JP2000277580A - 半導体用配線評価装置 - Google Patents
半導体用配線評価装置Info
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L22/00—Testing or measuring during manufacture or treatment; Reliability measurements, i.e. testing of parts without further processing to modify the parts as such; Structural arrangements therefor
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 従来の半導体用配線評価装置では、試験配線
とパッドへの引出用配線がそのまま接続されているた
め、試験配線内でＡｌ原子が移動して生ずる空孔が引出
用配線から供給されるＡｌ原子で補充されて試験配線内
のエレクトロマイグレーション評価が正確にはできなか
った。 【解決手段】 試験配線１と引出用配線４とを、配線を
横断するような粒界３を有するバンブー構造の複数の接
続用配線２により接続する。バンブー構造の配線中では
Ａｌ原子が移動しにくく、これに対し試験配線中では粒
界３に沿ってＡｌ原子が容易に移動する。従って試験配
線内でのＥＭに起因するＡｌ原子の移動により生ずる空
孔が流入するＡｌ原子により補充されず、これにより正
確なＥＭ評価が可能になる。
とパッドへの引出用配線がそのまま接続されているた
め、試験配線内でＡｌ原子が移動して生ずる空孔が引出
用配線から供給されるＡｌ原子で補充されて試験配線内
のエレクトロマイグレーション評価が正確にはできなか
った。 【解決手段】 試験配線１と引出用配線４とを、配線を
横断するような粒界３を有するバンブー構造の複数の接
続用配線２により接続する。バンブー構造の配線中では
Ａｌ原子が移動しにくく、これに対し試験配線中では粒
界３に沿ってＡｌ原子が容易に移動する。従って試験配
線内でのＥＭに起因するＡｌ原子の移動により生ずる空
孔が流入するＡｌ原子により補充されず、これにより正
確なＥＭ評価が可能になる。
Description
【０００１】
【発明が属する技術分野】本発明は、半導体用配線中で
生ずるエレクトロマイグレーション（以下ＥＭという）
信頼性評価を正確に行うための半導体用配線評価装置に
関する。
生ずるエレクトロマイグレーション（以下ＥＭという）
信頼性評価を正確に行うための半導体用配線評価装置に
関する。
【０００２】
【従来の技術】ＥＭとは、ＬＳＩ技術において、配線金
属膜中の電流密度の増大、チップ当たりの消費電力の増
大によるデバイス温度の上昇によって、キャリアから電
極構成原子へ金属膜中の物質移動が起こることを意味
し、ＥＭが起こると断線による信頼性低下の原因とな
る。従って製品に用いられる半導体用配線についてこの
ＥＭに関する評価が行われる。図５に従来のＥＭ評価試
験における試験配線21とパッドへの引出用配線22との接
続状態を示す。試験の対象となる試験配線21は直接電極
パッドに接続するための引出用配線22に接続され、該引
出用配線22は、試験配線21よりも太くなっている。上記
のようなパタンでは電流を流しているＥＭ試験の際に引
出用配線22から試験配線１中へアルミニウム（Ａｌ）原
子26等が流れ込む。引出用配線22は試験配線21に比べて
Ａｌ体積が大きいため、Ａｌ原子供給源として非常に大
きな体積を有する素子が接続されていることになる。
属膜中の電流密度の増大、チップ当たりの消費電力の増
大によるデバイス温度の上昇によって、キャリアから電
極構成原子へ金属膜中の物質移動が起こることを意味
し、ＥＭが起こると断線による信頼性低下の原因とな
る。従って製品に用いられる半導体用配線についてこの
ＥＭに関する評価が行われる。図５に従来のＥＭ評価試
験における試験配線21とパッドへの引出用配線22との接
続状態を示す。試験の対象となる試験配線21は直接電極
パッドに接続するための引出用配線22に接続され、該引
出用配線22は、試験配線21よりも太くなっている。上記
のようなパタンでは電流を流しているＥＭ試験の際に引
出用配線22から試験配線１中へアルミニウム（Ａｌ）原
子26等が流れ込む。引出用配線22は試験配線21に比べて
Ａｌ体積が大きいため、Ａｌ原子供給源として非常に大
きな体積を有する素子が接続されていることになる。
【０００３】このようなＡｌ原子の引出用配線22から試
験配線21中への流れ込みをなくすために、試験配線21の
両端をＡｌ以外の金属で終端させる構造が用いられる場
合があり、例えば図６に示すように両端にタングステン
（Ｗ）プラグによるビア24を設け異なる配線層から電流
を印加する方法がある。通常Ａｌ配線は上層あるいは下
