抽出する処理装置と、を備えており、
前記半導体装置のスクライブラインには、前記半導体装置の内部構造の位置に対応した参照マークが形成されており、
前記処理装置は、前記参照マークに基づいて前記半導体装置の前記内部構造に対する前記欠陥の相対位置に関する前記特徴量を抽出する処理、を実行するように構成されている、外観検査装置。
A visual inspection apparatus for inspecting the visual appearance of a semiconductor device having one main surface covered with an electrode,
an image acquisition device for acquiring an image of the electrode of the semiconductor device;
a processing device that extracts feature quantities of defects present in the image,
a reference mark corresponding to a position of an internal structure of the semiconductor device is formed on a scribe line of the semiconductor device;
The visual inspection apparatus, wherein the processing device is configured to execute a process of extracting the feature amount relating to a relative position of the defect with respect to the internal structure of the semiconductor device based on the reference mark.
前記参照マークは、前記半導体装置に設けられている複数のトレンチゲートの位置に対応した参照トレンチである、請求項4に記載の外観検査装置。 The visual inspection device of claim 4, wherein the reference mark is a reference trench corresponding to the positions of multiple trench gates provided in the semiconductor device. 前記参照トレンチは、前記半導体装置内における前記トレンチゲートの絶対位置を表す識別情報を含んでいる、請求項5に記載の外観検査装置。 The visual inspection device of claim 5, wherein the reference trench includes identification information representing the absolute position of the trench gate within the semiconductor device.
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