JP2002093918A - 集積回路及び集積回路の製造方法 - Google Patents
集積回路及び集積回路の製造方法Info
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Abstract
を提供する。 【解決手段】 集積回路中の故障の発生又は可能性を評
価する装置及びプロセスである。プロセスは基板又はダ
イスの周囲にランナのような導電性領域を形成すること
を含む。導電性領域は集積回路中の1ないし複数の異な
るメタライゼーション層に配置される。導電性領域は1
ないし複数のボンディングパッドに結合される。ダイス
は抵抗、導電率、漏話又は導電性領域上の他の電気的特
性を、ボンディングパッドを通して測定することによ
り、評価される。評価は集積回路中に形成されたランナ
が故障しているか、故障する可能性があるかを予測する
ために使用できる。
Description
的には、集積回路を評価する機構及び方法に関する。
ゼーション層間の電気的接続をするため、選択された位
置に管を含む層間誘電体により、電気的に分離された複
数のレベルのパターン形成されたメタライゼーションと
ともに作製される。特性向上のための(たとえばデバイ
ス速度を増したり、与えられた面積のチップ内での回路
の機能を増すことにより)断えざる努力の中で、集積回
路の寸法がより小さくなるとともに、相互接続線幅は次
第に狭くなり、金属レベルの数は増加している。これに
よりモールドした化合物が裂けたり応力による移動によ
って生じる損傷のような有害な効果を、より受けやすく
なる。応力による移動というのは、相互接続中に存在す
る機械的な応力勾配に応答して、相互接続する材料が質
量移動することをさし、応力勾配は導電性ランナと周囲
(たとえば上又は下)の誘電体材料又はモールド化合物
間の熱膨張係数の不整合及びコンプライアンス不整合か
ら生じる。
性である。伸張性応力は空孔を形成し、一方圧縮性応力
はヒロックを形成することがある。空孔は成長を続け、
成長を続けることがエネルギー的に不可能となるまで、
応力を減し、移動する空孔はまた他の空孔と合体し、実
効的に空孔成長機構を生じる可能性がある。たとえば、
層間誘電体をアルミニウム(Al)線(しばしば“ラン
ナ”とよばれる)上に堆積させるプロセスを考える。ア
ルミニウム線は基板上又は半導体基板上の他の誘電体材
料上にある。典型的な場合、そのような堆積は化学気相
堆積(CVD)により行われる。堆積後、構造を室温に
冷却するにつれ、層間誘電体よりはるかに大きな熱膨張
係数をもつアルミニウム線は、上の層間誘電体より収縮
しようとする。
間誘電体は、アルミニウム線がその所望の平衡長に収縮
するのを妨げ、その結果アルミニウム線中に伸張性の応
力が発生する。伸張性の応力は線の端部で最大であり、
中心に向って減少し、そのため線の幅に渡って、ゼロで
ない伸張性応力勾配が存在する。この応力勾配は質量移
動に対する熱力学的駆動力を表わす化学ポテンシャル勾
配に対応する。従って、アルミニウム原子はアルミニウ
ム線中の全体的な歪エネルギーを減すため、拡散する。
典型的な場合、数カ月又は数年という時間がたつと、導
電層のこの質量移動により、導電性ランナ中に空孔が発
生し、故障を起す可能性がある。空孔は線全体を横切る
(すなわち回路の開放)可能性があったり、断面積を減
す可能性があり、そこを通ってエレクトロマイグレーシ
ョン効果が生じるよう電流が流れたり、あるいは電流が
流れることにより、致命的な熱的損傷を起しうる。導電
性ランナのストレスマイグレーション特性を解決する本
質は、これらの効果を評価する方法である。特にそのよ
うな方法は潜在的な応力の問題を容易に解決する機構を
提供する必要がある。
する装置及びプロセスに関する。プロセスは基板又はダ
イスの周囲にランナのような導電性領域を形成すること
を含む。導電性領域は集積回路内の1ないし複数の異な
るメタライゼーション層に配置してよい。導電性領域は
1ないし複数のボンディングパッドに結合される。ダイ
スは抵抗率、導電率、漏話又は導電性領域上の他の電気
的特性を、ボンディングパッドを通して測定することに
より、評価する。評価は次に集積回路内に形成されたラ
ンナが、故障しているかあるいは故障の可能性があるか
