JP2000100881A - 評価テスト用チップ - Google Patents

評価テスト用チップ

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JP2000100881A
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Tatsuya Inomata
辰也 猪俣
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  • Testing Or Measuring Of Semiconductors Or The Like (AREA)
  • Testing Of Short-Circuits, Discontinuities, Leakage, Or Incorrect Line Connections (AREA)
  • Testing Electric Properties And Detecting Electric Faults (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 半導体製造装置の性能評価に際して不良検出
が確実に行え、装置性能の評価も確実かつ容易に行える
ようにした評価テスト用チップを提供する。 【解決手段】 P形のシリコン基板12と、このシリコ
ン基板12の片面に酸化シリコン膜13を介して設けら
れかつ所定ピッチで配列されたパッド14a,14b
と、一方のパッド14aに対応してシリコン基板12の
上部に設けられたP+ 形領域15aと、他方のパッド1
4bに対応してシリコン基板12の上部に設けられたを
+ 形領域15bと、パッド14a,14bと対応する
+ 形領域15a、N+ 形領域15bとを接続する配線
17a,17bを備えるようにし、例えばワイヤボンダ
の性能の評価に際しては、フレームに搭載してからワイ
ヤボンディングを行い、パッド14a,14b間に電位
差を加えてシリコン基板12とN+ 形領域15bの接合
部分に形成されたダイオードを流れる電流値等を測定し
て不良検出を行う。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えばワイヤボン
ダ等の半導体製造装置の評価に用いる評価テスト用チッ
プに関する。
【0002】
【従来の技術】従来、半導体製造装置の装置性能を評価
する場合、例えばワイヤボンダでは、フレームに実際の
半導体チップをダイボンディングしたものを使い、半導
体チップとフレームのそれぞれの対応する所定部位とを
ワイヤで結合し、このワイヤ結合がなされた状態の半導
体チップをテスト装置にかけ、電気的に特性解析等を行
うようにしてワイヤボンダの装置性能の評価、例えばワ
イヤボンディングを行った際のショート、オープン、エ
ッジタッチ、クラック等の特有の不良発生について評価
を行っていた。
【0003】しかし、テスト装置で特性解析した結果が
不良であっても、その不良が半導体チップそのものの故
障によるものなのか、あるいはワイヤボンディングによ
るダメージに起因するものなのか判断することができ
ず、装置性能の評価を行うことが非常に困難なものとな
っていた。また、ワイヤボンダにかける半導体チップの
種類によりパッドサイズやパッドピッチが異なるため、
これらを変更して装置性能の評価をしようとすると、半
導体チップが変わるごとに解析データが変わって安定せ
ず、装置性能の評価がやり難いものとなっていた。
【0004】このため、評価テスト用チップを作り、こ
の評価テスト用チップを使用して装置性能の評価を行う
ことが考えられる。こうした評価のやり方について、第
1の比較技術、第2の比較技術として、以下にそれぞれ
の平面図を図4及び図5に示して説明する。
【0005】先ず、第1の比較技術を図4により説明す
る。図4に示す評価テスト用チップ1は、酸化シリコン
の絶縁膜が形成された半導体シリコン基板2の表面の所
定位置に、アルミニウムを蒸着しパターニングして形成
した所定ピッチ、所定数のパッド3を備えている。そし
てワイヤボンダの装置性能の評価に際しては、評価テス
ト用チップ1を図示しないフレームにダイボンディング
し、これを図示しないワイヤボンダにかけて評価テスト
用チップ1のパッド3とフレームの対応する部位とを図
示しないワイヤで結合する。さらに、このワイヤ結合が
なされた状態の評価テスト用チップ1を図示しないテス
ト装置にかけ、ショート、オープン、エッジタッチ、ク
ラック等の不良発生の有無をチェックすることによって
ワイヤボンダの装置性能の評価を行う。
【0006】しかし、このように構成した評価テスト用
チップ1では、ショートやパッド間の微少なリークなど
の不良については検出が可能であるが、オープン不良に
