JP2000294730A - システムlsiチップ及びその製造方法 - Google Patents

システムlsiチップ及びその製造方法

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JP2000294730A
JP2000294730A JP11102180A JP10218099A JP2000294730A JP 2000294730 A JP2000294730 A JP 2000294730A JP 11102180 A JP11102180 A JP 11102180A JP 10218099 A JP10218099 A JP 10218099A JP 2000294730 A JP2000294730 A JP 2000294730A
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interlayer insulating
insulating film
region
forming
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Toru Koyama
小山  徹
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Mitsubishi Electric Corp
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    • H01L22/00Testing 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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    • H01L22/34Circuits for electrically characterising or monitoring manufacturing processes, e. g. whole test die, wafers filled with test structures, on-board-devices incorporated on each die, process control monitors or pad structures thereof, devices in scribe line
    • HELECTRICITY
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    • H01L27/02Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having at least one potential-jump barrier or surface barrier; including integrated passive circuit elements with at least one potential-jump barrier or surface barrier
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    • H01L2924/0001Technical content checked by a classifier
    • H01L2924/0002Not covered by any one of groups H01L24/00, H01L24/00 and H01L2224/00

Abstract

(57)【要約】 【課題】 システムLSIチップにおいて、製品領域を
確保しつつ、製品領域から独立した配線TEG(Test E
lement Group)領域を設ける。 【解決手段】 システムLSIチップのメモリ部上層の
配線層のうち有効に使用されていなかったダミーパター
ン層を、ダミーパターン機能を残しつつ、規模の大きい
配線TEG領域104aとして利用する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、配線についての
テスト構造(Test Element Group:以下、TEGと記
す)を備えたシステムLSIチップに関するものであ
る。
【0002】
【従来の技術】LSI等の半導体装置においては素子の
微細化、高集積化に伴って配線の微細化、多層化が進ん
でいる。配線の微細化、多層化によって、層間絶縁膜を
含めた配線構造及びその製造プロセスは複雑化してお
り、今や配線の出来栄えが製品の性能や歩留まりを左右
するといっても過言ではない。歩留まり改善やプロセス
管理のためには、正確かつ迅速に配線の出来栄えを評価
する必要がある。配線の出来栄え評価には、欠陥や異物
混入等の偶発的要因により発生した断線、短絡等の異常