を予測するために、使うことができる。
例であり、本発明を限定するものではないことを、理解
すべきである。
発生したこと又はその可能性を評価する装置及びプロセ
スを提供する。このプロセスはランナのような導電性領
域を、基板又はダイスの周囲に形成することを含む。導
電性領域は集積回路内の1ないし複数の異なるメタライ
ゼーション層に配置してよい。導電性領域はボンディン
グパッドの2つないしそれ以上のボンディングパッドに
結合される。ダイスは抵抗、導電率、漏話又は導電性領
域上の他の電気的特性を測定することにより、評価され
る。評価はたとえば、集積回路内に形成されたランナが
故障しているかあるいはする可能性があるかを予測する
ために使用できる。
字は同様の要素をさしており、図1は本発明に従うダイ
ス又は基板10の上面図である。図2は線2−2に沿っ
た図1中に示された集積回路の概略図である。ダイス1
0はボンディングパッド20及び導電性領域30a,3
0b,30cを含む。導電性領域30a,30b,30
cは金属、合金、導電性シリサイド、導電性窒化物、導
電性有機ポリマ又はそれらの組合せで形成してよい。金
属は銅、アルミニウム、タングステン、チタン又はそれ
らの組合せを含んでよい。ボンディングパッド20は星
形、正方形、長方形、円形又は他の形に形成してよい。
用の材料は、導電性領域40を形成する材料と同じ、又
は本質的に同じものを選んでもよい。導電性領域30
a,30b,30cは導電性領域40が形成される時、
形成してもよい。導電性領域40はたとえばダイス10
内に形成されたデバイスを相互接続するためのランナ又
はレベル間相互接続(たとえばプラグ)である。言いか
えると、導電性領域40は集積回路を形成するために、
ダイス10中の構造を相互接続するために用いられる。
ロセスに付随した応力は、ダイスの周辺でより大きく現
われる。たとえば、ダイス周辺に生じる応力はダイス5
0の中心から、外部領域60に向って増加する。上述の
ように、これは導電性領域30a,30b,30c及び
40を形成するのに用いられる材料と、集積回路を形成
する他の材料との間の不整合のために生じる。他の材料
には、層間誘電体、モールド化合物及び基板又はダイス
10が含まれる。
イスに比べ多くの領域に配置してよい。たとえば、導電
性領域30a,30b及び30cはダイスの周囲又は外
側の領域に形成してよい。あるいは、導電性領域30
a,30b及び30cは、ダイス10の外側の端部とボ
ンディングパッド20の間に形成してよい。別の実施例
において、導電性領域30a,30b及び30cは導電
性領域40より外側の端部15に近く形成してもよい。
導電性領域30a,30b及び30cは導電性領域40
上に生じる力と等しいか大きい力を経験するように配置
してよく、試験を容易にするため、ボンディングパッド
20に結合される。更に別の実施例において、導電性パ
ッド30a,30b及び30cの少くとも1つをダイス
10又は他の層上に形成し、導電性領域の試験中用いて
よい少くとも2つのボンディングパッドに接続してよ
い。
形成されたモールド化合物80、層間誘電体(図示され
ていない)及び導電性領域の1つ又はすべての間に、応
力が発生する。これらの応力は導電性領域を故障させる
可能性がある。導電性領域はダイス10の外側の領域上
に形成されるため、導電性領域30a,30b及び30
c上に最も大きな応力が生じるはずである。その結果、
導電性領域30a,30b及び30c上に、より大きな
応力が生じるため、導電性領域30a,30b及び30
cは故障する可能性がある。従って、導電性領域30
a,30b及び30cが故障しているか故障する可能性
があるかという決定は、ダイス10を除去するか、除去
すべきか否かを決るために、ダイス10を更に試験する
必要があるか否かを決るために用いることができる。
0a,30b及び30cは同じメタライゼーション又は
異なるメタライゼーション層上に形成してよい。後者の
場合、ボンディングパッドはプラグを用いて導電性領域
と相互接続してよい。
障は、周知の方法を用いて、導電性領域の電気的特性の
変化を測定することによって、決めてよい。たとえば、
時間に伴う抵抗又は抵抗の変化は、導電性領域30a,
30b及び30cに対して測定した。導電性領域30
a,30b及び30cのコンダクタンスを測定してもよ
い。2つ又はそれ以上の導電性ライン間での漏話の発生
を測定してもよい。これらは試験の例である。導電性材
料を試験するための多くの周知の試験の任意の1つを用
いてよい。
え、ダイスは導電性領域の故障を誘発する熱的、電気的
又は他の応力を受ける可能性がある。このようにして、
導電性領域の測定された電気的特性は、導電性ランナ4
0の故障の可能性又は導電性ランナがある指定された時
間又はある条件下で、故障する可能性を予測するために
用いることができる。言いかえると、導電性領域は応力
試験中、集積回路特性の特徴を評価するために用いるこ
とができる。これにより、集積回路中に形成された導電
性領域に対する応力の効果を決るために、より早くかつ
費用のかからない試験が可能になる。
5(図6参照)又は導電性領域を評価するために、ボン
ディングパッド20とテスター300の電気的接触する
他の適当な手段を用いて、導電性領域30a,30b及
び30cに結合されたボンディングパッド20をテスタ
ー300(図6参照)に電気的に接続することにより、
測定される。試験はダイス10の製造中、多くの異なる
点で行ってよい。これらには、(1)1ないし複数の誘
電体層、(2)不活性化層又は(3)モールド化合物を
ダイス10上に形成する前又は後が含まれる。これらの
層を形成するこれらの層又はプロセスのそれぞれが、導
電性領域30a,30b,30c及び40上に応力を生
じる可能性をもつ。1ないし複数のダイス10について
一度電気的試験を行ったら、データは試験のため、ダイ
ス10を選択したロットを除去するか、受け入れるため
に使用してよい。あるいはダイス10のそれぞれは、実
施例で可能になった容易で低価格の試験ができるなら、
個々に試験をしてもよい。図3a及び3bに示されるよ
うに、導電性領域30a,30b及び30c間の間隔
は、ダイス10の異なる領域間で応力効果を評価するた
め、変化させてもよい。たとえば、導電性領域30a及
び30b間の間隔X1は、導電性領域30b及び30c
間の間隔X2より小さくしてよい。その結果、近接した
導電性領域(たとえばランナ又は相互接続)に対する有
害な応力の効果が検出できる。図3aは間隔X1がX2
より大きいように示しているが、これはX2がX1より
大きいように逆転してもよい(図3b)。しかし、3個
の導電性領域30a,30b及び30cは例として示し
たもので、ダイス上には1ないしそれ以上の導電性領域
を含んでよい。たとえば、1つの導電性領域30又は5
個の導電性領域30をダイス10上に形成してもよい。
おいて、導電性領域70の角領域75は45度(θは4
5°)食いつき部をもち、そのためダイスの中心50か
らダイスの角の方へ広がる応力は、角領域75に対し、
本質的に垂直である。このようにして、角領域75中の
導電性領域70の長い方の軸上の輪状応力の大きさは、
増加する。導電性領域70は図1に関して上で述べたの
と同じプロセスを用いて評価される。
の実施例において、導電性領域の高さ(Y1,Y2,Y
3,Y4及びY5)はダイス10の上面100に対して
変化させる。これは下の層中に異なる深さをもつ管又は
開口を形成し、導電層を堆積させることにより、実現で
きる。導電層は周知のリソグラフィ及びエッチング技術
を用いて、パターン形成される。異なる高さの導電体を
形成するために、複数のエッチング及びリソグラフィ工
程を用いてよい。同様に、異なる深さの開口又は管を形
成するために、複数のエッチング及びリソグラフィ工程
を用いてよい。
領域の高さに沿った異なる位置において、導電性領域上
の応力が強調される。たとえば、領域205又は導電性
領域200の底から(Z1)の高さにおける導電性領域
200上で、応力は大きくなるであろう。これは導電性
領域210より異なる高さ22において、管を越えて延
びる導電性領域210とは異なる。応力は領域215に
おいて導電性領域210上で大きくなるであろう。その
結果、導電性ランナ中の材料勾配により生じるような導
電性領域を形成する材料中に損傷を生じる可能性のある
差異は、同一化される。
える。ドーパントは電解槽から銅(Cu)中に導入され
るか、意図的に同時メッキされる。典型的な場合、ドー
パントは光沢剤(たとえばプロパンスルホン酸誘導
体)、キャリヤ(たとえばポリアルキレングリコー
ル)、均一性剤(たとえば、アミン添加スルホン酸アル
カン、アミド、ジスルフィド官能基)及び塩素イオンを
含む。ドーパントは銅薄膜の成長中、その厚さに沿って
自然に勾配を形成する。炭素は電解メッキ後、銅薄膜中
に存在する最も目につくものの1つである。炭素の濃度
は通常、薄膜の最上部から底部へ増加する。銅薄膜中に
追加したこれらの元素及び物質が存在することは、特に
それらが膜の厚さに渡って変化するなら、銅薄膜中に弱
点を生じうる。図5に示された実施例は、導電性領域が
故障しているが、故障する可能性があるかを評価するた
めに、導電性領域中の潜在的な弱い点に焦点をあわせる
機能を提供している。
導電性領域30a,30b及び30cを含む集積回路3
10を示すブロッタダイヤグラムである。
たが、それはこれらの実施例に限定するためのものでは
ない。特許請求の範囲は、本発明の真の精神及び視野を
離れることなく、当業者ができる他の変形及び実施例を
含むと解釈すべきである。
の集積回路の上面図である。
路の概略図である。
組立図である。
ある。
組立図である。
のブロック図である。
ッド 40 導電性領域 50 中心 70,70a,70b,70c 導電性領域 75 角領域 80 モールド化合物 100 上面 200,210 導電性領域 215 領域 300 テスター 305 プローブ 310 集積回路
Claims (15)
- 【請求項1】 基板;基板上に形成された複数のボンデ
ィングパッド;及び基板の外部領域に形成され、複数の
ボンディングパッドの少くとも2つに結合された第1の
導電性領域を含む集積回路。 - 【請求項2】 第1の導電性領域は複数のボンディング
パッドを囲む請求項1記載の集積回路。 - 【請求項3】 第1の導電性領域は面取り領域を有する
請求項2記載の集積回路。 - 【請求項4】 集積回路中に形成されたデバイスを相互
接続するのに適した第2の導電性領域を更に含み、第1
の導電性領域はデバイスから分離されている請求項1記
載の集積回路。 - 【請求項5】 第1の導電性領域は少くとも2つの別々
の第1の導電性領域を含む請求項1記載の集積回路。 - 【請求項6】 少くとも2つの別々の第1の導電性領域
は基板上面に対し、異なる高さを有する請求項5記載の
集積回路。 - 【請求項7】 第1の導電性領域は集積回路の周囲に形
成される請求項1記載の集積回路。 - 【請求項8】 第1の導電性領域は少くとも2つの別々
の導電性領域を含み、別々の導電性領域のそれぞれは複
数のボンディングパッドの少くとも2つに結合された請
求項1記載の集積回路。 - 【請求項9】 少くとも2つのパッドを通して、第1の
領域の電気的特性を試験するための構成をしたテスタを
含む請求項1記載の集積回路を試験するのに適した試験
システム。 - 【請求項10】 基板;複数のボンディングパッド;及
び基板上でボンディングパッド周囲に形成された導電性
ランナを含み、導電性ランナは複数のボンディングパッ
ドの少くとも2つに電気的に結合された集積回路。 - 【請求項11】 複数の導電性ランナを更に含む請求項
10記載の集積回路。 - 【請求項12】 複数の導電性ランナの少くとも2つ
は、基板の上面に対し、異なる高さを有する請求項11
記載の集積回路。 - 【請求項13】 導電性ランナは面取り領域を有する請
求項10記載の集積回路。 - 【請求項14】 集積回路上に形成されたデバイス;及
び回路を形成するためにデバイスを相互接続するのに適
した回路導電性ランナを更に含み、 導電性ランナはデバイスから分離されている請求項10
記載の集積回路。 - 【請求項15】 基板上に少くとも2つのボンディング
パッドを形成する工程;少くとも2つのボンディングパ
ッド間の領域の上及び領域、基板の外部端に、導電性領
域を形成する工程及びボンディングパッドを導電性領域
上に電気的に結合させ、導電性領域は基板上に形成され
たデバイスには、電気的には結合していない工程を含む
集積回路の製造方法。
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