专利名称：元件基板、检查方法及半导体装置制造方法
技术领域：
本发明涉及元件基板、检查方法以及使用该检查方法的半导体装置制造方法。
背景技术：
近年来，用于无线地发送/接收数据的半导体装置(称为无线芯片、RFID标签等) 的发展有所进步。通常，对于制造LSI芯片的情形，用于评价特性的元件或电路形成于用于形成该 LSI芯片的基板上，其中该元件或电路称为TEG(测试基本组)。通过评价该TEG，可以测试 LSI芯片的制造工艺或用于设计LSI的参数。无线芯片也由LSI芯片形成，且TEG提供于用于形成LSI芯片的基板上，从而测试制造工艺等。此外，在半导体装置的检查工艺中，建议了一种无接触检查工艺(见专利文献I)。[专利文献I]日本专利公报No.2003-3181
发明内容
尽管形成于硅晶片上的LSI芯片已知在目前作为用于形成无线芯片的LSI芯片， 提供于柔性基板上的芯片(下文中称为柔性芯片)的发展已经有所进步。柔性芯片由于非常薄且是柔性的，因此可以用于各种应用。通常将称为探针器(prober)的引脚接触其上形成有TEG的基板来测量电学特性， 由此评价该芯片。然而，难以通过接触引脚来自动地测量柔性芯片，因为存在损伤薄半导体层的高风险。因此，为了通过接触来测量，要求手动地将引脚精确地与芯片接触或者使用各向异性导电膜，这要耗费大量的时间和精力。因此，难以高效地且高可靠度地测量柔性芯片。此外，TEG遭受通过电极焊盘(pad)而静电击穿的危险。这种问题是由于暴露电极导致的。因此，为了改善TEG评价的可靠性而言，包含尽可能少的电极焊盘或不包含电极焊盘的TEG以及用于评价这种TEG的方法是有效的。因此，本发明提供了一种TEG，通过使用无线技术其能够评价半导体元件的特性而尽可能不接触电极或根本不接触电极，并且提供了其上形成有该TEG的元件基板及其测量方法。在本发明中采用了下述手段来解决这些问题。本发明提供了一种设有测试基本组(TEG)的元件基板，该TEG包括其中天线线圈和半导体元件串联连接的闭环电路，其中其上形成有该闭环电路的区域的表面覆盖有绝缘膜。可以使用该元件基板来评价半导体元件的特性。
本发明的另一个模式提供了一种设有TEG的柔性元件基板，其中该TEG包括其中天线线圈和半导体元件串联连接的闭环电路。使用该柔性元件基板可以评价半导体元件的特性。本发明的另一个模式提供了一种设有TEG的元件基板，该TEG包括其中天线线圈、 电容器和半导体元件串联连接的闭环电路，其中其上形成有该闭环电路的区域的表面覆盖有绝缘膜。可以使用该元件基板来评价半导体元件的特性。本发明的另一个模式提供了一种设有TEG的柔性元件基板，其中该TEG包括其中天线线圈、电容器和半导体元件串联连接的闭环电路。使用该柔性元件基板可以评价半导体元件的特性。本发明的另一个模式提供了一种设有TEG的元件基板，该TEG包括天线线圈、电源电路、环形振荡器和晶体管，其中该电源电路将电源电压提供给环形振荡器，该天线线圈连接到以该环形振荡器的振荡频率在其中进行负载调制的电路，且其上形成有该电源电路、 环形振荡器和晶体管的区域的表面覆盖有绝缘膜。可以使用该元件基板来评价半导体元件的特性。本发明的另一个模式提供了一种设有TEG的柔性元件基板，该TEG包括天线线圈、 电源电路、环形振荡器和晶体管，其中该电源电路将电源电压提供给环形振荡器，且该天线线圈连接到以该环形振荡器的振荡频率在其中进行负载调制的电路。使用该柔性元件基板可以评价半导体元件的特性。本发明的另一个模式提供了一种设有TEG的元件基板，该TEG包括天线线圈、环形振荡器、晶体管和用于提供电源电压至该环形振荡器的电极焊盘，其中该天线线圈连接到以该环形振荡器的振荡频率在其中进行负载调制的电路，且其中提供该电源电路、环形振荡器和晶体管的区域的表面由该电极焊盘或绝缘膜形成。可以使用该元件基板来评价半导体元件的特性。本发明的另一个模式提供了一种设有TEG的柔性元件基板，该TEG包括天线线圈、 环形振荡器、晶体管和用于提供电源电压至该环形振荡器的电极焊盘，其中该天线线圈连接到以该环形振荡器的振荡频率在其中进行负载调制的电路。使用该柔性元件基板可以评价半导体元件的特性。