層の配線とビアで接続されている。最近はこのビアをＷ
で埋め込む構造が広く用いられている。このような配線
構造で電流を流すと、Ａｌ配線中でＥＭによりＡｌ原子
が移動する。その際ＷとＡｌ配線の接続している個所で
Ａｌ原子の流れが不連続となるためにボイドが発生しＥ
Ｍ不良となる。このような不良はＡｌ原子のドリフト起
因不良といわれている。
験配線21中への流れ込みをなくすために、試験配線21の
両端をＡｌ以外の金属で終端させる構造が用いられる場
合があり、例えば図６に示すように両端にタングステン
（Ｗ）プラグによるビア24を設け異なる配線層から電流
を印加する方法がある。通常Ａｌ配線は上層あるいは下
層の配線とビアで接続されている。最近はこのビアをＷ
で埋め込む構造が広く用いられている。このような配線
構造で電流を流すと、Ａｌ配線中でＥＭによりＡｌ原子
が移動する。その際ＷとＡｌ配線の接続している個所で
Ａｌ原子の流れが不連続となるためにボイドが発生しＥ
Ｍ不良となる。このような不良はＡｌ原子のドリフト起
因不良といわれている。
【０００４】従来配線のＥＭを評価するために用いられ
ている試験パタンは、図５に示すようにＥＭ試験配線21
を、電極パッドに太い引出用配線22によって接続した構
造をとっている。この場合結晶粒界23は試験配線21中だ
けでなくパッド引出用配線22中にも多数存在する。従っ
て試験配線21中及び引出用配線22中の双方で結晶粒界23
に沿ってＡｌ原子が移動しやすくなる。Ａｌ原子が引出
用配線22から試験配線21中へ流れ込むため、ＥＭ寿命が
実際の配線よりも長くなってしまう。特にＡｌとＴｉが
接しており、ＴｉＡｌ合金が存在するような配線構造で
は、ＴｉＡｌ界面をＡｌ原子が移動しやすいために、Ａ
ｌ原子の流れ込みがより起こりやすくなり、このＡｌ原
子の供給により配線中でのボイド発生が抑制され全く不
良が起こらなくなる。更に時間が経つと試験配線体積が
増加しむしろ抵抗減少までみられることがある。
ている試験パタンは、図５に示すようにＥＭ試験配線21
を、電極パッドに太い引出用配線22によって接続した構
造をとっている。この場合結晶粒界23は試験配線21中だ
けでなくパッド引出用配線22中にも多数存在する。従っ
て試験配線21中及び引出用配線22中の双方で結晶粒界23
に沿ってＡｌ原子が移動しやすくなる。Ａｌ原子が引出
用配線22から試験配線21中へ流れ込むため、ＥＭ寿命が
実際の配線よりも長くなってしまう。特にＡｌとＴｉが
接しており、ＴｉＡｌ合金が存在するような配線構造で
は、ＴｉＡｌ界面をＡｌ原子が移動しやすいために、Ａ
ｌ原子の流れ込みがより起こりやすくなり、このＡｌ原
子の供給により配線中でのボイド発生が抑制され全く不
良が起こらなくなる。更に時間が経つと試験配線体積が
増加しむしろ抵抗減少までみられることがある。
【０００５】このようにＡｌ原子のパッドからの供給を
なくすために、前述した図６に示すように両端を終端す
る方法が用いられている。この方法はデバイスにおける
配線レイアウトパタンに近くなるため、正確なＥＭ寿命
を得ることができるが、サンプル作製工程が、下層ある
いは上層配線および接続孔を設けなければならないため
に、先の単層配線のものに比べて作製に時間がかかる。
ＥＭ試験は試験時間が長いため、サンプル作製に時間が
掛かると、更に評価に時間が掛かることになり不都合で
ある。図８はＡｌＴｉ合金を有する配線構造での図５の
従来例と、図６の従来例でのＥＭ試験中での試験配線の
抵抗変化プロットである。図５のパタンで評価を行うと
寿命が非常に長くなってしまう。太い配線では粒界が多
数存在するため、Ａｌ原子が動きやすい。ＥＭ試験配線
においてＡｌ原子が陽極側に移動していくため空孔は陰
極側に移動するが、引出用配線４中のＡｌ原子が試験配
線１中に流れ込んできて空孔はＡｌ原子で補われる。
なくすために、前述した図６に示すように両端を終端す
る方法が用いられている。この方法はデバイスにおける
配線レイアウトパタンに近くなるため、正確なＥＭ寿命
を得ることができるが、サンプル作製工程が、下層ある
いは上層配線および接続孔を設けなければならないため
に、先の単層配線のものに比べて作製に時間がかかる。
ＥＭ試験は試験時間が長いため、サンプル作製に時間が
掛かると、更に評価に時間が掛かることになり不都合で
ある。図８はＡｌＴｉ合金を有する配線構造での図５の
従来例と、図６の従来例でのＥＭ試験中での試験配線の
抵抗変化プロットである。図５のパタンで評価を行うと
寿命が非常に長くなってしまう。太い配線では粒界が多
数存在するため、Ａｌ原子が動きやすい。ＥＭ試験配線
においてＡｌ原子が陽極側に移動していくため空孔は陰
極側に移動するが、引出用配線４中のＡｌ原子が試験配
線１中に流れ込んできて空孔はＡｌ原子で補われる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】このようなＡｌ原子の
