JP2000243800A - 配線のエレクトロマイグレーション耐性評価方法 - Google Patents
配線のエレクトロマイグレーション耐性評価方法Info
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- JP2000243800A JP2000243800A JP11038842A JP3884299A JP2000243800A JP 2000243800 A JP2000243800 A JP 2000243800A JP 11038842 A JP11038842 A JP 11038842A JP 3884299 A JP3884299 A JP 3884299A JP 2000243800 A JP2000243800 A JP 2000243800A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 同一線幅を有する配線のエレクトロマイグレ
ーション耐性を簡単な方法で評価すること。 【解決手段】 同一線幅で同一厚さの配線の両端に配線
パッドを備えつけると共に、その両端以外の配線領域に
電気的に接続される１個以上の配線パッドを付設する第
１工程と、配線の両端の配線パッド間にテスト電流を流
し所定の配線抵抗上昇率と成る迄継続して両端のパッド
間の配線抵抗を測定する第２工程と、隣接する各組の配
線パッド間の抵抗を測定する第３工程と、どの組の配線
パッド間において抵抗値がどの程度変化したかを特定す
る第４工程とからなる。
ーション耐性を簡単な方法で評価すること。 【解決手段】 同一線幅で同一厚さの配線の両端に配線
パッドを備えつけると共に、その両端以外の配線領域に
電気的に接続される１個以上の配線パッドを付設する第
１工程と、配線の両端の配線パッド間にテスト電流を流
し所定の配線抵抗上昇率と成る迄継続して両端のパッド
間の配線抵抗を測定する第２工程と、隣接する各組の配
線パッド間の抵抗を測定する第３工程と、どの組の配線
パッド間において抵抗値がどの程度変化したかを特定す
る第４工程とからなる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、配線のエレクト
ロマイグレーションに対する耐性を評価する方法に関す
るものである。エレクトロマイグレーションとは、配線
に電流を流すことによって、金属原子が輸送される現象
であり、金属原子が移動した後にはボイドが発生し断線
に至るなどの障害が発生する。
ロマイグレーションに対する耐性を評価する方法に関す
るものである。エレクトロマイグレーションとは、配線
に電流を流すことによって、金属原子が輸送される現象
であり、金属原子が移動した後にはボイドが発生し断線
に至るなどの障害が発生する。
【０００２】
【従来の技術および発明が解決しようとする課題】従
来、配線のエレクトロマイグレーション耐性を評価する
際には、まず１本の配線の両端に配線パッドを設け、そ
の両配線パッド間に一定電流を流してエージングを行い
ながら配線抵抗の測定を継続して行う。そして、断線及
び断線に近い状態となった配線中の実際の故障箇所の解
析には、配線表面をＳＥＭ（走査電子顕微鏡）などで観
察する方法が用いられている。
来、配線のエレクトロマイグレーション耐性を評価する
際には、まず１本の配線の両端に配線パッドを設け、そ
の両配線パッド間に一定電流を流してエージングを行い
ながら配線抵抗の測定を継続して行う。そして、断線及
び断線に近い状態となった配線中の実際の故障箇所の解
析には、配線表面をＳＥＭ（走査電子顕微鏡）などで観
察する方法が用いられている。
【０００３】ところで、エレクトロマイグレーションに
よる配線の劣化は、同一電流下で、同一線幅の場合は下
地段差等で配線の厚さが薄くなる箇所の方が電流密度が
その部分のみ高くなるので早く劣化する。したがって、
同一線幅で膜厚が長さ方向に変化する配線については、
劣化部分が容易に予測されるので、その予測される部分
をＳＥＭなどで観察することにより故障箇所を見つけ出
し解析することは比較的容易である。
よる配線の劣化は、同一電流下で、同一線幅の場合は下
地段差等で配線の厚さが薄くなる箇所の方が電流密度が
その部分のみ高くなるので早く劣化する。したがって、
同一線幅で膜厚が長さ方向に変化する配線については、
劣化部分が容易に予測されるので、その予測される部分
をＳＥＭなどで観察することにより故障箇所を見つけ出
し解析することは比較的容易である。
【０００４】しかしながら、同一線幅で厚さも同一の配
線についてはＳＥＭを用いてその劣化部分、すなわち断
線部及び断線に近い状態となった箇所を見つけ出すには