ついては、これを評価することができない。
【0007】次に、第2の比較技術を図5により説明す
る。図5に示す評価テスト用チップ4は、酸化シリコン
の絶縁膜が形成された半導体シリコン基板2の表面の所
定位置に、アルミニウムを蒸着しパターニングして形成
した所定ピッチ、所定数のパッド3を備えていると共
に、隣接するパッド3が抵抗5によって接続されてい
る。そしてワイヤボンダの装置性能の評価に際しては、
評価テスト用チップ4を同じくフレームにダイボンディ
ングし、これをワイヤボンダにかけて評価テスト用チッ
プ4のパッド3とフレームの対応する部位とをワイヤで
結合する。さらに、このワイヤ結合がなされた評価テス
ト用チップ4を同様にテスト装置にかけ、ショート、オ
ープン、エッジタッチ、クラック等の不良発生の有無を
チェックすることによってワイヤボンダの装置性能の評
価を行う。
【0008】しかし、このように構成した評価テスト用
チップ4では、オープン不良については検出が可能であ
るが、逆にショートやパッド間の微少なリークなどの不
良については検出できず、これを評価することができな
い。
【0009】また、上記の第1の比較技術や第2の比較
技術では、エッジタッチやパッド下のクラックなどが発
生した場合、こうした不良発生を検出することができな
い。なお、エッジタッチは、ワイヤが垂れ下がって評価
テスト用チップ1,4のエッジに接触する不良であり、
パッド下のクラックは、ワイヤボンダのキャピラリでパ
ッド3を強く叩き過ぎて基板表面の酸化シリコンの絶縁
膜にひび割れを作ってしまう不良である。
【0010】このように、例えばワイヤボンダ等の半導
体製造装置の装置性能を評価する場合、実際の半導体チ
ップを使用したのでは不良が生じた時にそれが半導体チ
ップに起因するものなのか、装置に起因するものなのか
の判別がし難く、また第1の比較技術、あるいは第2の
比較技術に示したような評価テスト用チップ1,4で
は、不良内容によっては不良検出が行えない。このた
め、不良検出が確実に行え、また装置性能の評価を確実
かつ容易に行うことができるよう構成した評価テスト用
チップの実現が要望されていた。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】上記のような状況に鑑
みて本発明はなされたもので、半導体製造装置の性能評
価に際し、不良検出が確実に行え、また装置性能の評価
も確実かつ容易に行えるようにした評価テスト用チップ
を提供することを目的とする。
【0012】
【課題を解決するための手段】本発明の評価テスト用チ
ップは、一導電形の半導体基板と、この半導体基板の一
主面に絶縁膜を介して設けられかつ所定ピッチで配列さ
れた第1のパッド及び第2のパッドと、第1のパッドに
対応して半導体基板の上部に設けられた該半導体基板よ
り高い不純物濃度を有する一導電形の第1の領域と、第
2のパッドに対応して半導体基板の上部に設けられた複
数の高不純物濃度を有する逆導電形の第2の領域と、第
1のパッド及び第2のパッドと第1の領域及び第2の領
域の対応するもの同士を接続する配線とを具備してなる
ことを特徴とするものであり、さらに、半導体基板の一
主面に、絶縁膜を介して第1のパッド及び第2のパッド
より小ピッチに配列されると共に、対応する第1の領域
及び第2の領域に導通するよう設けられたパッドを備え
ていることを特徴とするものであり、さらに、半導体基
板の一主面に、絶縁膜を介して第1のパッド及び第2の
パッドより小サイズに形成されると共に、対応する第1
の領域及び第2の領域に導通するよう設けられたパッド
を備えていることを特徴とするものである。
【0013】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照して説明する。
【0014】先ず第1の実施形態を図1及び図2により
説明する。図1は平面図であり、図2は模式的に示す要
部の断面図である。
【0015】図1及び図2において、評価テスト用チッ
プ11は、P形のシリコン基板12の上表面に酸化シリ
コン膜13を成層してなる所定の形状、例えば図示しな
いがワイヤボンダ等の半導体製造装置にかける半導体チ
ップと同形状に形成したものとなっている。また酸化シ
リコン膜13の表面には、半導体チップに設けられたパ
ッドと同位置となる所定位置に、アルミニウムで形成し
た所定ピッチ、所定数のパッド14a,14bを備えて
いる。
【0016】さらに、酸化シリコン膜13には、各パッ
ド14a,14bの近傍にそれぞれに対応して開口部分
が形成されており、これら開口部分が形成されたシリコ
ン基板12の上部には、パッド14aに対応する開口部
分についてはP+ 形領域15aが設けられており、また
パッド14bに対応する開口部分についてはN+ 形領域