供給をなくするために配線を終端するためには、Ｗ等の
Ａｌとは異なる種類の金属の加工が必要となり、特にＷ
プラグを設ける場合には多層配線構造とする必要がある
が、前述の通り、試験サンプルの製造工程が多くなり、
サンプル作製に時間がかかる。このような欠点を解消す
るための手法として、図９に示すように、評価装置をＡ
ｌ膜から成る試験配線21Ａとこの試験配線21Ａの両側に
接続されるパッド22Ａにより構成し、かつパッド22Ａの
格子の線幅を試験配線21Ａの線幅より小さくしたＥＭ評
価装置が提案されている（特許第2666774 号公報）。こ
の評価装置では、ＥＭによる故障は試験配線21Ａよりパ
ッド22Ａの方で少なくなり、従ってパッド22Ａの寿命は
試験配線21Ａより長くなるため、パッド22Ａの損傷等に
起因する試験配線21Ａの評価への影響が殆どなくなり、
試験配線21ＡのＥＭ試験が確実に行えることになる。し
かし通常の場合パッド22Ａに格子の線を形成することは
比較的困難でしかもその線幅を試験配線の線幅より大き
く減少させることが困難で、状況によってはパッド22Ａ
の寿命が試験配線21Ａより短くなることがあるため、更
に確実にＥＭ試験を行える評価装置が要請されている。
又前記公報には、試験配線をバンブー構造にする評価装
置が開示されているが、該構造では試験配線の寿命が両
側のパッドより延びて試験配線が寿命に到達する前に該
試験配線への通電が不能になるため、試験配線の正確な
評価ができなくなるという欠点がある。
供給をなくするために配線を終端するためには、Ｗ等の
Ａｌとは異なる種類の金属の加工が必要となり、特にＷ
プラグを設ける場合には多層配線構造とする必要がある
が、前述の通り、試験サンプルの製造工程が多くなり、
サンプル作製に時間がかかる。このような欠点を解消す
るための手法として、図９に示すように、評価装置をＡ
ｌ膜から成る試験配線21Ａとこの試験配線21Ａの両側に
接続されるパッド22Ａにより構成し、かつパッド22Ａの
格子の線幅を試験配線21Ａの線幅より小さくしたＥＭ評
価装置が提案されている（特許第2666774 号公報）。こ
の評価装置では、ＥＭによる故障は試験配線21Ａよりパ
ッド22Ａの方で少なくなり、従ってパッド22Ａの寿命は
試験配線21Ａより長くなるため、パッド22Ａの損傷等に
起因する試験配線21Ａの評価への影響が殆どなくなり、
試験配線21ＡのＥＭ試験が確実に行えることになる。し
かし通常の場合パッド22Ａに格子の線を形成することは
比較的困難でしかもその線幅を試験配線の線幅より大き
く減少させることが困難で、状況によってはパッド22Ａ
の寿命が試験配線21Ａより短くなることがあるため、更
に確実にＥＭ試験を行える評価装置が要請されている。
又前記公報には、試験配線をバンブー構造にする評価装
置が開示されているが、該構造では試験配線の寿命が両
側のパッドより延びて試験配線が寿命に到達する前に該
試験配線への通電が不能になるため、試験配線の正確な
評価ができなくなるという欠点がある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は、試験配線と該
試験配線より断面積が大きい引出用配線が接続され、該
引出用配線から前記試験配線へ通電して該試験配線のＥ
Ｍ信頼性試験を行うための半導体用配線評価装置におい
て、試験配線の端部にバンブー構造を有する複数の接続
用配線を設置して該接続用配線により前記試験配線と引
出用配線とを接続することを特徴とする半導体用配線評
価装置である。
試験配線より断面積が大きい引出用配線が接続され、該
引出用配線から前記試験配線へ通電して該試験配線のＥ
Ｍ信頼性試験を行うための半導体用配線評価装置におい
て、試験配線の端部にバンブー構造を有する複数の接続
用配線を設置して該接続用配線により前記試験配線と引
出用配線とを接続することを特徴とする半導体用配線評
価装置である。
【０００８】以下本発明を詳細に説明する。信頼性評価
を行う半導体用太幅配線は通常４〜２０μｍ程度であ
り、この程度の線径の配線では、ランダムな結晶粒界が
存在し、この結晶粒界に沿ってＡｌ原子が配線内を移動
しやすくなる。これを防止するために本発明では、試験
配線のＥＭ信頼性評価装置において、該試験配線と引出
用電極に繋がる引出用配線をバンブー構造を有する複数
の接続用配線で接続する。バンブー構造はＡｌ原子がそ
れに沿って流れやすい結晶粒界が長さ方向とはほぼ直角
に配線を横断するように形成されているため、Ａｌ原子
の流れが生じにくく、電子はバンブー構造中でも通常の
配線中とほぼ同様に流れるため、通電を維持しながら、
ＥＭ評価試験の妨げになるＡｌ原子の流入を選択的に抑
制できる。
を行う半導体用太幅配線は通常４〜２０μｍ程度であ
り、この程度の線径の配線では、ランダムな結晶粒界が