全配線表面を順次観察しなければならないため、多大な
時間と労力を要する。この発明はこのような事情を考慮
してなされたもので、簡単な作業で同一線幅で同一厚さ
の配線についてエレクトロマイグレーションにより発生
する劣化部分を特定できる方法を提供するものである。
線についてはＳＥＭを用いてその劣化部分、すなわち断
線部及び断線に近い状態となった箇所を見つけ出すには
全配線表面を順次観察しなければならないため、多大な
時間と労力を要する。この発明はこのような事情を考慮
してなされたもので、簡単な作業で同一線幅で同一厚さ
の配線についてエレクトロマイグレーションにより発生
する劣化部分を特定できる方法を提供するものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】この発明は、同一線幅で
同一厚さの配線と、その配線の両端に電気的に接続され
る配線パッドと、配線の両端以外の領域に電気的に接続
される１個以上の配線パッドとを形成する第１工程と、
配線の両端の配線パッド間にテスト電流を流し所定の配
線抵抗上昇率と成る迄継続して両端のパッド間の配線抵
抗を測定する第２工程と、隣接する各組の配線パッド間
の抵抗を測定する第３工程と、どの組の配線パッド間に
おいて抵抗値がどの程度変化したかを特定する第４工程
とからなる配線のエレクトロマイグレーション耐性評価
方法を提供するものである。
同一厚さの配線と、その配線の両端に電気的に接続され
る配線パッドと、配線の両端以外の領域に電気的に接続
される１個以上の配線パッドとを形成する第１工程と、
配線の両端の配線パッド間にテスト電流を流し所定の配
線抵抗上昇率と成る迄継続して両端のパッド間の配線抵
抗を測定する第２工程と、隣接する各組の配線パッド間
の抵抗を測定する第３工程と、どの組の配線パッド間に
おいて抵抗値がどの程度変化したかを特定する第４工程
とからなる配線のエレクトロマイグレーション耐性評価
方法を提供するものである。
【０００６】
【発明の実施の形態】この発明の第１工程において形成
される配線とは、主に半導体集積回路、特に、ＭＯＳ構
造を有するＬＳＩなどにおいてウエハ（基板）上に形成
される金属薄膜配線をいう。
される配線とは、主に半導体集積回路、特に、ＭＯＳ構
造を有するＬＳＩなどにおいてウエハ（基板）上に形成
される金属薄膜配線をいう。
【０００７】また、その配線の形成方法には、蒸着法お
よびスパッタ法などの物理的方法や、ＣＶＤのような化
学的方法が用いられる。また、配線用金属材料として
は、Ａｌ、ＡｌＳｉ、ＡｌＣｕなどが用いられる。
よびスパッタ法などの物理的方法や、ＣＶＤのような化
学的方法が用いられる。また、配線用金属材料として
は、Ａｌ、ＡｌＳｉ、ＡｌＣｕなどが用いられる。
【０００８】この発明における配線パッドとは、外部か
ら電流を給電したり、測定器のプローブを接触すること
が可能な面積を有する端子であり、これは配線と同材料
で同じ厚さで、配線の形成時に同時に形成されることが
好ましい。
ら電流を給電したり、測定器のプローブを接触すること
が可能な面積を有する端子であり、これは配線と同材料
で同じ厚さで、配線の形成時に同時に形成されることが
好ましい。
【０００９】この発明では、この配線パッドを配線の両
端のみならずそれ以外の部分に付設することを特徴とす
るが、この両端以外の部分に設けられる配線パッドの数
は、配線の長さや評価密度などに応じて任意に選択可能
である。
端のみならずそれ以外の部分に付設することを特徴とす
るが、この両端以外の部分に設けられる配線パッドの数
は、配線の長さや評価密度などに応じて任意に選択可能
である。
【００１０】この発明の第２工程において、通電される
電流は、直流電流のみならず、交流電流、パルス電流の
いずれでもよいが、一般的には直流電流を用いて評価さ
れる。
電流は、直流電流のみならず、交流電流、パルス電流の
いずれでもよいが、一般的には直流電流を用いて評価さ
れる。
【００１１】この発明の第２工程および第３工程におけ
る抵抗測定には、測定器としては市販のＩ−Ｖ測定器、
例えばＹＨＰの４１４５Ｂ等を使用し、そのプローブ
（探針）を対応する配線パッドに接触させて行う。
る抵抗測定には、測定器としては市販のＩ−Ｖ測定器、
例えばＹＨＰの４１４５Ｂ等を使用し、そのプローブ
（探針）を対応する配線パッドに接触させて行う。
【００１２】第４工程においては、隣接する各組の配線
パッド間について、第２工程および第３工程において得
られた測定値を予め測定しておいた値と比較する。そし
て、その変化からエレクトロマイグレーション耐性の程