15bが設けられている。これによりシリコン基板12
のP形の領域とN+ 形領域15bとの接合部分にダイオ
ード16が形成される。そして各パッド14a,14b
と、それぞれに対応するP+ 形領域15a、N+ 形領域
15bとはアルミニウムで形成した配線17a,17b
によって接続されている。
【0017】また、上記構成の評価テスト用チップ11
は、次のようにして製造される。すなわち、P形のシリ
コン基板12の上表面に酸化シリコン膜13を、例えば
高温の熱酸化雰囲気にさらして酸化させて形成した後、
酸化シリコン膜13のP+ 形領域15aとN+ 形領域1
5bを形成する部分を、それぞれフォトリソグラフィ工
程を経て開口し、さらに開口された部分を介してシリコ
ン基板12の上部にほう素あるいはリンを熱拡散してP
+ 形領域15aとN+ 形領域15bを形成する。その
後、P+ 形領域15aやN+ 形領域15b等が形成され
ているシリコン基板12の上面にアルミニウムを蒸着
し、さらに蒸着されたアルミニウムを所定形状を有する
ようにパターニングしてパッド14a,14bと配線1
7a,17bを形成する。
【0018】また、上記のように構成された評価テスト
用チップ11での半導体製造装置の性能の評価は、図示
しないが次のように行われる。例えばワイヤボンダの装
置性能の評価は、評価テスト用チップ11を先ずフレー
ムのアイランドにダイボンディングし、評価テスト用チ
ップ11が搭載されたフレームをワイヤボンダにかけ
る。ワイヤボンダで通常の半導体チップが搭載されたフ
レームにおけると同様に、評価テスト用チップ11のパ
ッド14a,14bと、これらに対応するフレームの部
位とを図示しないワイヤで結合する。
【0019】そして、評価テスト用チップ11が搭載さ
れワイヤ結合がなされたフレームを同様にテスト装置に
かけ、ショート、オープン、エッジタッチ、クラック等
の不良発生の有無をチェックする。オープンの有無のチ
ェックに際しては、フレームの対応端子を通じてパッド
14aとパッド14bの間に電位差を加え、P形の領域
とN+ 形領域15bとの接合部分に形成されたダイオー
ド16の順方向特性であるVf特性を測定することで行
う。測定の結果、ダイオード16の正常なVf特性を得
ることができないと、ワイヤ結合がオープン状態である
ことが判明する。
【0020】またパッド14b間のショートやリーク
は、隣り合うパッド14bにダイオード16の逆耐圧以
下の電位差を加えた時の電流値を測定することで検出す
る。電流が流れればパッド14b間にショート、リーク
があることが判明する。さらに、パッド下のクラックや
エッジタッチ等の検出は、P+ 形領域15aが接続され
たパッド14aと、N+ 形領域15bが接続されたパッ
ド14bの間にダイオード16の逆耐圧以下の逆方向電
圧を加え、この時の電流値を測定することにより検出す
る。そしてパッド14aとパッド14bの間に逆方向電
流が流れれば、クラックやエッジタッチ等があることが
判明する。
【0021】このように、ワイヤボンダの装置性能が、
上記構成の評価テスト用チップ11を用いてワイヤボン
ディング加工を行い、その結果をチェックすることによ
って不良の有無を確実かつ容易に把握し、評価すること
ができる。
【0022】次に第2の実施形態を図3により説明す
る。図3は平面図である。なお、本実施形態はパッドの
設け方以外は第1の実施形態と同じであるため、第1の
実施形態と同一部位には同符号を付して説明を省略し、
異なる部分について以下説明する。
【0023】図3において、評価テスト用チップ21
は、P形のシリコン基板12の上表面に酸化シリコン膜
13を成層してなる所定の形状、例えば図示しないがワ
イヤボンダ等の半導体製造装置にかける半導体チップと
同形状に形成したものとなっている。また酸化シリコン
膜13の表面には、半導体チップに設けられたパッドと
同位置となる所定位置に、アルミニウムで形成した所定
ピッチ、所定数の外側のパッド14a,14bと、それ
よりも内方側の位置にパッド14a,14bより小さい
形状、小さいピッチで所定数の中間部分のパッド22
a,22bが設けられており、さらにパッド22a,2
2bの内方側にもパッド22a,22bより小さい形
状、小さいピッチで所定数の内側のパッド23a,23
bが設けられている。
【0024】さらに、パッド22a,22bとパッド1
4a,14bとは対応するもの同士がアルミニウムで形
成した配線24a,24bによって接続されており、ま
たさらに、パッド23a,23bとパッド22a,22
bとは対応するもの同士がアルミニウムで形成した配線
25a,25bによって接続されている。これによりパ
ッド22aとパッド23aはP+ 形領域15aに導通