根据本发明的检查方法，通过施加电磁波到任意前述元件基板并测量该元件基板所吸收的功率来评价半导体元件的特性。根据本发明，通过使用能够从天线释放可控电磁波的测量装置来施加该电磁波。根据本发明的检查方法，由磁场探针器测量元件基板吸收的功率。通过使用本发明的检查方法，可以以无接触方式评价设于元件基板上的半导体元件的静态特性或动态特性。根据本发明的半导体装置制造方法，在非柔性基板上形成包括第一半导体层的 TEG和包括第二半导体层的薄膜晶体管；以接触方式检查该TEG ;剥离该非柔性基板；将该TEG和薄膜晶体管转移到柔性基板上；通过以无接触方式检查转移到该柔性基板上的该 TEG来评价该薄膜晶体管的特性；以及切割具有可接受的薄膜晶体管特性的基板。在本发明的另一种半导体装置制造方法中，在非柔性基板上形成包括第一半导体层的TEG和包括第二半导体层的薄膜晶体管；以接触方式检查该TEG ;剥离该非柔性基板；将该TEG和薄膜晶体管转移到柔性基板上；通过以无接触方式检查转移到该柔性基板上的该TEG来评价该薄膜晶体管的特性；切割具有可接受的薄膜晶体管特性的基板；以及检查该切割的基板上的薄膜晶体管。根据本发明的半导体装置的制造方法，以接触方式进行检查来评价TEG的电压-电流特性；通过以无接触方式检查转移到柔性基板上的TEG来评价薄膜晶体管的特性；以及切割具有可接受的薄膜晶体管电压-电流特性的基板。通过本发明，即使在难以通过将引脚接触电极焊盘来实施测量的情形下，仍可以高效地且高可靠度地评价元件特性。此外，通过尽可能缩小电极的暴露表面的面积，可以抑制评价元件的静电击穿，由此可以高可靠度地评价元件特性。因此，可以高效地检查制造工艺或用于设计的参数。
图I为本发明的元件基板和测量装置的方框图。图2为示出本发明的评价半导体元件的原理的电路图。图3为示出本发明的半导体元件的特性评价方法的曲线图。图4为形成于本发明元件基板上的电路图。图5A至5C为分别示出本发明的半导体元件评价方法的曲线图。图6为形成于本发明元件基板上的电路图。图7A和7B为分别示出本发明的半导体元件评价方法的曲线图。图8A和SB为形成于本发明元件基板上的电路图。图9为形成于本发明元件基板上的电源电路的电路图。图10为形成于本发明元件基板上的电源电路的电路图。图11为形成于本发明元件基板上的电源电路的特性曲线。图12为形成于本发明元件基板上的电路图。图13为形成于本发明元件基板上的电路图。图14为使用频谱分析器测量的模型图。图15示出使用示波器测量环形振荡器的振荡频率的结果。图16示出使用频谱分析器测量环形振荡器的振荡频率的结果。图17A至17D为分别示出使用本发明评价方法的半导体装置制造方法的视图。
具体实施例方式尽管将通过实施方式和实施例参考附图来全面地描述本发明，但是应该理解，各种变化和修改对于本领域技术人员而言是显而易见的。因此，除非这些变化和修改背离本发明的范围，否则应视为为本发明的范围所涵盖。此外，本发明的配置中的相同部分在不同图示中使用相同的参考数字表示。实施方式I参考图I描述本发明的包括TEG的元件基板以及使用该元件基板的半导体元件的特性的测量方法。本发明的元件基板107具有TEG，该TEG是天线线圈105和半导体元件106串联连接的配置，即，闭环电路。由TEG评价的薄膜晶体管提供于该元件基板上。由该薄膜晶体管形成例如无线芯片的半导体装置。该薄膜晶体管和TEG具有相似的配置，且例如，分别具有形成于基膜上的半导体层。TEG和薄膜晶体管的半导体层以相同工艺同时形成。此外，该薄膜晶体管和TEG 均包含设为覆盖半导体层的栅极绝缘膜、设于半导体层上且栅极绝缘膜夹置其间的栅电极、设为覆盖栅电极和半导体层的绝缘膜、形成于绝缘膜开口部分并连接到半导体层内杂质区域的布线、以及设于该布线上的保护膜等。该保护膜优选由包含氮的绝缘膜形成，且设于整个元件基板107上以防止例如碱金属的杂质元素进入半导体层。该保护膜覆盖布线等；因此难以以接触方式进行检查。对于形成无线芯片(即无接触芯片)作为半导体装置的示例的情形，天线线圈安装在芯片上，具体而言，天线线圈连接到连接至杂质区域的布线。因此，天线线圈和布线可以同时形成。