度が判定されるので、例えば、耐性の最も低い部分（抵
抗変化の最大の部分）を特定することができる。
パッド間について、第２工程および第３工程において得
られた測定値を予め測定しておいた値と比較する。そし
て、その変化からエレクトロマイグレーション耐性の程
度が判定されるので、例えば、耐性の最も低い部分（抵
抗変化の最大の部分）を特定することができる。
【００１３】従って、特定した部分についてのみＳＥＭ
によってボイドなどの観察を行えば、配線全体のエレク
トロマイグレーションにより発生する劣化部分の解析が
容易にできる。第４工程は測定抵抗値から配線の断線の
発生箇所を特定する工程であってもよい。
によってボイドなどの観察を行えば、配線全体のエレク
トロマイグレーションにより発生する劣化部分の解析が
容易にできる。第４工程は測定抵抗値から配線の断線の
発生箇所を特定する工程であってもよい。
【００１４】エレクトロマイグレーション耐性は温度に
より影響を受けるので、第２工程に伴って配線を加熱す
る工程をさらに備えてもよい。同一の線幅で形成された
配線が、直線部分、折れ曲がり部分および段差部分の少
なくも１つの部分を備え、その各部分の抵抗を測定する
ための配線パッドが配線に付設されてもよい。
より影響を受けるので、第２工程に伴って配線を加熱す
る工程をさらに備えてもよい。同一の線幅で形成された
配線が、直線部分、折れ曲がり部分および段差部分の少
なくも１つの部分を備え、その各部分の抵抗を測定する
ための配線パッドが配線に付設されてもよい。
【００１５】なお、この発明においては両端の配線パッ
ド間にテスト電流を流し所定の配線抵抗上昇率と成る迄
継続して両端のパッド間の配線抵抗を測定する第２工程
と、隣接する各組の配線パッド間の抵抗を測定する第３
工程とを同時並行して行ってもよいが、先に第２工程を
行い、その終了後に第３工程を行うようにすれば、一部
に断線が生じても、その他の部分の抵抗測定が可能とな
る。
ド間にテスト電流を流し所定の配線抵抗上昇率と成る迄
継続して両端のパッド間の配線抵抗を測定する第２工程
と、隣接する各組の配線パッド間の抵抗を測定する第３
工程とを同時並行して行ってもよいが、先に第２工程を
行い、その終了後に第３工程を行うようにすれば、一部
に断線が生じても、その他の部分の抵抗測定が可能とな
る。
【００１６】この発明では、例えばセラミックパッケー
ジへ配線後の回路基板をセットするときに、個々の配線
パッドにボンディングを行い、配線パッドとセラミック
パッケージのピンとを接続しておくと、セラミックパッ
ケージのピンを選択することで、両端の配線パッド間の
みならず任意の配線パッド間を選択して測定することが
できる。
ジへ配線後の回路基板をセットするときに、個々の配線
パッドにボンディングを行い、配線パッドとセラミック
パッケージのピンとを接続しておくと、セラミックパッ
ケージのピンを選択することで、両端の配線パッド間の
みならず任意の配線パッド間を選択して測定することが
できる。
【００１７】これにより、パッケージングを行なった後
も両端の配線パッド間の折れ曲がり部や段差部などを同
時に、または、折れ曲がり部や段差部のみを選んでエレ
クトロマイグレーション耐性評価を実施することが可能
になる。
も両端の配線パッド間の折れ曲がり部や段差部などを同
時に、または、折れ曲がり部や段差部のみを選んでエレ
クトロマイグレーション耐性評価を実施することが可能
になる。
【００１８】実施例 以下、図面に示す実施例に基づいてこの発明を詳細に説
明する。第１実施例 図１に示す第１実施例による配線のエレクトロマイグレ
ーション耐性評価法においては、まず基板（図示しな
い）上に同一線幅（例えば５μｍ）の配線１００と、そ
の両端に付設される配線パッド１，７と、配線パッド
１，７間の配線１００に付設される配線パッド２〜６を
それぞれ形成する。
明する。第１実施例 図１に示す第１実施例による配線のエレクトロマイグレ
ーション耐性評価法においては、まず基板（図示しな
い）上に同一線幅（例えば５μｍ）の配線１００と、そ
の両端に付設される配線パッド１，７と、配線パッド
１，７間の配線１００に付設される配線パッド２〜６を
それぞれ形成する。
【００１９】次に、配線１００の配線パッド１、２間に
所定の直流電流を例えば電流密度３．０×１０6Ａ／ｃ
ｍ2で流し、配線の抵抗を検知しながらエージングを実
施し、所定の配線抵抗上昇率となった時点でエージング
を終了する。この際にエージング実施前の時点で配線パ
ッド１−７、１−２、２−３、３−４、４−５、５−
６、６−７の間の配線抵抗を前もって各々測定してお
く。そして、エージング終了後に同じ配線パッドの組み