存在し、この結晶粒界に沿ってＡｌ原子が配線内を移動
しやすくなる。これを防止するために本発明では、試験
配線のＥＭ信頼性評価装置において、該試験配線と引出
用電極に繋がる引出用配線をバンブー構造を有する複数
の接続用配線で接続する。バンブー構造はＡｌ原子がそ
れに沿って流れやすい結晶粒界が長さ方向とはほぼ直角
に配線を横断するように形成されているため、Ａｌ原子
の流れが生じにくく、電子はバンブー構造中でも通常の
配線中とほぼ同様に流れるため、通電を維持しながら、
ＥＭ評価試験の妨げになるＡｌ原子の流入を選択的に抑
制できる。
【０００９】更に一旦試験配線中に流入したＡｌ原子は
配線幅が広いため容易に試験配線内を移動する。一方前
述の通り該試験配線に接続されている接続用配線中では
Ａｌ原子の移動は抑制される。その結果ＥＭによって太
い試験配線中をＡｌ原子が移動すると試験配線の接続用
配線側端部において、引出用配線が接続している電極パ
ッドからのＡｌ原子の供給が抑制されるため該接続用配
線の配線端部に空孔が蓄積してボイドが発生し、更にＡ
ｌ原子流入によるＥＭ評価への悪影響が少なくなる。従
ってこのような半導体用配線評価装置の引出用配線から
接続用配線を介して試験配線に通電すると、Ａｌ原子の
流入による影響を殆ど受けることなく、前記試験配線の
電圧値等を測定して該試験配線のＥＭ評価を正確に行う
ことが可能になる。これまでＡｌ原子のＥＭへの影響に
関して述べたが、引出用配線を構成する材料により接続
用配線を介して試験配線に流入する原子やイオンの種類
は変化する。従って本発明ではＡｌ原子に限定されるも
のではなく、他の原子やイオンにも適用できる。又前記
引出用配線は試験配線をパッドを接続するための配線で
あるが、該引出用配線を省略し、試験配線を接続用配線
を介してそのままパッドに接続し、引出用配線が実質的
にパッドとして機能するようにしても良い。
配線幅が広いため容易に試験配線内を移動する。一方前
述の通り該試験配線に接続されている接続用配線中では
Ａｌ原子の移動は抑制される。その結果ＥＭによって太
い試験配線中をＡｌ原子が移動すると試験配線の接続用
配線側端部において、引出用配線が接続している電極パ
ッドからのＡｌ原子の供給が抑制されるため該接続用配
線の配線端部に空孔が蓄積してボイドが発生し、更にＡ
ｌ原子流入によるＥＭ評価への悪影響が少なくなる。従
ってこのような半導体用配線評価装置の引出用配線から
接続用配線を介して試験配線に通電すると、Ａｌ原子の
流入による影響を殆ど受けることなく、前記試験配線の
電圧値等を測定して該試験配線のＥＭ評価を正確に行う
ことが可能になる。これまでＡｌ原子のＥＭへの影響に
関して述べたが、引出用配線を構成する材料により接続
用配線を介して試験配線に流入する原子やイオンの種類
は変化する。従って本発明ではＡｌ原子に限定されるも
のではなく、他の原子やイオンにも適用できる。又前記
引出用配線は試験配線をパッドを接続するための配線で
あるが、該引出用配線を省略し、試験配線を接続用配線
を介してそのままパッドに接続し、引出用配線が実質的
にパッドとして機能するようにしても良い。
【００１０】
【発明の実施の形態】図１は本発明に係る半導体用配線
評価装置の第１の実施形態を示す平面図、図２は図１の
半導体用配線評価装置の動作を例示するための平面図、
図３は図２の配線の断面図である。ＥＭ試験の対象とな
る試験配線１の一端に該試験配線１より配線幅の狭い接
続用配線２が複数本、図示の例では10本接続されてい
る。試験配線１は配線幅が太いため配線中に粒界３を有
している。一方接続用配線２は配線幅が細いために粒界
３が配線を横断するバンブー構造となっている。この接
続用配線２は電流を流すため及び電圧を測定するための
電極パッドに接続する引出用配線４に接続され、図１で
はこの引出用配線４は陰極側の電流印加用パッドに接続
している。従って電子５が接続用配線２から試験配線１
に向かって流れる。
評価装置の第１の実施形態を示す平面図、図２は図１の
半導体用配線評価装置の動作を例示するための平面図、
図３は図２の配線の断面図である。ＥＭ試験の対象とな
る試験配線１の一端に該試験配線１より配線幅の狭い接
続用配線２が複数本、図示の例では10本接続されてい
る。試験配線１は配線幅が太いため配線中に粒界３を有
している。一方接続用配線２は配線幅が細いために粒界
３が配線を横断するバンブー構造となっている。この接
続用配線２は電流を流すため及び電圧を測定するための
電極パッドに接続する引出用配線４に接続され、図１で
はこの引出用配線４は陰極側の電流印加用パッドに接続
している。従って電子５が接続用配線２から試験配線１
に向かって流れる。
【００１１】図３ではシリコン酸化膜８上にＥＭ試験を
行う配線が形成されている。この配線はＴｉＮ／Ｔｉ
９，ＡｌＣｕ合金配線10、ＴｉＮ11で形成されており、