无需说，天线线圈可以与栅电极同时形成。然而在这种情况下，天线线圈需要借助导电层通过接触孔连接到布线。此外存在接触芯片形成为半导体装置的示例的情形。这种情况下，用于连接到天线线圈的布线可以暴露。由于TEG具有天线线圈105和半导体元件106串联连接的配置，该天线线圈安装在TEG上。天线线圈可以与布线或栅电极同时形成。该天线线圈可以由例如铜(Cu)、银(Ag) 或金(Au)的导电金属，或者例如氧化铟锡(ITO)或包含氧化硅的氧化铟锡(ISO)的透光材料形成。此外，天线线圈可以通过印刷、以喷墨为代表的小滴释放(droplet discharge)方法、溅射、气相沉积方法等形成。这种天线线圈安装在TEG上，由此可以以无接触方式检查该 TEG。测量装置104包括无线电波接口 102、天线线圈103、控制电路101等，且可以按预定频率和功率辐射电磁波。当电磁波从测量装置104辐射时，通过电磁感应在元件基板107上至少包含在TEG 中的天线线圈的两端产生感应电动势。随后，电流依据元件特性流到包含在TEG内的半导体元件106中，这意味着形成设于元件基板107上的半导体元件106的薄膜晶体管和布线根据半导体元件106的特性吸收功率。随后，通过测量由测量装置104吸收的功率量，可以获得有关半导体元件106的特性的数据。由于半导体元件106的特性和薄膜晶体管的特性之间存在关联，因此可以评价和检查由形成半导体装置的该薄膜晶体管形成的电路的特性。参考图2描述图I所示的测量系统的模型电路。如图2所示，测量装置104包括谐振电路，在该谐振电路中，具有电容C1的电容器和具有电感L1及寄生电阻R1的线圈串联连接。此外，电流I1和电压V施加于该谐振电路。 另一方面，元件基板107上的包含在TEG内的半导体元件106具有阻抗Z2,并包括看上去具有电感L2和寄生电阻R2的天线线圈。注意，本发明的TEG未设有谐振电路。此外，测量装置104的天线线圈和TEG的天线线圈具有互感M。由从测量装置104辐射的电磁波在该天线线圈内产生感应电动势U2,且电流i2流过该天线线圈。图2模拟的电路中施加到测量装置104的谐振电路的电压V在谐振条件(C1L1 2 =D下由公式I表示。
权利要求
1.一种半导体装置的制造方法，包括在第一基板上形成包括第一半导体层的测试基本组和包括第二半导体层的薄膜晶体管；以接触方式检查所述测试基本组；从所述第一基板剥离所述测试基本组和所述薄膜晶体管；将所述测试基本组和所述薄膜晶体管转移到第二基板上；通过以无接触方式检查转移到所述第二基板上的所述测试基本组来评价所述薄膜晶体管的特性；以及切割所述第二基板。
2.—种半导体装置的制造方法，包括在第一基板上形成包括第一半导体层的测试基本组和包括第二半导体层的薄膜晶体管；以接触方式检查所述测试基本组；从所述第一基板剥离所述测试基本组和所述薄膜晶体管；将所述测试基本组和所述薄膜晶体管转移到第二基板上；通过以无接触方式检查转移到所述第二基板上的所述测试基本组来评价所述薄膜晶体管的特性；切割所述第二基板；以及检查所述切割的第二基板上的所述薄膜晶体管。
3.如权利要求I至2的任意一项所述的半导体装置的制造方法，还包括通过所述接触检查获得所述测试基本组的电压-电流特性。
4.如权利要求I至2的任意一项所述的半导体装置的制造方法，其中所述第一半导体层和所述第二半导体层以相同工艺形成于所述第一基板上。
5.如权利要求I至2的任意一项所述的半导体装置的制造方法，其中所述切割的第二基板上的所述薄膜晶体管的特性在可接受范围之内。
全文摘要
本发明提供了一种包括半导体层的基板，其中可以高可靠度评价元件的特性，以及其评价方法。本发明的包括半导体层的基板具有其中天线线圈和半导体元件串联连接的闭环电路，且其上形成有该电路的区域的表面覆盖有绝缘膜。通过使用这种电路，可以实施无接触检查。此外，环形振荡器可以替代该闭环电路。
文档编号G01R31/28GK102590729SQ20111043728
公开日2012年7月18日 申请日期2006年3月2日 优先权日2005年3月7日
发明者加藤清, 早川昌彦, 泉小波, 镰田康一郎 申请人:株式会社半导体能源研究所