合わせ間で配線抵抗を測定し、それぞれの組み合わせ間
の配線抵抗の上昇率を測定する。
所定の直流電流を例えば電流密度３．０×１０6Ａ／ｃ
ｍ2で流し、配線の抵抗を検知しながらエージングを実
施し、所定の配線抵抗上昇率となった時点でエージング
を終了する。この際にエージング実施前の時点で配線パ
ッド１−７、１−２、２−３、３−４、４−５、５−
６、６−７の間の配線抵抗を前もって各々測定してお
く。そして、エージング終了後に同じ配線パッドの組み
合わせ間で配線抵抗を測定し、それぞれの組み合わせ間
の配線抵抗の上昇率を測定する。
【００２０】上昇率の高いものが断線あるいは断線に近
い故障を有するので、この測定からどの配線領域で断線
などの故障が発生したのかを配線パッド間の領域で特定
することができる。
い故障を有するので、この測定からどの配線領域で断線
などの故障が発生したのかを配線パッド間の領域で特定
することができる。
【００２１】ＳＥＭによる故障箇所の観察を実施する際
には、その故障箇所が上記のように前もって特定されて
いるために時間と労力を要することなく容易に実施でき
る。また、抵抗測定を行う配線長さについては配線パッ
ド１〜７を選択することにより自由に設定することがで
きるので、異なる配線長さに対するエレクトロマイグレ
ーション耐性評価も可能となる。なお、配線１００と配
線パッド１〜７は同一工程で形成可能である。
には、その故障箇所が上記のように前もって特定されて
いるために時間と労力を要することなく容易に実施でき
る。また、抵抗測定を行う配線長さについては配線パッ
ド１〜７を選択することにより自由に設定することがで
きるので、異なる配線長さに対するエレクトロマイグレ
ーション耐性評価も可能となる。なお、配線１００と配
線パッド１〜７は同一工程で形成可能である。
【００２２】第２実施例 第１実施例の図１に示すように同一線幅（例えば５μ
ｍ）で配線１００に配線パッド１〜７を形成し、配線１
００に一定の直流電流、例えば電流密度３．０×１０6
Ａ／ｃｍ2を流す。
ｍ）で配線１００に配線パッド１〜７を形成し、配線１
００に一定の直流電流、例えば電流密度３．０×１０6
Ａ／ｃｍ2を流す。
【００２３】その電流を流しながら配線１００を恒温槽
内で所定の温度で例えば２２０℃で加熱を施す。それ以
外は第１実施例に示すエレクトロマイグレーション耐性
評価方法と同様である。
内で所定の温度で例えば２２０℃で加熱を施す。それ以
外は第１実施例に示すエレクトロマイグレーション耐性
評価方法と同様である。
【００２４】第３実施例 図２に示すように同一線幅で形成された配線１００の下
層に段差５０があり、配線１００が段差５０上を越えて
配置されている場合についても第１、第２実施例と同様
にして、どの配線領域で断線などの故障が発生したのか
を配線パッド間の領域で特定することができる。
層に段差５０があり、配線１００が段差５０上を越えて
配置されている場合についても第１、第２実施例と同様
にして、どの配線領域で断線などの故障が発生したのか
を配線パッド間の領域で特定することができる。
【００２５】また配線パッド４〜７の組み合わせにより
段差５０上の配線の評価が実施でき、配線パッド１〜４
の組み合わせでは平坦部の配線の評価を行うことができ
る。このように配線パッドを選択することにより、図２
に示す１つのパターンの配線のみで平坦部と段差部のエ
レクトロマイグレーション耐性評価が実施可能となる。
段差５０上の配線の評価が実施でき、配線パッド１〜４
の組み合わせでは平坦部の配線の評価を行うことができ
る。このように配線パッドを選択することにより、図２
に示す１つのパターンの配線のみで平坦部と段差部のエ
レクトロマイグレーション耐性評価が実施可能となる。
【００２６】
【発明の効果】配線の両端の配線パッドと両端以外に設
けた１個以上の配線パッドを用いて配線の部分的な抵抗
変化を検知することにより断線部あるいは断線に近い状
態となった高抵抗部分が特定され、これらをＳＥＭなど
で観察する際に要する時間と労力が低減される。
けた１個以上の配線パッドを用いて配線の部分的な抵抗
変化を検知することにより断線部あるいは断線に近い状
態となった高抵抗部分が特定され、これらをＳＥＭなど
で観察する際に要する時間と労力が低減される。
【図１】この発明の第１実施例の配線パターンを示す平
面図である。
面図である。
【図２】この発明の第３実施例の配線パターンを示す平
面図である。
面図である。
【符号の説明】 １ 配線パッド ２ 配線パッド ３ 配線パッド ４ 配線パッド ５ 配線パッド ６ 配線パッド ７ 配線パッド ５０ 段差部 １００ 配線
Claims (5)