がないか、また、配線幅等が設計どおりに形成されたか
等をチェックするための工程直後の評価や、完成済みチ
ップの経年変化(マイグレーションによる配線中のボイ
ドの発生等)をチェックするための加速試験による信頼
性評価等、様々なものがある。
【0003】製品チップ内の配線そのものの出来栄えを
評価するには、製品チップ内の他の回路要素の影響を受
けることなく独立して評価する必要があるが、製品チッ
プを用いてそのような評価を行うことは困難であり効率
が悪いため、従来より配線構造のみを形成した種々のT
EGを用いて評価が行われている。具体的には、そのよ
うな配線TEGの抵抗値等のパラメータを計測し、設計
値と異なる場合にはエミッション顕微鏡による観察やO
BIC(Optical Beam Induced Current)解析等の光学
的手法を用いて不具合や異常のある個所を検出すること
で、配線が評価される。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】従来の配線TEGの形
態には、製品ウェハとは別個に配線TEGのみを形成し
たテスト用ウェハを製作する場合と、製品ウェハのうち
製品チップ領域外に配線TEG領域を設ける場合とがあ
った。
【0005】しかし、前者の場合はテスト用ウェハが製
品ウェハと別個であるため、偶発的要因により製品ウェ
ハ内に発生した異常をテスト用ウェハが正確に反映しな
い可能性がある。偶発的要因により発生する異常の検出
率を向上させるためには、統計的な調査が必要となるた
めテスト用ウェハの作成頻度を増加させる必要がある
が、それでは製品のコストアップにつながってしまう。
【0006】一方、後者の場合も、製品ウェハ内に配線
TEG領域を設けることによって製品チップの占める面
積が小さくなり製品チップの収率が低下するので、製品
のコストアップにつながる。この場合、配線TEG領域
を縮小してコストアップを避けることは可能であるが、
配線TEG領域の面積が小さくなれば偶発的要因により
発生する異常の検出率が低下してしまうので、製品につ
いての充分な検査が期待できなくなる。
【0007】このように従来の配線TEGの形態では、
製品チップ内に偶発的要因により発生する異常の検出率
を向上させるためにはコストアップが避けられなかっ
た。
【0008】そこで、製品チップそのものの内部に配線
TEGを作りこむことが考えられる。製品チップの内部
にはいくつかの空きスペースが存在するが、その空きス
ペースを配線TEGの形成領域として利用するのであ
る。そのような例として、特開平5−144917号公
報に記載された技術がある。図9に示されたチップCP
2はこの技術について説明する平面図である。チップC
P2には、基板配線TEGが形成された空きスペース3
01と、内部セル及び正規の配線が形成された領域30
2と、I/Oセルが形成された領域303とが存在す
る。
【0009】この技術を用いれば製品チップ内に配線T
EGを形成するので、多数のテスト用ウェハを製作する
ことなく、偶発的要因により製品チップ内に発生した異
常を検出することができる。さらに、製品チップ内の空
きスペースを利用しているので製品チップの収率の低下
を招くこともない。よって、従来の配線TEGが有して
いた問題を回避しつつ、配線の出来栄えを評価すること
が可能となる。
【0010】しかし、この特開平5−144917号公
報に開示された技術では、製品チップ内の空きスペース
(例えばチップの四隅)に配線TEGを形成するとの記
述があるだけで、配線TEGの形成位置による効果の違
いは考慮していない。すなわち、図9に示したチップC
P2の場合、配線TEGは、内部セル及び正規の配線の
形成領域302並びにI/Oセル形成領域303と平面
視において別個の領域に形成されているが、このように
製品として機能する領域(以下、製品領域と記す)を平
面視において避けると、空きスペースがごく僅かしかな
く配線TEG領域が充分な面積を取り得ない可能性もあ
る。
【0011】さて、多層配線構造を備えたチップには、
製品領域の存在する平面の他に空きスペースが広く存在
するものがある。メモリとロジックとを一体化したシス
テムLSIチップにおいては、ロジック部では多くの層
に亘って配線が存在する多層配線構造が必要となるが、
メモリ部では一般に電源/接地配線等に必要な2層分程
度の上部配線層が存在すればよい。そのため、メモリ部
の上部配線層の上には、メモリ部の面積に相当する、か
なり広い空きスペースが存在する。
【0012】ただしシステムLSIの場合、この空きス
ペースには通常、数μm角程度のダミーパターンと呼ば
れる金属膜が敷き詰められる。このダミーパターンは、
ロジック部の多層配線構造の配線膜形成のために化学的
機械研磨(Chemical Mechanical Polishing:以下、C
MPと略す)処理する際にメモリ部の層間絶縁膜の表面
にディッシング(皿状の窪み)を生じさせないようにす