その上にパシべーション膜としてシリコン酸化膜12が形
成されている。本実施形態では、例えば試験配線１は配
線幅８μｍ、配線（AlCu）膜厚400 ｎｍであり、接続用
配線２の配線幅は0.4 μｍで前述した通り該接続用配線
２には幅方向に横断する結晶粒界３が生じ、複数の結晶
粒界３の殆どは互いに交差せず独立して存在しバンブー
構造を形成している。これらの配線は陰極側のパッド引
出用配線４に接続している。
行う配線が形成されている。この配線はＴｉＮ／Ｔｉ
９，ＡｌＣｕ合金配線10、ＴｉＮ11で形成されており、
その上にパシべーション膜としてシリコン酸化膜12が形
成されている。本実施形態では、例えば試験配線１は配
線幅８μｍ、配線（AlCu）膜厚400 ｎｍであり、接続用
配線２の配線幅は0.4 μｍで前述した通り該接続用配線
２には幅方向に横断する結晶粒界３が生じ、複数の結晶
粒界３の殆どは互いに交差せず独立して存在しバンブー
構造を形成している。これらの配線は陰極側のパッド引
出用配線４に接続している。
【００１２】ＥＭ試験を行うためには試験配線１には例
えば電流密度２×106 Ａ/cm2程度の電流を流す。このと
き接続用配線２の電流密度は４×106 Ａ/cm2程度にな
る。図３の断面図で、電流は、ＴｉＮ11、ＴｉＮ／Ｔｉ
９の抵抗が高いため初めは殆どがＡｌＣｕ10中のみを流
れる。試験配線１に電流を流すと、ＥＭによって配線中
のＡｌ原子６が図示のように電子５の流れる方向に移動
する。試験配線１の途中ではＡｌ原子が抜けた空孔に移
動してきたＡｌ原子が入り連続的にＡｌ原子が流れるた
め、ボイドは生じない。
えば電流密度２×106 Ａ/cm2程度の電流を流す。このと
き接続用配線２の電流密度は４×106 Ａ/cm2程度にな
る。図３の断面図で、電流は、ＴｉＮ11、ＴｉＮ／Ｔｉ
９の抵抗が高いため初めは殆どがＡｌＣｕ10中のみを流
れる。試験配線１に電流を流すと、ＥＭによって配線中
のＡｌ原子６が図示のように電子５の流れる方向に移動
する。試験配線１の途中ではＡｌ原子が抜けた空孔に移
動してきたＡｌ原子が入り連続的にＡｌ原子が流れるた
め、ボイドは生じない。
【００１３】図１に示すように試験配線１では粒界３が
配線中に存在するため、Ａｌ原子が粒界中を経路とし動
きやすい。一方接続用配線２では粒界が配線を横切って
いるため粒界が拡散経路とならず、Ａｌ原子は結晶粒中
あるいは界面を移動する。この場合の結晶粒中又は界面
に沿ったＡｌ原子の移動（接続用配線中の移動）は粒界
中の移動（試験配線中の移動）に比べて速度が遅くな
る。従って試験配線１と接続用配線２ではＡｌ原子６の
移動速度が異なり、Ａｌ原子流の不連続が生じ、陰極側
の試験配線１の端部（接続用配線２と接続している箇
所）でボイド７が生じる。その結果この接続用配線を介
して測定された電圧は高くなり、抵抗上昇する。このよ
うにＥＭ試験においてＡｌ合金配線におけるＡｌ原子ド
リフト起因不良による寿命を評価することができる。
配線中に存在するため、Ａｌ原子が粒界中を経路とし動
きやすい。一方接続用配線２では粒界が配線を横切って
いるため粒界が拡散経路とならず、Ａｌ原子は結晶粒中
あるいは界面を移動する。この場合の結晶粒中又は界面
に沿ったＡｌ原子の移動（接続用配線中の移動）は粒界
中の移動（試験配線中の移動）に比べて速度が遅くな
る。従って試験配線１と接続用配線２ではＡｌ原子６の
移動速度が異なり、Ａｌ原子流の不連続が生じ、陰極側
の試験配線１の端部（接続用配線２と接続している箇
所）でボイド７が生じる。その結果この接続用配線を介
して測定された電圧は高くなり、抵抗上昇する。このよ
うにＥＭ試験においてＡｌ合金配線におけるＡｌ原子ド
リフト起因不良による寿命を評価することができる。
【００１４】図４は、本発明に係る半導体用配線評価装
置の第２実施形態を示す平面図である。本実施形態に係
る装置は図１及び図２の装置に改良に係るもので同一部
材には同一符号を付してその説明を省略する。本実施形
態では、試験配線１の端部を引出用配線４と接続するた
めの複数の接続用配線２Ａを、試験配線１の側面（図４
の上下）方向に引出し、引出用配線４に接続している。
置の第２実施形態を示す平面図である。本実施形態に係
る装置は図１及び図２の装置に改良に係るもので同一部
材には同一符号を付してその説明を省略する。本実施形
態では、試験配線１の端部を引出用配線４と接続するた
めの複数の接続用配線２Ａを、試験配線１の側面（図４
の上下）方向に引出し、引出用配線４に接続している。
【００１５】前述の第１実施形態では接続用配線２を接
続する個所は配線幅が大きく断面積の広い試験配線１の
長さ方向の端面になるが、複数の接続用配線の断面積の
合計が前記試験配線の断面積より大きくなることはな
く、接続できる接続用配線の本数は限られる。従って試
験配線に比べて接続用配線の電流密度は数分の１程度に
しかできず、各接続用配線内を流れるＡｌ原子のＥＭに