し、パッド22bとパッド23bはN+ 形領域15bに
導通している。
【0025】そして、上記構成の評価テスト用チップ2
1の製造工程は、シリコン基板12の上面の酸化シリコ
ン膜13上に蒸着されたアルミニウムをパターニングし
て、パッド14a,14b,22a,22b,23a,
23bと配線17a,17b,24a,24b,25
a,25bを形成する際に用いる図示しないパターン
が、第1の実施形態と異なるだけで、他については第1
の実施形態の製造工程と同様の製造工程となっている。
【0026】また、上記のように構成された評価テスト
用チップ21での半導体製造装置の性能の評価は、図示
しないが次のように行われる。例えばワイヤボンダの装
置性能の評価は、評価テスト用チップ21を先ずフレー
ムのアイランドにダイボンディングし、評価テスト用チ
ップ21が搭載されたフレームをワイヤボンダにかけ
る。ワイヤボンダでは評価テスト用チップ21の外側の
パッド14a,14b、中間部分のパッド22a,22
b、内側のパッド23a,23bのうちの、例えばをワ
イヤボンダでボンディングするフレームに搭載された半
導体チップと同位置に並ぶパッド14a,14bと、こ
れらに対応するフレームの部位とを図示しないワイヤで
結合する。
【0027】そして、評価テスト用チップ21が搭載さ
れワイヤ結合がなされたフレームを同様にテスト装置に
かけ、第1の実施形態と同様にしてショート、オープ
ン、エッジタッチ、クラック等の不良発生の有無をチェ
ックすることで、不良内容を確実かつ容易に把握でき、
装置性能を評価することができる。さらに、中間部分の
パッド22a,22bや内側のパッド23a,23bを
使いワイヤボンダでそれぞれワイヤボンディングを行
い、同じように不良発生の有無をチェックすることによ
り、パッドサイズ、パッドピッチのより小さいものに対
し、当該のワイヤボンダがどこまで対応できるものなの
かを知ることができ、ボンディング限界性能試験を行う
ことができる。
【0028】なお、上記の各実施形態ではP形のシリコ
ン基板12を用いたが、これはN形のシリコン基板でも
よく、N形のシリコン基板とした場合はP+ 形領域15
aをN+ 形領域とし、N+ 形領域15bをP+ 形領域と
することによって同様の作用、効果が得られる。
【0029】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば半導体製造装置の性能評価に際して不良検出が
確実に行えると共に、装置性能の評価も確実かつ容易に
行える等の効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施形態を示す平面図である。
【図2】本発明の第1の実施形態の要部を模式的に示す
断面図である。
【図3】本発明の第2の実施形態を示す平面図である。
【図4】第1の比較技術を示す平面図である。
【図5】第2の比較技術を示す平面図である。
【符号の説明】
12…シリコン基板 13…酸化シリコン膜 14a,14b,22a,22b,23a,23b…パ
ッド 15a…P+ 形領域 15b…N+ 形領域 17a,17b,24a,24b,25a,25b…配

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 一導電形の半導体基板と、この半導体基
    板の一主面に絶縁膜を介して設けられかつ所定ピッチで
    配列された第1のパッド及び第2のパッドと、前記第1
    のパッドに対応して前記半導体基板の上部に設けられた
    該半導体基板より高い不純物濃度を有する一導電形の第
    1の領域と、前記第2のパッドに対応して前記半導体基
    板の上部に設けられた複数の高不純物濃度を有する逆導
    電形の第2の領域と、前記第1のパッド及び第2のパッ
    ドと前記第1の領域及び第2の領域の対応するもの同士
    を接続する配線とを具備してなることを特徴とする評価
    テスト用チップ。
  2. 【請求項2】 半導体基板の一主面に、絶縁膜を介して
    第1のパッド及び第2のパッドより小ピッチに配列され
    ると共に、対応する前記第1の領域及び第2の領域に導
    通するよう設けられたパッドを備えていることを特徴と
    する請求項1記載の評価テスト用チップ。
  3. 【請求項3】 半導体基板の一主面に、絶縁膜を介して
    第1のパッド及び第2のパッドより小サイズに形成され
    ると共に、対応する前記第1の領域及び第2の領域に導
    通するよう設けられたパッドを備えていることを特徴と
    する請求項1記載の評価テスト用チップ。
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20040420