ること、及び、メモリ部での金属膜の面積が少なくロジ
ック部の配線膜のパターン形成時にロジック部とメモリ
部とでエッチング速度差が生じるのを防止するため金属
膜の粗密のバランスを確保することを目的として設けら
れる。
【0013】図10〜12はこのようなシステムLSI
チップCP1の構造について例示したものである。図1
0はチップ上のメモリ部MM及びロジック部LGの平面
視のレイアウト図を示しており、図11はメモリ部MM
における領域RGを拡大してメモリセルアレイ上の空き
スペースの中に形成されたダミーパターンDPの配列を
示した平面図である。図10においては、メモリ部MM
がロジック部LGと同程度の規模で設計されている。シ
ステムLSIチップのうち、このメモリ部MMの占める
面積の割合は様々であるが、通常は、システムLSIチ
ップCP1の全領域中、メモリ部MMがある程度大きな
規模を占めていることが多い。
【0014】また、図12は、図11中の切断線C−C
における断面図である。図12に示す通りメモリ部MM
は、基板401上にメモリセルMC(例えばDRAMと
キャパシタの一組)を多数有する素子層402を備え、
その上部に、電源/接地配線IL1,IL2を有する配
線層403と、ダミーパターンDPが多数形成されたダ
ミーパターン層404とを備えている。ダミーパターン
DPはロジック部LGの多層配線構造中の各層の配線
(図示せず)の表面と同一平面上にある表面を有してい
る。なお図12では、例としてダミーパターン層404
が3層分形成された場合を示している。なお、メモリセ
ルMCと電源/接地配線IL1との間、電源/接地配線
IL1と電源/接地配線IL2との間、電源/接地配線
IL2とダミーパターン層404との間及びダミーパタ
ーン層404中の各層の間には、それぞれ層間絶縁膜I
S0,IS1,IS2,IS3,IS4が形成されて、
各層が互いに絶縁されている。そして、最上部のダミー
パターンDPの上には表面を保護するパッシベーション
膜PVが形成されている。また図12では、素子層40
2の直上の配線IL1の形成された層を1層目、配線I
L2の形成された層を2層目、ダミーパターン層404
中の各層を下から順に3層目、4層目、5層目として、
それぞれ表示している。
【0015】このように、チップCP1のメモリ部MM
では3〜5層目に、メモリ部MMの面積と同程度の広さ
の配線領域を形成する余地があるにもかかわらず、ダミ
ーパターンとして用いる以外には有効に使用されていな
かった。
【0016】本発明は、システムLSIチップのメモリ
部のメモリセル上の空きスペースのうち有効に使用され
ていなかったダミーパターン層を、ダミーパターン機能
を残しつつ、規模の大きい配線TEG領域として利用す
ることを目的とする。
【0017】
【課題を解決するための手段】この発明のうち請求項1
にかかるものは、表面に第1及び第2の領域を有する基
板と、前記基板の前記第1の領域上に形成された多層配
線構造と、前記基板の前記第2の領域上に形成され、メ
モリセルを有する素子層と、前記素子層上に形成された
層間絶縁膜と、前記層間絶縁膜上に前記第2の領域の全
域に亘って形成された配線テスト構造とを備えるシステ
ムLSIチップである。
【0018】この発明のうち請求項2にかかるものは、
前記多層配線構造及び前記配線テスト構造は共通の工程
で形成された、請求項1記載のシステムLSIチップで
ある。
【0019】この発明のうち請求項3にかかるものは、
前記配線テスト構造の一部に固定電位が与えられる、請
求項2記載のシステムLSIチップである。
【0020】この発明のうち請求項4にかかるものは、
前記配線テスト構造に接続され、前記配線テスト構造の
うち前記基板から最も遠い部分と同一平面上にある表面
を有する電極パッドをさらに備える請求項2記載のシス
テムLSIチップである。
【0021】この発明のうち請求項5にかかるものは、
表面に第1及び第2の領域を有する基板を準備する第1
の工程と、前記第2の領域上にメモリセルを有する素子
層を形成する第2の工程と、前記第1の領域上及び前記
素子層上に第1の層間絶縁膜を形成する第3の工程と、
前記第1の層間絶縁膜上に第1の導電膜を形成する第4
の工程と、前記第1の導電膜をパターニングして、前記
第1の領域の前記第1の層間絶縁膜上には多層配線構造
を形成し、前記第2の領域の前記第1の層間絶縁膜上に
は前記第2の領域の全域に亘る配線テスト構造を形成す
る第5の工程とを備え、前記配線テスト構造及び前記多
層配線構造を前記基板の厚み方向にも延在して形成する
場合には、前記配線テスト構造及び前記多層配線構造を
覆うようにさらに第2の層間絶縁膜を形成する第6の工
程と、前記第2の層間絶縁膜にパターニングを施して、
前記配線テスト構造及び前記多層配線構造を露出させる
ビアホールを形成する第7の工程と、前記第7の工程に
続いて前記第2の層間絶縁膜上に第2の導電膜を形成す
る第8の工程と、前記第2の導電膜にパターニングを施
して、前記第1の領域の前記第2の層間絶縁膜上に前記
多層配線構造を延在して形成し、前記第2の領域の前記
第2の層間絶縁膜上に前記配線テスト構造を延在して形
成する第9の工程とをさらに備え、前記第5または第9
の工程が、前記配線テスト構造のうち前記基板から最も
遠い部分を形成する工程である場合には、前記第1また
は第2の層間絶縁膜上に前記配線テスト構造に接続され
た電極パッドをも形成する、システムLSIチップの製
造方法である。
【0022】
【発明の実施の形態】実施の形態1.本実施の形態は、
多数のビアホール接続部を備えた一続きの配線構造(以
下、ビアホールチェーンと記す)を配線TEGの一例と
して、メモリ部のダミーパターン層に備えたシステムL
SIチップである。
【0023】図1は、図10に示したシステムLSIチ
ップCP1のメモリ部MMの上層のダミーパターン層
に、ビアホールチェーンVCを配線TEGとして形成し
た場合の領域RGの拡大図であり、ビアホールチェーン
VCの配列の一例を示している。
【0024】このビアホールチェーンVCは、上層の配
線IL4と層間絶縁膜IS3を介した下層の配線IL3
とそれらをつなぐビアホール接続部VHとがおのおの複
数形成され、それらが連結されて構成されている。例え
ば、図1の場合では、ビアホールチェーンVCは、配線
IL3と、配線IL3の両端に設けられたビアホール接
続部VHと、配線IL3の一端のビアホール接続部VH
に一端が接続され配線IL3に対して直角に配置された
配線IL4とを一組とし、ある一組中の配線IL4に他
の組中の配線IL4に接続されていない方のビアホール
接続部VHを接続することを繰り返してジグザグ状に形
成されている。そして、途中にいくつかの折り返し部分
IL3aを備えて、メモリ部MMの全域に亘って形成さ
れている。また、ビアホールチェーンVCの両端には電
極パッドa,bが接続されている。なお、このようなビ
アホールチェーンの類似例は、例えば特開平4−290
242号公報に記載されているが、本実施の形態のよう
にメモリ部のメモリセル上の空きスペースに設けられて
いる例は見当たらない。
【0025】また図2は、図1の切断線A−Aにおける
断面を示す図である。このビアホールチェーンVCが形
成されたメモリ部MMは、基板101上にメモリセルM
C(例えばDRAMとキャパシタの一組)を多数有する
素子層102を備え、その上部に例えば、電源/接地配
線IL1,IL2を有する配線層103と、配線IL
3,IL4及びビアホール接続部VHから構成されたビ
アホールチェーンVCを有するTEG兼ダミーパターン
層104aと、ダミーパターンDPを有するダミーパタ
ーン層104bとを備えている。また、メモリセルMC
と電源/接地配線IL1との間、電源/接地配線IL1
と電源/接地配線IL2との間、電源/接地配線IL2
と配線IL3との間、配線IL3と配線IL4との間、
及び配線IL4とダミーパターンDPとの間にはそれぞ
れ層間絶縁膜IS0,IS1,IS2,IS3,IS4
が形成されて、各層が互いに絶縁されている。そして、
最上部のダミーパターンDPの上には表面を保護するパ
ッシベーション膜PVが形成されている。なお図2で
は、電源/接地配線IL1の形成された層を1層目、電
源/接地配線IL2の形成された層を2層目、配線IL
3の形成された層を3層目、配線IL4の形成された層
を4層目、ダミーパターンDPの形成された層を5層目
として表示している。また、ビアホールチェーンVCの
両端には電極パッドa,bが接続される。電極パッド
a,bは例えば、製品領域の電極パッドとは別個にシス
テムLSIチップの最上層(図2の場合ならば5層目)
に形成される(図示せず)。
【0026】なお図示してはいないが、電源/接地配線
IL1,IL2、配線IL3,IL4、ダミーパターン
DP及び層間絶縁膜IS0〜IS4の形成時には、共通
の工程でロジック部LGにおいても配線及び層間絶縁膜
が形成されている。
【0027】本実施の形態にかかるシステムLSIチッ
プを用いれば、メモリ部MMの多層配線構造中のダミー
パターン層にビアホールチェーンVCのTEGを形成し
ているので、製品チップで発生する欠陥や異物混入等の
偶発的要因による異常が検出でき、製品チップ内の他の
回路要素から独立して配線そのものの出来栄え評価をす
ることができる。すなわち、ビアホールチェーンVCの
抵抗値等のパラメータを測定して、設計値からずれてい
るかどうかを判断し、許容範囲を超えてずれている場合
にはエミッション顕微鏡等を用いて不具合や異常のある
個所を分析して製品チップの配線の出来栄え評価を行う
ことが可能となる。さらに、システムLSIチップ中で
メモリ部はある程度大きな面積を占めるので、メモリセ
ル上にメモリ部MMの全域に亘る大規模な配線TEGを