よる試験配線１への流れ込みは若干生ずる。しかし本実
施形態では試験配線１の配線側面に接続用配線２を接続
するようにしてあり該試験配線１の配線側面には面積的
な制限が少ないため、接続用配線２の接続本数を比較的
自由に増やすことができる。更に試験配線１の端部の両
側面に接続用配線２を接続することもできる。このよう
に構成すると、各接続用配線２Ａの断面積が等しくても
全接続用配線の断面積が大きくなるため、各接続用配線
２Ａを流れる電流量つまり接続用配線２Ａでの電流密度
を小さくなり、従って接続用配線４中のＡｌ原子の移動
が抑制され、接続用配線２Ａからの試験配線１へのＥＭ
によるＡｌ原子の流れ込みをより完全になくすることが
できる。
続する個所は配線幅が大きく断面積の広い試験配線１の
長さ方向の端面になるが、複数の接続用配線の断面積の
合計が前記試験配線の断面積より大きくなることはな
く、接続できる接続用配線の本数は限られる。従って試
験配線に比べて接続用配線の電流密度は数分の１程度に
しかできず、各接続用配線内を流れるＡｌ原子のＥＭに
よる試験配線１への流れ込みは若干生ずる。しかし本実
施形態では試験配線１の配線側面に接続用配線２を接続
するようにしてあり該試験配線１の配線側面には面積的
な制限が少ないため、接続用配線２の接続本数を比較的
自由に増やすことができる。更に試験配線１の端部の両
側面に接続用配線２を接続することもできる。このよう
に構成すると、各接続用配線２Ａの断面積が等しくても
全接続用配線の断面積が大きくなるため、各接続用配線
２Ａを流れる電流量つまり接続用配線２Ａでの電流密度
を小さくなり、従って接続用配線４中のＡｌ原子の移動
が抑制され、接続用配線２Ａからの試験配線１へのＥＭ
によるＡｌ原子の流れ込みをより完全になくすることが
できる。
【００１６】
【発明の効果】本発明に係る半導体用配線評価装置で
は、試験配線と引出用配線とをバンブー構造を有する接
続用配線により接続用配線している。該バンブー構造は
Ａｌ原子等がそれに沿って流れやすい結晶粒界が幅方向
に横断するように形成されているため配線方向へのＡｌ
原子等の移動が起こりにくくなり、試験配線のＥＭ評価
において、試験配線への引出用配線からのＡｌ原子等の
流れ込みを抑制して正確な評価が実施できる。その結果
配線単層のサンプルにおいても配線中のＡｌ原子等ドリ
フトによるＥＭ不良を評価することができる。特にＡｌ
原子の流れ込みが促進されるＡｌＴｉを有する配線にお
いてもドリフト起因ＥＭ不良を評価することができる。
特に従来技術のように配線端にビアを形成するような手
間の掛かる作業が不要になる。
は、試験配線と引出用配線とをバンブー構造を有する接
続用配線により接続用配線している。該バンブー構造は
Ａｌ原子等がそれに沿って流れやすい結晶粒界が幅方向
に横断するように形成されているため配線方向へのＡｌ
原子等の移動が起こりにくくなり、試験配線のＥＭ評価
において、試験配線への引出用配線からのＡｌ原子等の
流れ込みを抑制して正確な評価が実施できる。その結果
配線単層のサンプルにおいても配線中のＡｌ原子等ドリ
フトによるＥＭ不良を評価することができる。特にＡｌ
原子の流れ込みが促進されるＡｌＴｉを有する配線にお
いてもドリフト起因ＥＭ不良を評価することができる。
特に従来技術のように配線端にビアを形成するような手
間の掛かる作業が不要になる。
【００１７】接続用配線の本数を増やすと各接続用配線
のＡｌ原子等の移動しにくさを維持したまま各接続用配
線を流れる電流の電流密度を減少させて更にＡｌ原子等
の移動を抑制できる。接続用配線の本数増加は該接続用
配線の試験配線の端部に同一方向に接続する形態では限
度があり、接続用配線を試験配線に対して直角方向を向
くように該試験配線の端部に側方に向けて接続すること
により、比較的自由に接続用配線の本数を増加させるこ
とができる。電流密度が減少すれば流れ込むＡｌ原子の
量が減り、従って接続用配線の耐ＥＭ性も改良される。
接続用配線は試験配線の両端に接続することが望ましい
が、Ａｌ原子が流れ込む側にのみ接続してもその効果は
得られる。接続用配線の配線幅は試験配線の配線幅より
十分に小さくすることが望ましく、例えば試験配線が５
〜10μｍの場合には１μｍ以下とする。
のＡｌ原子等の移動しにくさを維持したまま各接続用配
線を流れる電流の電流密度を減少させて更にＡｌ原子等
の移動を抑制できる。接続用配線の本数増加は該接続用
配線の試験配線の端部に同一方向に接続する形態では限
度があり、接続用配線を試験配線に対して直角方向を向
くように該試験配線の端部に側方に向けて接続すること
により、比較的自由に接続用配線の本数を増加させるこ
とができる。電流密度が減少すれば流れ込むＡｌ原子の
量が減り、従って接続用配線の耐ＥＭ性も改良される。
接続用配線は試験配線の両端に接続することが望ましい