- 【請求項１】 同一線幅で同一厚さの配線と、その配線
の両端に電気的に接続される配線パッドと、配線の両端
以外の領域に電気的に接続される１個以上の配線パッド
とを形成する第１工程と、配線の両端の配線パッド間に
テスト電流を流し所定の配線抵抗上昇率と成る迄継続し
て両端のパッド間の配線抵抗を測定する第２工程と、隣
接する各組の配線パッド間の抵抗を測定する第３工程
と、どの組の配線パッド間において抵抗値がどの程度変
化したかを特定する第４工程とからなる配線のエレクト
ロマイグレーション耐性評価方法。 - 【請求項２】 第４工程が測定抵抗値から配線の断線の
発生箇所を特定する工程である請求項１記載の配線のエ
レクトロマイグレーション耐性評価方法。 - 【請求項３】 第２工程に伴って配線を加熱する加熱工
程をさらに備えてなる請求項１又は２記載の配線のエレ
クトロマイグレーション耐性評価方法。 - 【請求項４】 前記配線が、直線部分、折れ曲がり部分
および段差部分の少なくも１つの部分を備え、配線パッ
ドはその各部分の抵抗を測定するために配線に接続され
てなる請求項１〜３のいずれか１つに記載の配線のエレ
クトロマイグレーション耐性評価方法。 - 【請求項５】 第３工程が抵抗測定器のプローブを配線
パッドに接触させる工程を含む請求項１〜４のいずれか
１つに記載の配線のエレクトロマイグレーション耐性評
価方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11038842A JP2000243800A (ja) | 1999-02-17 | 1999-02-17 | 配線のエレクトロマイグレーション耐性評価方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11038842A JP2000243800A (ja) | 1999-02-17 | 1999-02-17 | 配線のエレクトロマイグレーション耐性評価方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000243800A true JP2000243800A (ja) | 2000-09-08 |
Family
ID=12536466
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11038842A Pending JP2000243800A (ja) | 1999-02-17 | 1999-02-17 | 配線のエレクトロマイグレーション耐性評価方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000243800A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20120268147A1 (en) * | 2011-04-22 | 2012-10-25 | Chih Chen | Structure for measuring bump resistance and package substrate comprising the same |
| CN103809062A (zh) * | 2012-11-07 | 2014-05-21 | 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 | 电迁移测试结构 |
-
1999
- 1999-02-17 JP JP11038842A patent/JP2000243800A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20120268147A1 (en) * | 2011-04-22 | 2012-10-25 | Chih Chen | Structure for measuring bump resistance and package substrate comprising the same |
| CN103809062A (zh) * | 2012-11-07 | 2014-05-21 | 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 | 电迁移测试结构 |
| CN103809062B (zh) * | 2012-11-07 | 2016-07-06 | 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 | 电迁移测试结构 |
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