形成できることから、製品領域と同一平面内の僅かな空
きスペースに配線TEGを形成する場合に比べ、異常の
検出率が高い。また、ビアホールチェーンVCがロジッ
ク部LGの上層の配線と共通の工程で形成されることか
ら、ロジック部LGの上層の配線をCMP処理する際に
配線IL3,IL4も同様にCMP処理されるのでメモ
リ部の層間絶縁膜の表面にディッシングが生じにくく、
また、配線金属のパターン形成時に金属膜の粗密のバラ
ンスが確保できる。すなわち、配線TEGとしてのみな
らず、ダミーパターンとしての機能も有する。また出来
栄え評価終了後は、ビアホールチェーンVCの配線TE
Gは通電されない金属膜となることから、メモリ部に対
するチップ表面からの電気的影響を防ぐ電気的シールド
としても機能する。
【0028】実施の形態2.本実施の形態は、実施の形
態1におけるビアホールチェーンのように2層にまたが
る配線TEGではなく、1層分の短絡検出用の配線TE
Gをメモリ部のダミーパターン層に備えたシステムLS
Iチップである。
【0029】図3は、図10に示したシステムLSIチ
ップCP1のメモリ部MMのうちダミーパターン層に短
絡検出用配線パターンSH1,SH2のTEGを適用し
た場合の領域RGを拡大して示したものである。短絡検
出用配線パターンSH1,SH2は、いずれも櫛の歯状
の配線パターンであり、互いに接触しないように一方の
櫛の歯が他方の櫛の歯の間隙に位置するよう配置され
て、メモリ部MMの全域に亘って形成されている。そし
て、短絡検出用配線パターンSH1,SH2の末端に
は、電極パッドa,bがそれぞれ設けられている。な
お、このような短絡検出用配線パターンの類似例は、例
えば特開平5−144917号公報に記載されている
が、本実施の形態のようにメモリ部のメモリセル上の空
きスペースに設けられている例は見当たらない。
【0030】このパターンSH1,SH2が図12にお
けるダミーパターン層404のうちいずれか1層にダミ
ーパターンDPに代わって形成され、電極パッドa,b
が例えば、製品領域の電極パッドとは別個にシステムL
SIチップの最上配線層に形成されれば、実施の形態1
と同様、規模の大きい配線TEGがシステムLSIチッ
プ内に作り込まれることになる。
【0031】本実施の形態にかかるシステムLSIチッ
プを用いれば、メモリ部MMの多層配線構造中のダミー
パターン層を利用して短絡検出用配線パターンSH1,
SH2の配線TEGを形成しているので、製品チップで
発生する欠陥や異物混入等の偶発的要因による異常を検
出できる。すなわち、短絡検出用配線パターンSH1,
SH2の電極パッドa,b間の抵抗値を測定すること
で、配線間に短絡が生じているかどうかを判断すること
が可能となる。もし異物等が混入しておれば、その異物
等が短絡検出用配線パターンSH1,SH2を短絡し、
電極パッドa,b間の抵抗値を下げるからである。さら
に、実施の形態1にかかるシステムLSIチップと同
様、メモリセル上にメモリ部MMの全域に亘る大規模な
配線TEGを形成できることから、製品領域と同一平面
内の僅かな空きスペースに配線TEGを形成する場合に
比べ異常の検出率が高い。また、ダミーパターン及び電
気的シールドとしても機能する。
【0032】実施の形態3.本実施の形態は、1層分の
断線検出用の配線TEGをメモリ部のダミーパターン層
に備えたシステムLSIチップである。
【0033】図4は、図10に示したシステムLSIチ
ップCP1のメモリ部MMのうちダミーパターン層に断
線検出用配線パターンWBのTEGを適用した場合の領
域RGを拡大して示したものである。断線検出用配線パ
ターンWBは、一本の配線が、繰り返しコの字型に折り
返すパターンであり、メモリ部MMの全域に亘って形成
されている。また、その両端には電極パッドa,bが接
続されている。なお、このような断線検出用配線パター
ンの類似例は、例えば特開平10−189679号公報
に記載されているが、本実施の形態のようにメモリ部の
メモリセル上の空きスペースに設けられている例は見当
たらない。
【0034】このパターンWBが、図12におけるダミ
ーパターン層404のうちいずれか1層にダミーパター
ンDPに代わって形成され、電極パッドa,bが例え
ば、製品領域の電極パッドとは別個にシステムLSIチ
ップの最上配線層に形成されれば、実施の形態1または
2と同様、規模の大きい配線TEGがシステムLSIチ
ップ内に作り込まれることになる。
【0035】本実施の形態にかかるシステムLSIチッ
プを用いれば、メモリ部MMの多層配線構造中のダミー
パターン層を利用して断線検出用配線パターンWBの配
線TEGを形成しているので、製品チップで発生する欠
陥や異物混入等の偶発的要因による異常を検出できる。
すなわち、断線検出用配線パターンWBの抵抗値を測定
することで、配線間に断線が生じているかどうかを判断
することが可能となる。もし欠陥等が存在しておれば、
その欠陥等が断線検出用配線パターンWBに断線を生じ
させ、電極パッドa,b間の抵抗値を上げるからであ
る。さらに、実施の形態1または2にかかるシステムL
SIチップと同様、メモリセル上にメモリ部MMの全域
に亘る大規模な配線TEGを形成できることから、製品
領域と同一平面内の僅かな空きスペースに配線TEGを
形成する場合に比べ異常の検出率が高い。また、ダミー
パターン及び電気的シールドとしても機能する。
【0036】実施の形態4.本実施の形態は、配線TE
Gの有する一つの電極パッドを省略し、そのかわりに製
品領域の電源電位または接地電位が与えられるシステム
LSIチップである。
【0037】図5は、実施の形態3にかかるシステムL
SIチップを例として、断線検出用配線パターンWBの
TEGの一端に、電極パッドaを設ける代わりに、例え
ば電源/接地配線IL2をビアホール接続部VHaを介
して接続した場合について示す図である。また図6は、
図5中の切断線B−Bにおける断面を示している。この
断線検出用配線パターンWBが形成されたメモリ部MM
は、実施の形態1におけると同様、基板201上にメモ
リセルMCを多数有する素子層202を備え、その上部
に、電源/接地配線IL1,IL2を有する配線層20
3と、断線検出用配線パターンWBを有するTEG兼ダ
ミーパターン層204aと、ダミーパターンDPを有す
るダミーパターン層204bとを備えている。また、各
層間には層間絶縁膜IS0,IS1,IS2,IS3,
IS4が形成されて、各層が互いに絶縁されている。そ
して、最上部のダミーパターンDPの上には表面を保護
するパッシベーション膜PVが形成されている。また、
断線検出用配線パターンWBの一端は電極パッドbに接
続され、他端は先述のように、電源/接地配線IL2を
介してビアホール接続部VHaに接続されている。
【0038】本実施の形態にかかるシステムLSIチッ
プを用いれば、1つの配線TEGパターンにつき1つの
電極パッドを省略できるので、広い面積を必要とする電
極パッドの数を削減でき、製品領域のための電極パッド
を広く取ることができる。また、配線TEGには製品領
域の電源電位または接地電位が与えられるので、出来栄
え評価終了後の配線TEGは電位が固定した金属膜とな
り、より効果的な電気的シールド機能が得られる。
【0039】なお、製品領域の電源電位または接地電位
に配線TEGの一端を接続しても、電源/接地配線にT
EGの容量負荷がプラスされるだけなので、配線TEG
が製品領域に対して悪影響を与えることはない。
【0040】実施の形態5.本実施の形態は、配線TE
Gが存在する層内に配線TEGの両端の電極パッドを設
けたシステムLSIチップである。
【0041】図7は、実施の形態1にかかるシステムL
SIチップを例として、ビアホールチェーンVCの配線
TEGの両端の電極パッドa,bを最上配線層である5
層目に加えて4層目にも設けた場合について示す図であ
る。図の左半分は、図2に示したメモリ部MMの構造の
3〜5層目と同じ部分を示している。ただし、ビアホー
ルチェーンVCの配線TEGの最終端に位置するビアホ
ール接続部VHdには、配線IL3ではなく、電極パッ
ドaにつながる配線PLが接続されている。また、図の
右半分は、電極パッドaの構造を示している。配線PL
はビアホール接続部VHbを介して、4層目に形成され
た電極パッドP4に接続されている。また、電極パッド
P4はビアホール接続部VHcを介して、5層目に形成
された電極パッドP5に接続されている。
【0042】このようなシステムLSIチップは、以下
のようにして形成される。なお、層間絶縁膜IS3より
も基板101側に位置する部分の構成については、図2
に示されたものと同一であるので図2をも参照して述べ
る。まず、基板101上のメモリ部MMにメモリセルM
C及び層間絶縁膜IS0を形成して素子層102を形成
する。このとき、ロジック部LGでもメモリ部MMと同
様にロジック素子等が形成される。そして、メモリ部M
Mに電源/接地配線IL1、層間絶縁膜IS1、電源/
接地配線IL2、層間絶縁膜IS2をこの順に形成す
る。その後、層間絶縁膜IS2の表面に金属膜を形成
し、パターニングして配線IL3,PLを形成する。そ
して、配線IL3,PLを覆うように層間絶縁膜IS3
を形成する。そして、層間絶縁膜IS3にフォトリソグ
ラフィ技術を用いて配線IL3につながるビアホールを
形成し、続いて層間絶縁膜IS3の表面に金属膜を形成
し、ビアホールを金属膜で埋めビアホール接続部VH,
VHb,VHdを形成する。そして、金属膜をパターニ
ングして配線IL4及び電極パッドP4を形成する。図
8は、ここまでの工程で得られた構造を示す断面図であ
る。なお、電源/接地配線IL1,IL2及び配線IL
3,IL4及び層間絶縁膜IS0〜IS3の形成時に
は、共通の工程でロジック部LGにおいても配線及び層
間絶縁膜が形成され、多層配線構造が同時に形成されて
いる。
【0043】さて通常、配線TEGの電極パッドは、チ
ップ完成後のテスト時に探針が接触可能となるように、
多層配線構造のうち最上配線層にのみ設けられれば充分
である。しかし、配線TEGの形成後すぐに配線TEG
の出来栄え評価を行うことができれば、プロセスの早い
段階で配線の異常が発見できる。よって、図8に示すよ
うに、層間絶縁膜IS3の表面に4層目の配線IL4が
形成されてビアホールチェーンVCが完成した時点で電
極パッドP4の形成も完了しておれば、以降のプロセス
を経ることなく早い段階で配線の出来栄えを評価し、不
良チップを選別することが可能となる。このようにすれ
ば、配線に異常を有する不良チップに以降のプロセスを
施さないようにすることが可能であるので、無駄が生じ
ない。なお、ビアホールチェーンVCの場合は上下2層
に亘る配線TEGであるので、その上層配線である配線
IL4が形成される層と同じ4層目に電極パッドP4は
形成されたが、もっと上下に広く亘る配線TEGの場合
には、その配線TEGの最上層に電極パッドを形成する
ようにすればよい。
【0044】また、チップ完成後に光学的手法を用いて
不具合や異常の個所の検出を行う場合、上層の配線(図
7の場合、ダミーパターンDP)が存在すると配線TE
Gを遮蔽してしまうために、不具合や異常のある個所の
検出が行いにくい。しかし、上記のようにビアホールチ
ェーンVCが完成した時点で電極パッドP4も形成され
れば、遮蔽物となる上層の配線がない状態で光学的手法
を用いて不具合や異常の個所の検出を行うことができる
ので、検出が容易となる。
【0045】そして、図8の段階で異常が認められなか
ったチップに対しては、層間絶縁膜IS4、ビアホール
接続部VHc、電極パッドP5、ダミーパターンDP及
びパッシベーション膜PVを形成して、図7に示したよ
うにシステムLSIチップを完成させ、完成後の加速試
験等が行えるようにしておけばよい。
【0046】本実施の形態にかかるシステムLSIチッ
プを用いれば、配線TEGの形成された層と同じ層に配
線TEGの電極パッドも形成されているので、配線TE
Gの形成後すぐに配線TEGの出来栄え評価が行える。
よって、プロセスの早い段階で異常が発見できる。ま
た、配線TEGにとって遮蔽物となる上層の配線層がな
い状態で光学的手法を用いて不具合や異常の個所の検出
を行うことができるので、異常の検出が容易となる。
【0047】その他.上記の各実施の形態においては、
メモリ部MMのダミーパターン層における配線TEGが
一種類である場合について述べたが、もちろん一つのシ
ステムLSIチップ中に複数種類の配線TEGが形成さ
れていてもよい。
【0048】
【発明の効果】この発明のうち請求項1にかかるシステ
ムLSIチップを用いれば、第2の領域の層間絶縁膜上
に配線テスト構造を形成しているので、システムLSI
チップで発生する欠陥や異物混入等の偶発的要因による
異常が検出でき、システムLSIチップ内の他の要素か
ら独立して配線テスト構造の出来栄え評価をすることが
できる。さらに、素子層上に層間絶縁膜を介して第2の
領域の全域に亘る大規模な配線テスト構造を形成できる
ことから、第2の領域と同一平面内の僅かな空きスペー
スに配線テスト構造を形成する場合に比べ、システムL
SIチップで発生する欠陥や異物混入等の偶発的要因に
よる異常の検出率が高い。また配線の出来栄え評価終了
後は、配線テスト構造は、第2の領域に対する電気的シ
ールドとしても機能する。
【0049】この発明のうち請求項2にかかるシステム
LSIチップを用いれば、配線テスト構造が多層配線構
造と共通の工程で形成されることから、第1の領域の多
層配線構造をCMP処理して形成する際に、第2の領域
の配線テスト構造も同様にCMP処理されるので第2の
領域の層間絶縁膜の表面にディッシングが生じにくく、
また、第1の領域と第2の領域との間で配線膜の粗密の
バランスが確保できる。すなわち、配線テスト構造がダ
ミーパターンとしての機能も有する。
【0050】この発明のうち請求項3にかかるシステム
LSIチップを用いれば、1つの配線TEGパターンに
つき1つの電極パッドを省略できるので、広い面積を必
要とする電極パッドの数を削減でき、製品領域のための
電極パッドを広く取ることができる。また、固定電位が
与えられるので、出来栄え評価終了後の配線テスト構造
は電位が固定した導電膜となり、より効果的な電気的シ
ールド機能が得られる。
【0051】この発明のうち請求項4にかかるシステム
LSIチップを用いれば、配線テスト構造にとって遮蔽
物となる上層の配線層がない状態で光学的手法を用いて
不具合や異常の個所の検出を行うことができるので、異
常の検出が容易となる。
【0052】この発明のうち請求項5にかかるシステム
LSIチップの製造方法を用いれば、配線テスト構造の
うち基板から最も遠い部分を形成する際に、前記配線テ
スト構造に接続された電極パッドをも形成するので、配
線テスト構造の形成後すぐに配線テスト構造の出来栄え
評価が行え、プロセスの早い段階で異常を発見して不良
チップを選別することが可能となる。このようにすれ
ば、配線に異常を有する不良チップに以降のプロセスを
施さないようにすることが可能であるので、無駄が生じ
ない。また、配線テスト構造にとって遮蔽物となる上層
の配線層がない状態で光学的手法を用いて不具合や異常
の個所の検出を行うことができるので、異常の検出が容
易となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 この発明の実施の形態1のシステムLSIチ
ップの一部を示す図である。
【図2】 この発明の実施の形態1のシステムLSIチ
ップの断面を示す図である。
【図3】 この発明の実施の形態2のシステムLSIチ
ップの一部を示す図である。
【図4】 この発明の実施の形態3のシステムLSIチ
ップの一部を示す図である。
【図5】 この発明の実施の形態4のシステムLSIチ
ップの一部を示す図である。
【図6】 この発明の実施の形態4のシステムLSIチ
ップの断面を示す図である。
【図7】 この発明の実施の形態5のシステムLSIチ
ップの断面を示す図である。
【図8】 図7に到る前の段階のシステムLSIチップ
の断面を示す図である。
【図9】 従来の半導体装置を示す図である。
【図10】 システムLSIチップを示す図である。
【図11】 従来のシステムLSIチップの一部を示す
図である。
【図12】 従来のシステムLSIチップの断面を示す
図である。
【符号の説明】
101 基板、102 素子層、104a ダミーパタ
ーン層、IS 層間絶縁膜、VC ビアホールコンタク
ト、SH1,SH2 短絡検出用配線パターン、WB
断線検出用配線パターン、P4,P5 電極パッド。

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 表面に第1及び第2の領域を有する基板
    と、 前記基板の前記第1の領域上に形成された多層配線構造
    と、 前記基板の前記第2の領域上に形成され、メモリセルを
    有する素子層と、 前記素子層上に形成された層間絶縁膜と、 前記層間絶縁膜上に前記第2の領域の全域に亘って形成
    された配線テスト構造とを備えるシステムLSIチッ
    プ。
  2. 【請求項2】 前記多層配線構造及び前記配線テスト構
    造は共通の工程で形成された、請求項1記載のシステム
    LSIチップ。
  3. 【請求項3】 前記配線テスト構造の一部に固定電位が
    与えられる、請求項2記載のシステムLSIチップ。
  4. 【請求項4】 前記配線テスト構造に接続され、前記配
    線テスト構造のうち前記基板から最も遠い部分と同一平
    面上にある表面を有する電極パッドをさらに備える請求
    項2記載のシステムLSIチップ。
  5. 【請求項5】 表面に第1及び第2の領域を有する基板
    を準備する第1の工程と、 前記第2の領域上にメモリセルを有する素子層を形成す
    る第2の工程と、 前記第1の領域上及び前記素子層上に第1の層間絶縁膜
    を形成する第3の工程と、 前記第1の層間絶縁膜上に第1の導電膜を形成する第4
    の工程と、 前記第1の導電膜をパターニングして、前記第1の領域
    の前記第1の層間絶縁膜上には多層配線構造を形成し、
    前記第2の領域の前記第1の層間絶縁膜上には前記第2
    の領域の全域に亘る配線テスト構造を形成する第5の工
    程とを備え、 前記配線テスト構造及び前記多層配線構造を前記基板の
    厚み方向にも延在して形成する場合には、 前記配線テスト構造及び前記多層配線構造を覆うように
    さらに第2の層間絶縁膜を形成する第6の工程と、 前記第2の層間絶縁膜にパターニングを施して、前記配
    線テスト構造及び前記多層配線構造を露出させるビアホ
    ールを形成する第7の工程と、 前記第7の工程に続いて前記第2の層間絶縁膜上に第2
    の導電膜を形成する第8の工程と、 前記第2の導電膜にパターニングを施して、前記第1の
    領域の前記第2の層間絶縁膜上に前記多層配線構造を延
    在して形成し、前記第2の領域の前記第2の層間絶縁膜
    上に前記配線テスト構造を延在して形成する第9の工程
    とをさらに備え、 前記第5または第9の工程が、前記配線テスト構造のう
    ち前記基板から最も遠い部分を形成する工程である場合
    には、前記第1または第2の層間絶縁膜上に前記配線テ
    スト構造に接続された電極パッドをも形成する、システ
    ムLSIチップの製造方法。
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