が、Ａｌ原子が流れ込む側にのみ接続してもその効果は
得られる。接続用配線の配線幅は試験配線の配線幅より
十分に小さくすることが望ましく、例えば試験配線が５
〜10μｍの場合には１μｍ以下とする。
【図１】本発明の半導体用配線評価装置の第１実施形態
を例示する平面図。
を例示する平面図。
【図２】図１の半導体用配線評価装置の動作を例示する
平面図。
平面図。
【図３】図２の配線の断面図。
【図４】本発明の半導体用配線評価装置の第２実施形態
を例示する平面図。
を例示する平面図。
【図５】従来の半導体用配線評価装置の第１の例を示す
平面図。
平面図。
【図６】従来の半導体用配線評価装置の第２の例を示す
平面図。
平面図。
【図７】図６の縦断面図。
【図８】図５及び図６の半導体用配線評価装置を使用し
た際のＥＭ試験中の抵抗変化をプロットしたグラフ。
た際のＥＭ試験中の抵抗変化をプロットしたグラフ。
【図９】従来の半導体用配線評価装置の第３の例を示す
平面図。
平面図。
１ 試験配線 ２、２Ａ 接続用配線 ３ 粒界 ４ 引出用配線 ５ 電子 ６ Ａｌ原子 ７ ボイド ８ シリコン酸化膜 ９ ＴｉＮ／Ｔｉ膜 １０ ＡｌＣｕ膜 １１ ＴｉＮ膜 １２ シリコン酸化膜
Claims (5)
- 【請求項１】 試験配線と該試験配線より断面積が大き
い引出用配線が接続され、該引出用配線から前記試験配
線へ通電して該試験配線のエレクトロマイグレーション
信頼性試験を行うための半導体用配線評価装置におい
て、試験配線の端部にバンブー構造を有する複数の接続
用配線を設置して該接続用配線により前記試験配線と引
出用配線とを接続したことを特徴とする半導体用配線評
価装置。 - 【請求項２】 試験配線の給電側端部にのみ複数の接続
用配線を設置した請求項１に記載の半導体用配線評価装
置。 - 【請求項３】 接続用配線を試験配線と同一方向を向く
ように接続した請求項１又は２に記載の半導体用配線評
価装置。 - 【請求項４】 接続用配線を試験配線に対して直角方向
を向くように該試験配線の端部に側方に向けて接続した
請求項１又は２に記載の半導体用配線評価装置。 - 【請求項５】 試験配線の配線幅が４〜２０μmで配線
中にランダムな結晶粒界があり、接続用配線の配線幅が
１μｍ以下でバンブー構造である請求項１から４までの
いずれかに記載の半導体用配線評価装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP08203099A JP3464933B2 (ja) | 1999-03-25 | 1999-03-25 | 半導体用配線評価装置 |
| US09/535,971 US6388269B1 (en) | 1999-03-25 | 2000-03-27 | Metal interconnection structure for evaluation on electromigration |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP08203099A JP3464933B2 (ja) | 1999-03-25 | 1999-03-25 | 半導体用配線評価装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000277580A true JP2000277580A (ja) | 2000-10-06 |
| JP3464933B2 JP3464933B2 (ja) | 2003-11-10 |
Family
ID=13763143
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP08203099A Expired - Fee Related JP3464933B2 (ja) | 1999-03-25 | 1999-03-25 | 半導体用配線評価装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6388269B1 (ja) |
| JP (1) | JP3464933B2 (ja) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6714037B1 (en) * | 2002-06-25 | 2004-03-30 | Advanced Micro Devices, Inc. | Methodology for an assessment of the degree of barrier permeability at via bottom during electromigration using dissimilar barrier thickness |
| US6818996B2 (en) * | 2002-12-20 | 2004-11-16 | Lsi Logic Corporation | Multi-level redistribution layer traces for reducing current crowding in flipchip solder bumps |
| US7096450B2 (en) * | 2003-06-28 | 2006-08-22 | International Business Machines Corporation | Enhancement of performance of a conductive wire in a multilayered substrate |
| US7388279B2 (en) * | 2003-11-12 | 2008-06-17 | Interconnect Portfolio, Llc | Tapered dielectric and conductor structures and applications thereof |
| US7466021B2 (en) * | 2003-11-17 | 2008-12-16 | Interconnect Portfolio, Llp | Memory packages having stair step interconnection layers |
| US9997406B2 (en) | 2016-02-04 | 2018-06-12 | International Business Machines Corporation | Columnar interconnects and method of making them |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5382831A (en) * | 1992-12-14 | 1995-01-17 | Digital Equipment Corporation | Integrated circuit metal film interconnect having enhanced resistance to electromigration |
| US5461260A (en) * | 1994-08-01 | 1995-10-24 | Motorola Inc. | Semiconductor device interconnect layout structure for reducing premature electromigration failure due to high localized current density |
| US5472911A (en) * | 1994-09-02 | 1995-12-05 | Motorola, Inc. | Method for controlling electromigration and electrically conductive interconnect structure therefor |
| US5612627A (en) * | 1994-12-01 | 1997-03-18 | Advanced Micro Devices, Inc. | Method for evaluating the effect of a barrier layer on electromigration for plug and non-plug interconnect systems |
| US5689139A (en) * | 1995-09-11 | 1997-11-18 | Advanced Micro Devices, Inc. | Enhanced electromigration lifetime of metal interconnection lines |
| US6221794B1 (en) * | 1998-12-08 | 2001-04-24 | Advanced Micro Devices, Inc. | Method of reducing incidence of stress-induced voiding in semiconductor interconnect lines |
-
1999
- 1999-03-25 JP JP08203099A patent/JP3464933B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
2000
- 2000-03-27 US US09/535,971 patent/US6388269B1/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3464933B2 (ja) | 2003-11-10 |
| US6388269B1 (en) | 2002-05-14 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |