JP2003133377A - 多層配線構造の検査パターン、検査パターンを備えた半導体装置、半導体装置の検査方法、及び半導体装置の検査システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 多層配線構造の潜在不良を簡便な方法で検出
可能にする検査パターン、それを備えた半導体装置、そ
の検査方法、及び検査システムを提供する。 【解決手段】 検査パターン５０１は、複数の下層配線
５０２と、複数の上層配線５０３と、下層配線５０２と
上層配線５０３との間に備えられた絶縁層５０４と、上
層配線５０３と下層配線５０２とが交互に直列に接続さ
れたコンタクトチェーンを構成するように上層配線５０
３と下層配線５０２とを電気的に接続する複数のコンタ
クトユニット５０５と、１対の電極端子５０６，５０７
とを有する。検査では、電極端子５０６，５０７間に電
圧を印加し、コンタクトチェーンに流れる電流を測定し
て印加電圧対測定電流特性を取得し、これを予め決めら
れた基準特性と比較することによって、多層配線構造の
潜在不良の有無を判定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置の多層
配線構造の潜在不良を検出するために（即ち、半導体装
置のメタル工程の品質を検査するために）半導体ウエハ
上に形成された検査パターン、これを備えた半導体装
置、検査パターンを用いた半導体装置の検査方法、及び
この検査方法を実施する検査システムに関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】図２８は、半導体装置の多層配線構造を
概略的に示す縦断面図である。図２８の多層配線構造で
は、Ａｌ（アルミニウム）等の金属で形成された上層配
線１１と下層配線１２の電気的な接続を実現するため
に、上層配線１１と下層配線１２の間の絶縁層にＷ（タ
ングステン）１４等の金属を埋込んだコンタクトホール
（「ビィアホール」又は「スルーホール」ともいう。）
１３が設けられている。以下の説明において、金属が埋
込まれたコンタクトホールを、コンタクト部（単に「ビ
ィア」ともいう。）という。複数の上層配線と複数の下
層配線と複数のコンタクト部を備え、配線間をそれぞれ
のコンタクト部で電気接続した多層配線構造は、コンタ
クトチェーン（「ビィアチェーン」又は「スルーホール
チェーン」ともいう。）と称される。

【０００３】タングステン１４の形成時、密着層として
スパッタＴｉＮ（チタンナイトライド）等の高融点金属
を形成するが、その際、ＴｉＮ成膜前にコンタクトホー
ル１３の底部（下層配線１２の上部）に形成される酸化
物１５を除去する目的で、クリーニングスパッタを一般
に施す。しかし、プロセス異常により、酸化物を全く除
去できない場合又は酸化物がコンタクト部に一部残存す
る場合が生じる。

【０００４】酸化物を全く除去できない場合には、個々
のコンタクト部（配線との接続部を含むものとする）の
抵抗が極端に増大するか又は個々のコンタクト部が導通
しなくなるため、コンタクト部の導通試験等によって、
プロセス異常に起因する故障（顕在化した不良）を検知
できる。また、コンタクトチェーンの全てのコンタクト
部において酸化物が残存する場合には、コンタクトチェ
ーンの全体の抵抗が増大するため、コンタクトチェーン
全体の抵抗を計測することよって、プロセス異常に起因
する故障（顕在化した不良）を検出できる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、コンタ
クトチェーンを構成する複数のコンタクト部のいずれか
１つ又はいくつかのコンタクト部においてのみ、酸化物
が残存する場合には、コンタクト部の導通試験やコンタ
クトチェーン全体の抵抗計測によって故障を検出するこ
とが困難である。なぜならば、１つ又はいくつかのコン
タクト部においてのみの抵抗増加は、コンタクトチェー
ン全体の抵抗に対しては微量であり、コンタクトチェー
ン全体の抵抗分布の中に吸収されてしまうからである。

【０００６】コンタクトチェーンのランダムな一部分又
はいくつかの部分においてのみ抵抗増加を生じさせ、コ
ンタクトチェーン全体の抵抗に対しては微量な抵抗増加
となるこのようなプロセス異常に起因する故障は、コン
タクトホール１３と下層配線１２との界面１５だけでは
なく、タングステン１４の埋込み部の空洞１６、タング
ステン１４と上層配線１１の界面１７、装置トラブル等
による配線の金属材料自身においての欠陥１８の混入、
金属被膜率の劣化等、コンタクトチェーンのあらゆる部
分で発生する可能性を含んでいる。

【０００７】上記のような多層配線構造のランダムな一
部分又はいくつかの部分においてのみ発生する故障を含
んだ半導体製品が、他の検査でも正常品と判別されてし
まうと、市場に流出してしまうことがある。

【０００８】本発明は、このような従来の課題を解決す
るためになされたものであり、半導体装置の多層配線構
造の潜在不良を簡便な方法で短時間に検出することを可
能にする検査パターン、これを備えた半導体装置、この
検査パターンを用いた半導体装置の検査方法、及びこの
検査方法を実施する半導体装置の検査システムを提供す
ることを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明に係る多層配線構
造の検査パターンは、半導体ウエハに形成された多層配
線構造の潜在不良を検出するための検査パターンであっ
て、互いに間隔をあけて配列された複数の下層配線と、
互いに間隔をあけて配列された複数の上層配線と、前記
複数の下層配線と前記複数の上層配線との間に備えられ
た絶縁層と、前記複数の上層配線と前記複数の下層配線
とが交互に直列に接続されたコンタクトチェーンを構成
するように前記複数の上層配線と前記複数の下層配線と
を電気的に接続する複数のコンタクトユニットと、前記
コンタクトチェーンの両端に電気的に接続された１対の
電極端子とを有し、前記複数のコンタクトユニットの
内、前記下層配線又は前記上層配線の長手方向に隣り合
うもの同士の間隔が５０μｍ以下になるように、前記複
数の下層配線の長さ、前記複数の上層配線の長さ、及
び、前記コンタクトユニットの位置を設定したことを特
徴としている。

【００１０】また、本発明に係る検査パターンを備えた
半導体装置は、半導体ウエハに形成された多層配線構造
の潜在不良を検出するための検査パターンを備えた半導
体装置であって、前記検査パターンが、互いに間隔をあ
けて配列された複数の下層配線と、互いに間隔をあけて
配列された複数の上層配線と、前記複数の下層配線と前
記複数の上層配線との間に備えられた絶縁層と、前記複
数の上層配線と前記複数の下層配線とが交互に直列に接
続されたコンタクトチェーンを構成するように前記複数
の上層配線と前記複数の下層配線とを電気的に接続する
複数のコンタクトユニットと、前記コンタクトチェーン
の両端に電気的に接続された１対の電極端子とを有し、
前記複数のコンタクトユニットの内、前記下層配線又は
前記上層配線の長手方向に隣り合うもの同士の間隔が５
０μｍ以下になるように、前記複数の下層配線の長さ、
前記複数の上層配線の長さ、及び、前記コンタクトユニ
ットの位置を設定したことを特徴としている。

【００１１】また、本発明に係る半導体装置の検査方法
は、半導体ウエハに形成された多層配線構造の潜在不良
を検出するための検査パターンが、互いに間隔をあけて
配列された複数の下層配線と、互いに間隔をあけて配列
された複数の上層配線と、前記複数の下層配線と前記複
数の上層配線との間に備えられた絶縁層と、前記複数の
上層配線と前記複数の下層配線とが交互に直列に接続さ
れたコンタクトチェーンを構成するように前記複数の上
層配線と前記複数の下層配線とを電気的に接続する複数
のコンタクトユニットと、前記コンタクトチェーンの両
端に電気的に接続された１対の電極端子とを有した半導
体装置の検査方法であって、前記検査パターンの前記１
対の電極端子間に電圧を印加し、前記コンタクトチェー
ンに流れる電流を測定する操作を、値の異なる複数の印
加電圧について実行することによって、前記検査パター
ンの印加電圧対測定電流特性を取得する工程と、前記検
査パターンの印加電圧対測定電流特性を、予め決められ
た基準特性と比較することによって、前記検査パターン
の潜在不良の有無を判定する工程とを有することを特徴
としている。

【００１２】また、本発明に係る半導体装置の検査方法
は、半導体ウエハに形成された多層配線構造の潜在不良
を検出するための検査パターンが、互いに間隔をあけて
配列された複数の下層配線と、互いに間隔をあけて配列
された複数の上層配線と、前記複数の下層配線と前記複
数の上層配線との間に備えられた絶縁層と、前記複数の
上層配線と前記複数の下層配線とが交互に直列に接続さ
れたコンタクトチェーンを構成するように前記複数の上
層配線と前記複数の下層配線とを電気的に接続する複数
のコンタクトユニットと、前記コンタクトチェーンの両
端に電気的に接続された１対の電極端子とを有した半導
体装置の検査方法であって、前記検査パターンの前記１
対の電極端子間に所定電流を流し、前記１対の電極端子
間の電圧の時間変化を測定する操作を実行することによ
って、前記検査パターンの経過時間対測定電圧特性を取
得する工程と、前記検査パターンの時間対測定電圧特性
に基づいて、前記検査パターンの潜在不良の有無を判定
する工程とを有することを特徴としている。

【００１３】また、本発明に係る半導体装置の検査シス
テムは、半導体ウエハに形成された多層配線構造の潜在
不良を検出するための検査パターンが、互いに間隔をあ
けて配列された複数の下層配線と、互いに間隔をあけて
配列された複数の上層配線と、前記複数の下層配線と前
記複数の上層配線との間に備えられた絶縁層と、前記複
数の上層配線と前記複数の下層配線とが交互に直列に接
続されたコンタクトチェーンを構成するように前記複数
の上層配線と前記複数の下層配線とを電気的に接続する
複数のコンタクトユニットと、前記コンタクトチェーン
の両端に電気的に接続された１対の電極端子とを有した
半導体装置の検査システムであって、前記検査パターン
の前記１対の電極端子間に電圧を印加し、前記コンタク
トチェーンに流れる電流を測定する操作を、値の異なる
複数の印加電圧について実行することによって、前記検
査パターンの印加電圧対測定電流特性を取得する電圧印
加・電流測定装置と、前記検査パターンの印加電圧対測
定電流特性を、予め決められた基準特性と比較すること
によって、前記検査パターンの潜在不良の有無を判定す
る判定装置とを有することを特徴としている。

【００１４】また、本発明に係る半導体装置の検査シス
テムは、半導体ウエハに形成された多層配線構造の潜在
不良を検出するための検査パターンが、互いに間隔をあ
けて配列された複数の下層配線と、互いに間隔をあけて
配列された複数の上層配線と、前記複数の下層配線と前
記複数の上層配線との間に備えられた絶縁層と、前記複
数の上層配線と前記複数の下層配線とが交互に直列に接
続されたコンタクトチェーンを構成するように前記複数
の上層配線と前記複数の下層配線とを電気的に接続する
複数のコンタクトユニットと、前記コンタクトチェーン
の両端に電気的に接続された１対の電極端子とを有した
半導体装置の検査システムであって、前記検査パターン
の前記１対の電極端子間に所定電流を流し、前記１対の
電極端子間の電圧の時間変化を測定する操作を実行する
ことによって、前記検査パターンの経過時間対測定電圧
特性を取得する定電流印加・電圧測定装置と、前記検査
パターンの時間対測定電圧特性に基づいて、前記検査パ
ターンの潜在不良の有無を判定する判定装置とを有する
ことを特徴としている。

【００１５】

【発明の実施の形態】＜実施の形態１〜４に共通する説
明＞ ［半導体装置の検査パターン及び補助パターンの構成］
本発明の実施の形態１〜４の検査パターンは、複数のコ
ンタクトユニットのそれぞれによって多層配線間を電気
接続したコンタクトチェーンからなり、コンタクトユニ
ットの間隔を、バックフロー効果が現れ、エレクトロマ
イグレーションを生じさせない間隔としたものである。
このようなコンタクトユニットの間隔として、実施の形
態１〜４の検査パターンのコンタクトユニットの間隔を
５０μｍ以下とする。実施の形態１〜４の検査パターン
は、半導体素子の多層配線構造の故障の検出（即ち、半
導体素子の多層配線構造を形成するためのメタル工程の
品質の検査）にのみ用いられ、半導体素子を構成する回
路としては機能しない。

【００１６】実施の形態１〜４の検査パターンは、その
コンタクトチェーンを構成している全てのコンタクトユ
ニットの構造が同じである。実施の形態１〜４の説明に
おいて、検査パターンを構成するコンタクトユニット
を、基本コンタクトユニットと称する。

【００１７】実施の形態１〜４の補助パターンは、上記
検査パターンと同じ構造のパターンにおいて、複数の基
本コンタクトユニットの内の少なくとも１つのコンタク
トユニットを、基本コンタクトユニットとは異なる構成
にしたものある。実施の形態１〜４の説明において、補
助パターンに挿入された、基本コンタクトユニットとは
異なる構成のコンタクトユニットを擬似異常コンタクト
ユニットと称する。補助パターンについては、擬似異常
コンタクトユニットの構成が互いに異なる複数のパター
ンが考えられる。

【００１８】上記コンタクトユニット（「ビィアユニッ
ト」ともいう。）は、上層配線の一端と下層配線の一端
とを接続する配線構造であり、金属が埋め込まれた単一
又は複数のコンタクトホールによって構成される。以下
の説明において、金属が埋め込まれたコンタクトホール
を、コンタクト部（「ビィア」ともいう。）と称する。

【００１９】実施の形態１〜４の検査パターン及び補助
パターンは、ウエハ工程の配線形成工程において、半導
体ウエハのグリッドライン（スクライブライン）、又
は、チップ領域内のテグ領域等に造り込まれる。

【００２０】また、パターンユニットごとに半導体ウエ
ハに造り込まれる。このパターンユニットは、検査パ
ターンのみ、１つの補助パターンのみ、擬似異常コ
ンタクトユニットの構成が互いに異なる複数の補助パタ
ーンのみ、検査パターン及び１つの補助パターンの組
み合わせ、又は、検査パターン及び上記複数の補助パ
ターンの組み合わせ、等で構成される。

【００２１】なお、フォトリソグラフィ工程がステップ
・アンド・リピート方式の露光によるものであるため、
上記パターンユニットは、個々のチップごと（半導体ウ
エハ上の領域であって、チップ領域の近傍又はテグ領域
等に）に造り込まれる。

【００２２】図５は半導体ウエハにおいてのグリッドラ
イン及びチップ領域の配置例を概略的に示す平面図であ
る。図５において、１は半導体ウエハ、２はチップ領
域、２１はテグ領域、３はグリッドライン（スクライブ
ライン）である。図５の半導体ウエハには、チップ領域
２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄを含む合計１２個のチップ領域
２が設けられている。チップ領域２には、半導体素子の
回路が造り込まれる。テグ領域２１は、チップ領域２内
に設けられる。このテグ領域２１には、様々なテグが造
り込まれる。グリッドライン３は、チップ領域２の境界
に配置されている。ウエハ工程が終了したあと、半導体
ウエハ１はグリッドライン３に沿ってスクライブされ、
チップ領域２が個々のチップに分離される。

【００２３】図６（ａ）及び（ｂ）は半導体ウエハにお
いての実施の形態１〜４の検査パターンの配置例を概略
的に示す平面図であって、図６（ａ）及び（ｂ）はいず
れも図５の部分１０の拡大図である。図６（ａ）及び
（ｂ）において、図５と同じ構成には同じ符号を付して
あり、４は半導体ウエハ１に造り込まれたパターンユニ
ット、４０は検査パターン、４１は補助パターンであ
る。図６（ａ）では、検査パターン４０と補助パターン
４１によって構成されたパターンユニット４が、グリッ
ドライン３上又は近傍に造り込まれている。この他に、
検査パターン４０のみからなるパターンユニット４、又
は、検査パターン４０と複数の補助パターン４１によっ
て構成されたパターンユニット４が、グリッドライン３
３上又は近傍に造り込まれることもある。また、図６
（ｂ）では、検査パターン４０のみからなるパターンユ
ニット４が、チップ領域２内のテグ領域２１に造り込ま
れている。なお、故障の検出試験では、検査パターン４
０のみを用いる場合と、検査パターン４０と補助パター
ン４１とを用いる場合がある。

【００２４】［半導体装置の検査パターンを用いた故障
検出の原理］実施の形態１〜４の検査パターンを用いた
故障検出の原理について、以下に説明する。まず、複数
の上層配線と、複数の下層配線と、互いに同じ構成の複
数の基本コンタクトユニットとを備えた検査パターンに
ついて考える。この検査パターンが正常なプロセスで作
成されたとき、各コンタクトユニットの抵抗は、製造プ
ロセスのばらつきで決まる分布に収まる。最も高抵抗な
部分は基本コンタクトユニットのいずれかである。コン
タクトユニットの平均抵抗値をｒ_０、コンタクトユニッ
トの中で抵抗が最大のコンタクトユニットの抵抗値をｒ
_ｍａｘとする。なお、上記「最も高抵抗な部分」の「部
分」とは、検査パターン（コンタクトチェーン）の構成
部である配線及びコンタクトユニット（配線との接合部
を含むものとする）、又は、これらいずれかの構成部に
おいての局部を意味するものとする。

【００２５】上記の正常なプロセスで作成された検査パ
ターンの両端の電極端子（パッド電極）間に電流を流せ
ば、検査パターンを構成するコンタクトチェーンの各部
においてジュール熱発熱を生じ、その発熱量は抵抗値が
最も大きい基本コンタクトユニットの部分において最も
大きく、この基本コンタクトユニットの部分において最
も早く劣化（抵抗増加又は破壊）を生じる。この抵抗値
が最も大きくなる基本コンタクトユニットの箇所は、検
査パターン内にランダムに存在する。上記の電流は、
定電流、リニア状に増加する電流（リニア増加電
流）、ステップ状に増加する電流（ステップ増加電
流）、又は、定電圧、リニア状に増加する電圧（リニ
ア増加電圧）、若しくはステップ状に増加する電圧（ス
テップ増加電圧）による電流とする。上記の劣化は、ジ
ュール発熱（電流値の２乗に比例）によるものであるた
め、印加電流値を増加させるに従って加速される。

【００２６】上記の電流を流したときに劣化を生じるま
での耐久性能は、最も高抵抗な部分の抵抗値、つまり基
本コンタクトユニットの部分の抵抗値ｒ_ｍａｘに依存す
る。上記の耐久性能は、例えば、劣化を生じるまでの消
費電力、又は、劣化を生じるまでの電流印加時間等で表
すことができる。

【００２７】次に、検査パターンの作成時にプロセス異
常を生じ、いずれかの基本コンタクトユニットの部分の
抵抗値がｒ_０からｋ×ｒ_０（ｋ＞１かつｋ×ｒ_０＞ｒ
_ｍａｘ）に増加したとする。この基本コンタクトユニッ
トの部分の抵抗値が増加した検査パターンの両端の電極
端子間に、上記正常プロセスの検査パターンと同じ条件
の電流を流せば、抵抗値がｋ×ｒ_０に増加した基本コン
タクトユニットの部分においてジュール熱の発熱量が最
も大きく、この抵抗増加した基本コンタクトユニットの
部分において最も早く劣化を生じる。この異常プロセス
の検査パターンの耐久性能は、最も高抵抗な部分の抵抗
値、つまり抵抗増加を生じた基本コンタクトユニットの
部分の抵抗値ｋ×ｒ_０に依存する。

【００２８】そして、異常プロセスの検査パターンにお
いて最も高抵抗な部分の抵抗値ｋ×ｒ_０は、正常プロセ
スの検査パターンにおいて最も高抵抗な部分の抵抗値ｒ
_０よりも大きいので、異常プロセスの検査パターンにお
いての最も高抵抗な部分の発熱量は、正常プロセスの検
査パターンにおいて最も高抵抗な部分のそれよりも大き
くなり、異常プロセスの検査パターンの耐久性能は、正
常プロセスの検査パターンのそれよりも低くなる。例え
ば、異常プロセスの検査パターンは、正常プロセスの検
査パターンよりも、少ない消費電力で、又は、短い電流
印加時間で劣化（例えば、溶断）を生じる。

【００２９】検査パターンに生じたプロセス異常と同様
なプロセス異常が、半導体ウエハ１のチップ領域２内の
多層配線構造（コンタクトチェーン）をもつ製品にも生
じていると推測できる。このため、検査パターンの耐久
性能を評価することによって、チップ領域２内のコンタ
クトチェーンのいずれかの部分のみの抵抗値が増加する
ようなプロセス異常に起因する故障を検出可能である。
なお、検査パターンの最も高抵抗な部分が配線の部分と
なる故障についても、同様に検出可能である。

【００３０】ここで問題になるのは、上記の電流を流し
たときに、検査パターンを構成するそれぞれの配線にお
いて、エレクトロマイグレーション現象による抵抗増加
を生じてしまうと、検査パターンのそれぞれの部分の異
常を含む抵抗値がそのまま反映されず、正確な故障検出
ができないことである。

【００３１】そこで、実施の形態１〜４の検査パターン
では、上記の電流を流してもエレクトロマイグレーショ
ン現象による抵抗増加を抑制できるように、コンタクト
ユニットの間隔を５０μｍ以下としている。これによ
り、上記の電流を流してもそれぞれの部分の抵抗値がそ
のまま反映されるため、正確な故障検出が可能になる。

【００３２】［半導体装置の検査パターンを用いた検査
の準備］プロセス異常に起因する故障の検出試験を実施
するにあたっては、故障の検出感度（検出可能な増加抵
抗、又は、どのようなプロセス起因の抵抗増加を検出可
能か否か）を検証する必要、つまり検出感度特性（抵抗
増加に対する上記耐久性能の低下の特性）を検証する等
の準備をする必要がある。また、故障検出試験において
検査パターンに流す電流の条件を設定する、故障検出試
験においての評価基準（正常品か否かの判別基準）を設
定する等の準備の必要もある。ここで問題となるのは、
検査パターンの所望の部分のみに上記の抵抗増加した部
分を造り込むプロセス制御が困難なことである。例え
ば、検査パターンを構成する全ての基本コンタクトユニ
ットに、正常プロセス時よりも抵抗増加した部分を造り
込むプロセス制御は可能であるが、いずれかの基本コン
タクトユニットにのみ抵抗増加した部分を造り込むプロ
セス制御は困難である。

【００３３】そこで、故障検出の準備においては、検査
パターンに加え、補助パターンを用いる。正常なプロセ
スで作成された補助パターン及び検査パターンにおい
て、擬似異常コンタクトユニットのコンタクト部抵抗
は、基本コンタクトユニットのコンタクト部抵抗よりも
大きい。つまり、正常なプロセスで作成された検査パタ
ーンにおいて最も高抵抗な部分は、基本コンタクトユニ
ットのいずれかの部分であり、正常なプロセスで作成さ
れた補助パターンにおいて最も高抵抗な部分は、擬似異
常コンタクトユニットの部分である。そして、擬似異常
コンタクトユニットの部分の抵抗値は、正常なプロセス
で作成された補助パターン及び検査パターンの基本コン
タクトユニットの部分の抵抗値よりも大きい。補助パタ
ーンの擬似異常コンタクトユニットは、プロセス異常に
よって抵抗増加した基本コンタクトユニットを擬似した
ものであり、正常なプロセスで作成された抵抗値がｋ×
ｒ_０の擬似異常コンタクトユニットの部分は、プロセス
異常によって抵抗値がｋ×ｒ_０に増加した基本コンタク
トユニットの部分を擬似したものである。

【００３４】正常なプロセスで作成された検査パターン
及び補助パターンに同じ条件で電流を流すと、検査パタ
ーンでは、いずれかの基本コンタクトユニットにおいて
劣化を生じ、その箇所はランダムである。一方、補助パ
ターンでは、擬似異常コンタクトユニットにおいて最も
発熱量が大きく、擬似異常コンタクトユニットにおいて
劣化を生じる。

【００３５】抵抗値ｒ_０の複数の基本コンタクトユニッ
トで構成された検査パターンと、抵抗値ｋ×ｒ_０の擬似
異常コンタクトユニットが１つ挿入された補助パターン
とに、同じ条件で電流を流したとき、補助パターンの劣
化までの耐久性能が検査パターンのそれよりも明らかに
低ければ、コンタクトチェーンのいずれかの部分の抵抗
値をｒ_０からｋ×ｒ_０に増加させるプロセス異常を検出
できる（そのような抵抗増加に対して検出感度がある）
と言える。逆に、両パターンの劣化までの耐久性能に明
らかな差を生じないか又は差がなければ、上記のプロセ
ス異常を検出できないことになる。

【００３６】実施の形態１〜４の検査パターンを用いた
故障検出の準備は、例えば、検査パターンに加え、擬似
異常コンタクトユニットの構成が互いに異なる第１及び
第２の補助パターンを用意し、以下の（ａ）〜（ｄ）の
ステップによってなされる。検査パターンにおいて最も
抵抗が高い部分である基本コンタクトユニットの部分の
抵抗値をｒ_ｍａｘとし、第１及び第２の補助パターンに
おいて最も抵抗が高い部分である擬似異常コンタクトユ
ニットの部分の抵抗値を、それぞれｋ_１×ｒ_{ｍ ａｘ}，ｋ
_２×ｒ_ｍａｘ（ｋ_１＞ｋ_２＞１）とする。 （ａ）配線形成工程において、検査パターン並びに第１
及び第２の補助パターンからなるパターンユニットを半
導体ウエハに作成し、（ｂ）上記パターンユニットのそ
れぞれの検査パターンの両端に電流（定電流、リニ
ア増加電流、ステップ増加電流、又は、定電圧、リ
ニア増加電圧、若しくは、ステップ増加電圧による電
流）を流し、（ｃ）それぞれの検査パターンの劣化（抵
抗増加又は破壊）までの耐久性能（劣化までに消費され
るエネルギー、劣化までの時間等）のデータを収集し、
（ｄ）上記の耐久性能のデータをもとに、検出感度特性
の検証、電流印加条件、及び評価基準（正常品か否かの
判別基準）の設定等、故障検出試験を実施するための準
備をする。なお、この故障検出の準備では、正常なプロ
セスで上記パターンユニットが作成されることを前提と
する。

【００３７】上記のステップ（ａ）〜（ｄ）において、
第１及び第２の補助パターン並びに検査パターンに同じ
条件で電流を流したときに、例えば、第１の補助パター
ンの耐久性能は検査パターンよりも明らかに低かった
が、第２の補助パターンの耐久性能は検査パターンとは
明らかな差がなかったとすれば、いずれかのコンタクト
ユニットの部分の抵抗値がｋ_１×ｒ_ｍａｘ以上に増加す
る故障を検出可能であると言える。なお、いずれかの配
線の部分の抵抗値がｋ_１×ｒ_ｍａｘ以上に増加する故障
も検出可能である。

【００３８】このように、補助パターンは、検査パター
ンと同じ構成のパターンにプロセス異常に起因する故障
を擬似した擬似異常コンタクトユニットを挿入したもの
であり、この補助パターンによって、正常なプロセスで
作成される検査パターンに上記の故障に相当する部分を
簡単に造り込むことができる。そして、この補助パター
ン及び検査パターンに電流を流し、それぞれの検査パタ
ーンの劣化までの耐久性能を評価することにより、故障
の検出感度を簡単に検証することができる。また、検査
パターンの検査により検出された潜在不良の程度（ボイ
ドの大きさや、被膜不良の程度等）を、補助パターンに
ついての測定データに基づいて推測することができる。

【００３９】［半導体装置の検査方法（故障の検出試
験）］実施の形態１〜４の検査パターンを用いた故障の
検出試験は、例えば、検査パターン、又は、検査パター
ン及び上記第１の補助パターンを用意し、以下の（Ａ）
〜（Ｃ）のステップによってなされる。 （Ａ）製品（半導体チップ）の多層配線構造が半導体ウ
エハのチップ領域に造り込まれる配線形成工程におい
て、検査パターンからなるパターンユニット、又は、検
査パターン及び第１の補助パターンで構成されるパター
ンユニットを上記半導体ウエハに造り込み、（Ｂ）上記
パターンユニットのそれぞれの検査パターンの両端に電
流（定電流、リニア増加電流、ステップ増加電
流、又は、定電圧、リニア増加電圧、若しくは、ステ
ップ増加電圧による電流）を流し、（Ｃ）それぞれの検
査パターンの劣化（抵抗増加又は破壊）についての耐久
性能を試験し、（Ｄ）上記の耐久性能をもとに、配線形
成工程において異常を生じたか否かを判別する。

【００４０】上記のステップ（Ｄ）では、電流印加条件
に応じた判別がなされる。例えば、検査パターンが劣化
を生じるまで電流を流す場合には、検査パターンの劣化
までの耐久性能（劣化までに消費されるエネルギー、劣
化までの時間等）が評価基準値以上であるか否かによっ
て判別する。また、検査パターン及び第１の補助パター
ンが劣化を生じるまで電流を流す場合には、検査パター
ンの劣化までの耐久性能と補助パターンの劣化までの耐
久性能の比が評価基準値以上であるか否かによって判別
することも可能である。あるいは、固定の条件で電流を
流す場合には、検査パターンが劣化を生じたか否かによ
って判別する。

【００４１】＜実施の形態１＞本発明の実施の形態１の
検査パターンは、コンタクトユニットの間隔が５０μｍ
以下のエレクトロマイグレーションを抑制したコンタク
トチェーンからなり、それぞれのコンタクトユニット
は、単一のコンタクト部で構成されている。

【００４２】実施の形態１の基本コンタクトユニット
は、所定のコンタクト部サイズの単一のコンタクト部で
構成されている。以下の説明において、実施の形態１の
基本コンタクトユニットを構成する上記単一のコンタク
ト部を基本コンタクト部と称する。

【００４３】また、実施の形態１の擬似異常コンタクト
ユニットは、上記基本コンタクトユニットと同じ構成の
コンタクトユニットにおいて、コンタクト部サイズを小
さくしたものである。以下の説明において、実施の形態
１の擬似異常コンタクトユニットを構成する単一のコン
タクト部（基本コンタクト部よりもコンタクト部サイズ
の小さいコンタクト部）を擬似異常コンタクト部と称す
る。

【００４４】実施の形態１の検査パターンは、その全て
のコンタクトユニットを、上記実施の形態１の基本コン
タクトユニットとしたコンタクトチェーンである。

【００４５】また、実施の形態１の補助パターンは、実
施の形態１の検査パターンと同じ構成のパターンにおい
て、少なくとも１つの基本コンタクトユニットを、上記
実施の形態２の擬似異常コンタクトユニットとしたコン
タクトチェーンである。

【００４６】図１（ａ）は本発明の実施の形態１の検査
パターンの例を示す図であり、図１（ｂ）は本発明の実
施の形態１の補助パターンの例を示す図である。図１
（ａ）及び（ｂ）において、１００は検査パターン、１
１０は補助パターン、１０１は上層配線、１０２は下層
配線、１０３は基本コンタクトユニット、１０３ａは基
本コンタクト部、１０４は電極端子、１０５は擬似異常
コンタクトユニット、１０５ａは擬似異常コンタクト部
である。

【００４７】図１（ａ）の検査パターン１００及び図１
（ｂ）の補助パターン１１０において、コンタクトユニ
ットの間隔（コンタクトユニットの中心位置の間隔）ｄ
は、エレクトロマイグレーションを抑制できる（バック
フロー効果が現れる）５０μｍ以下である。また、上層
配線１０１及び下層配線１０２の幅は、全て同じ値であ
る。また、全ての基本コンタクト部１０３ａのコンタク
ト部サイズは、互いに同じである。また、コンタクトチ
ェーンの両端には、電流印加のための電極端子（パッド
電極）１０４が設けられている。

【００４８】図１（ａ）の検査パターン１００は、複数
の上層配線１０１と、複数の下層配線１０２と、複数の
基本コンタクトユニット１０３と、２つの電極端子１０
４とを備え、上層配線１０１と下層配線１０２の間（電
極端子１０４との間を含む）をそれぞれ基本コンタクト
ユニット１０３で電気接続したコンタクトチェーンであ
る。それぞれの基本コンタクトユニット１０３は、単一
の基本コンタクト部１０３ａで構成されている。

【００４９】図１（ｂ）の補助パターン１１０は、検査
パターン１００と同じ構成のパターンにおいて、１つの
基本コンタクトユニット１０３を、異常コンタクトユニ
ット１０５としたものである。異常コンタクトユニット
１０５は、基本コンタクト部１０３ａよりもコンタクト
部サイズの小さい単一の擬似異常コンタクト部１０５ａ
で構成されている。例えば、擬似異常コンタクト部１０
５ａの配線幅方向及び配線長方向の寸法をそれぞれ基本
コンタクト部１０３ａの寸法の３／４とすると、擬似異
常コンタクトユニット１０５の合成コンタクト部抵抗
は、基本コンタクトユニット１０３の合成コンタクト部
抵抗の１６／９倍となる。

【００５０】この補助パターン１１０は、検査パターン
１００と同じ構成のパターンのいずれかの基本コンタク
トユニット１０３に抵抗増加した故障を意図的に造り込
んだものである。擬似異常コンタクトユニット１０５の
部分は、抵抗が１６／９倍に増加した疑似的な故障部分
を意味し、基本コンタクトユニット１０３の部分及び配
線の部分は、正常な部分を意味する。

【００５１】次に、実施の形態１の検査パターンを用い
た故障検出の準備は、例えば以下の（１ａ）〜（１ｄ）
のステップによってなされる。 （１ａ）配線形成工程において、検査パターン１００及
び補助パターン１１０からなるパターンユニット、又
は、検査パターン１００及び擬似異常コンタクト部１０
５ａのコンタクト部サイズが互いに異なる複数の補助パ
ターン１１０からなるパターンユニットを半導体ウエハ
に作成し、（１ｂ）上記パターンユニットのそれぞれの
検査パターンの両端に電流（定電流、リニア増加電
流、ステップ増加電流、又は、定電圧、リニア増加
電圧、若しくは、ステップ増加電圧による電流）を流
し、（１ｃ）それぞれの検査パターンの劣化（抵抗増加
又は破壊）までの耐久性能（劣化までに消費されるエネ
ルギー、劣化までの時間等）のデータを収集し、（１
ｄ）上記の耐久性能のデータをもとに、検出感度特性の
検証、電流印加条件及び評価基準（正常品か否かの判別
基準）の設定等、故障検出試験を実施するための準備を
する。なお、この故障検出の準備では、正常なプロセス
で上記のパターンユニットが作成されることを前提とす
る。

【００５２】上記のステップ（１ａ）において、上記の
パターンユニットは、図５及び図６で説明したように、
半導体ウエハのグリッドライン（スクライブライン）等
に造り込まれる。また、上記のパターンユニットには、
例えば、擬似異常コンタクト部１０５ａの配線幅方向及
び配線長方向の寸法をそれぞれ基本コンタクト部１０３
ａの寸法の３／４、１／２、１／４とした３種類の補助
パターン１１０が含まれる。

【００５３】また、上記のステップ（１ｂ）において、
電流印加は、例えば、１枚の半導体ウエハに作成された
全てのパターンユニット、又は、それらのパターンユニ
ットから選択されたいくつかのパターンユニットについ
てなされる。また、必要に応じて様々な印加電流条件を
試す。例えば、単位時間当たりの増加電流量が互いに異
なる複数のリニア増加電流、ステップ増加電流量、又
は、ステップ増加の時間間隔が互いに異なる複数のステ
ップ増加電流等である。

【００５４】また、上記のステップ（１ｂ）及び（１
ｃ）において、上記の劣化は、ジュール発熱（電流値の
２乗に比例）によるものであるため、印加電流値を増加
させるに従って加速される。電流印加により、検査パタ
ーンにおいて最も抵抗値が大きい部分が最も発熱量が大
きく、最も早く劣化を生じる。つまり、最も抵抗値が大
きい部分は、検査パターン１００では、いずれかの基本
コンタクトユニット１０３の部分であり、補助パターン
１１０では、擬似コンタクトユニット１０５の部分であ
る。このため、検査パターン１００では、いずれかの基
本コンタクトユニット１０３の部分でランダムに劣化を
生じ、補助パターン１１０では、擬似コンタクトユニッ
ト１０５の部分で劣化を生じる。擬似コンタクトユニッ
ト１０５の合成コンタクト部抵抗が基本コンタクトユニ
ット１０３の合成コンタクト部抵抗の１６／９倍であれ
ば、補助パターン１１０の耐久性能が検査パターン１０
０のそれよりも明らかに低下しているか否かを検証する
ことによって、上記の１６／９倍の抵抗増加について検
出感度があるか否かを検証できる。

【００５５】次に、実施の形態１の検査パターンを用い
た故障の検出試験は、例えば以下の（１Ａ）〜（１Ｄ）
のステップによってなされる。 （１Ａ）製品（半導体チップ）の多層配線構造が半導体
ウエハのチップ領域に造り込まれる配線形成工程におい
て、検査パターン１００からなるパターンユニット、又
は、検査パターン１００及び補助パターン１１０で構成
されるパターンユニットを上記半導体ウエハに造り込
み、（１Ｂ）上記パターンユニットのそれぞれの検査パ
ターンの両端に電流（定電流、リニア増加電流、
ステップ増加電流、又は、定電圧、リニア増加電圧、
若しくは、ステップ増加電圧による電流）を流し、（１
Ｃ）それぞれの検査パターンの劣化（抵抗増加又は破
壊）についての耐久性能を試験し、（１Ｄ）上記の耐久
性能をもとに、配線形成工程において異常を生じたか否
かを判別する。

【００５６】上記のステップ（１Ｂ）では、例えば、
定電流、リニア増加電流、ステップ増加電流、又
は、定電圧、リニア増加電圧、若しくは、ステップ増
加電圧による電流の内の１条件（上記ステップ（１ｄ）
で設定された条件）で電流を流す。また、電流印加は、
例えば、１枚の半導体ウエハに作成された全てのパター
ンユニット、又は、それらのパターンユニットから選択
されたいくつかのパターンユニットについてなされる。

【００５７】また、上記のステップ（１Ｄ）では、電流
印加条件に応じた判別がなされる。例えば、検査パター
ン１００が劣化を生じるまで電流を流す場合には、耐久
性能（劣化までに消費されるエネルギー、劣化までの時
間等）が評価基準値以上であれば、配線形成工程は正常
であったと判別し、評価基準値未満であれば、配線形成
工程に異常を生じたと判別する。

【００５８】また、検査パターン１００及び補助パター
ン１１０が劣化を生じるまで電流を流す場合には、検査
パターン１００の耐久性能と補助パターン１１０の耐久
性能の比が評価基準値以上であるか否かによって、配線
形成工程に異常を生じたか否かを判別する。

【００５９】また、固定の条件で電流を流す場合には、
検査パターン１００が劣化を生じなければ、配線形成工
程は正常であったと判別し、検査パターン１００が劣化
を生じれば、配線形成工程に異常を生じたと判別する。

【００６０】以上のように実施の形態１によれば、コン
タクトユニットの間隔を５０μｍ以下としたエレクトロ
マイグレーション現象を抑制した検査パターンの両端に
電流（定電流、リニア増加電流、ステップ増加電
流、又は、定電圧、リニア増加電圧、若しくは、ステ
ップ増加電圧による電流）を流し、この検査パターンの
劣化（抵抗増加又は破壊）についての耐久性能を試験
し、この耐久性能をもとに故障の有無を評価することに
より、電流印加時に検査パターンのそれぞれの部分の抵
抗値がそのまま反映され、プロセス起因の故障を生じた
部分の抵抗が正常なプロセスで作成された部分の内の最
も抵抗が高い部分の抵抗よりも大きければ、いずれかの
部分にプロセス起因の故障を生じた検査パターンの耐久
性能は、正常なプロセスで作成された検査パターンのそ
れよりも低下するので、プロセス異常に起因した高抵抗
部分を、半導体素子の製造工程において速やかにかつ効
率良く検出することができ、上記の故障を含む半導体製
品が市場に流出するのを防止できる。

【００６１】また、全てのコンタクトユニットが基本コ
ンタクトユニット１０３からなる検査パターン１００に
プロセス異常に起因する故障を擬似した擬似異常コンタ
クトユニット１０５を挿入した補助パターン１１０によ
って、正常なプロセスで作成される検査パターン１００
に上記の故障に相当する部分を簡単に造り込むことがで
きる。そして、この補助パターン１１０及び検査パター
ン１００に電流を流し、それぞれの検査パターンの劣化
までの耐久性能を評価することにより、故障の検出感度
を簡単に検証することができる。また、検査パターンの
検査により検出された潜在不良の程度（ボイドの大きさ
や、被膜不良の程度等）を、補助パターンについての測
定データに基づいて推測することができる。

【００６２】＜実施の形態２＞本発明の実施の形態２の
検査パターンは、コンタクトユニットの間隔が５０μｍ
以下のエレクトロマイグレーションを抑制したコンタク
トチェーンからなり、それぞれのコンタクトユニット
は、上記コンタクトチェーンの方向と垂直な方向に配置
された複数個のコンタクト部で構成されている。ただ
し、擬似異常コンタクトユニットについては、単一のコ
ンタクト部で構成されたコンタクトユニットである場合
を含む。

【００６３】実施の形態２の基本コンタクトユニット
は、上記コンタクトチェーンの方向と垂直な方向に配置
された互いに同じコンタクト部サイズの所定個数のコン
タクト部で構成されている。また、実施の形態２の擬似
異常コンタクトユニットは、上記の基本コンタクトユニ
ットにおいて、コンタクト部個数を少なくしたものであ
る。

【００６４】実施の形態２の検査パターンは、その全て
のコンタクトユニットを、上記実施の形態２の基本コン
タクトユニットとしたコンタクトチェーンである。ま
た、実施の形態２の補助パターンは、実施の形態２の検
査パターンと同じ構成のパターンにおいて、少なくとも
１つの基本コンタクトユニットを、上記実施の形態２の
擬似異常コンタクトユニットとしたコンタクトチェーン
である。

【００６５】図２（ａ）は本発明の実施の形態２の検査
パターンを示す図であり、図２（ｂ）は実施の形態２の
補助パターンを示す図であある。図２（ａ）及び（ｂ）
において、２００は検査パターン、２１０は補助パター
ン、２０１は上層配線、２０２は下層配線、２０３は基
本コンタクトユニット、２０３ａは基本コンタクトユニ
ット２０３を構成するコンタクト部、２０４は電極端
子、２０５は擬似異常コンタクトユニット、２０５ａは
擬似異常コンタクトユニット２０５を構成するコンタク
ト部である。

【００６６】図２（ａ）の検査パターン２００及び図２
（ｂ）の補助パターン２１０において、コンタクトユニ
ットの間隔ｄは、エレクトロマイグレーションを抑制で
きる（バックフロー効果が現れる）５０μｍ以下であ
る。また、上層配線２０１及び下層配線２０２の幅は、
全て同じ値である。また、基本コンタクトユニット２０
３を構成する全てのコンタクト部２０３ａ、及び、擬似
異常コンタクトユニット２０５を構成する全てのコンタ
クト部２０５ａのサイズは、互いに同じである。また、
コンタクトチェーンの両端には、電流印加のための電極
端子２０４が設けられている。

【００６７】図２（ａ）の検査パターン２００は、複数
の上層配線２０１と、複数の下層配線２０２と、複数の
基本コンタクトユニット２０３と、２つの電極端子２０
４とを備え、上層配線２０１と下層配線２０２の間（電
極端子２０４との間を含む）をそれぞれ基本コンタクト
ユニット２０３で電気接続したコンタクトチェーンであ
る。それぞれの基本コンタクトユニット２０３は、上記
コンタクトチェーンの方向と垂直な方向に配置された５
個のコンタクト部２０３ａで構成されている。

【００６８】図２（ｂ）の補助パターン２１０は、検査
パターン２００と同じ構成のパターンにおいて、１つの
基本コンタクトユニット２０３を、擬似異常コンタクト
ユニット２０５としたものである。異常コンタクトユニ
ット２０５は、基本コンタクトユニット２０３よりもコ
ンタクト部個数が少ない３個のコンタクト部２０５ａで
構成されている。擬似異常コンタクトユニット２０５の
合成コンタクト部抵抗は、基本コンタクトユニット２０
３の合成コンタクト部抵抗の５／３倍である。

【００６９】この補助パターン２１０は、検査パターン
２００のいずれかの基本コンタクトユニット２０３に抵
抗増加した故障を意図的に造り込んだものである。擬似
異常コンタクトユニット２０５（３個コンタクト部構
成）の部分は、抵抗が５／３倍に増加した疑似的な故障
部分を意味し、基本コンタクトユニット２０３（５個コ
ンタクト部構成）の部分及び配線の部分は、正常な部分
を意味する。

【００７０】次に、実施の形態２の検査パターンを用い
た故障検出の準備は、例えば以下の（２ａ）〜（２ｄ）
のステップによってなされる。 （２ａ）配線形成工程において、検査パターン２００及
び補助パターン２１０を含むパターンユニットを半導体
ウエハに作成し、（２ｂ）上記パターンユニットのそれ
ぞれの検査パターンの両端に電流（定電流、リニア
増加電流、ステップ増加電流、又は、定電圧、リニ
ア増加電圧、若しくは、ステップ増加電圧による電流）
を流し、（２ｃ）それぞれの検査パターンの劣化（抵抗
増加又は破壊）までの耐久性能（劣化までに消費される
エネルギー、劣化までの時間等）のデータを収集し、
（２ｄ）上記の耐久性能のデータをもとに、検出感度特
性の検証、電流印加条件及び評価基準（正常品か否かの
判別基準）の設定等、故障検出試験を実施するための準
備をする。なお、この故障検出の準備では、正常なプロ
セスで上記パターンユニットが作成されることを前提と
する。また、以下に記載していないステップ（２ａ）〜
（２ｄ）の詳細については、上記実施の形態１のステッ
プ（１ａ）〜（１ｄ）の詳細と同様である。

【００７１】上記のステップ（２ａ）において、上記パ
ターンユニットには、必要に応じて例えば、補助パター
ン２１０において擬似コンタクトユニット２０５のコン
タクト部２０５ａの個数を４個、２個、１個とした補助
パターンが加えられる。

【００７２】また、上記のステップ（２ｂ）及び（２
ｃ）において、電流印加により、検査パターンにおいて
最も抵抗値が大きい部分が最も発熱量が大きく、最も早
く劣化を生じる。つまり、最も抵抗値が大きい部分は、
検査パターン２００では、いずれかの基本コンタクトユ
ニット２０３（５個コンタクト部構成）の部分であり、
補助パターン２１０では、擬似コンタクトユニット２０
５（３個コンタクト部構成）の部分である。このため、
検査パターン２００では、最も抵抗値が大きい基本コン
タクトユニット２０３の部分で劣化を生じ、その箇所は
ランダムに存在する。一方、補助パターン２１０では、
擬似コンタクトユニット２０５の部分で劣化を生じる。
擬似コンタクトユニット２０５の合成コンタクト部抵抗
は基本コンタクトユニット２０３の合成コンタクト部抵
抗の５／３倍なので、補助パターン２１０の耐久性能が
検査パターン２００のそれよりも明らかに低下している
か否かを検証することによって、上記の５／３倍の抵抗
増加について検出感度があるか否かを検証できる。

【００７３】一例として、基本コンタクトユニット（５
個コンタクト部構成）の個数が８００個、配線幅が４．
２μｍの検査パターン２００では、破壊までに消費され
たエネルギーは２３．９［ｋＪ］、破壊までの時間は５
６．５［秒］であるのに対し、擬似異常コンタクトユニ
ット２０５（３個コンタクト部構成）の個数が１個、基
本コンタクトユニット（５コンタクト部構成）の個数が
７９９個、上層配線及び下層配線の幅が４．２μｍの補
助パターン２１０では、破壊までに消費されたエネルギ
ーは７．９６［ｋＪ］、破壊までの時間は１７．９
［秒］である。

【００７４】次に、実施の形態２の検査パターンを用い
た故障の検出試験は、例えば以下の（２Ａ）〜（２Ｄ）
のステップによってなされる。 （２Ａ）製品（半導体チップ）の多層配線構造が半導体
ウエハのチップ領域に造り込まれる配線形成工程におい
て、検査パターン２００からなるパターンユニット、又
は、検査パターン２００及び補助パターン２１０で構成
されるパターンユニットを上記半導体ウエハに造り込
み、（２Ｂ）上記パターンユニットのそれぞれの検査パ
ターンの両端に電流（定電流、リニア増加電流、
ステップ増加電流、又は、定電圧、リニア増加電圧、
若しくは、ステップ増加電圧による電流）を流し、（２
Ｃ）それぞれの検査パターンの劣化（抵抗増加又は破
壊）についての耐久性能を試験し、（２Ｄ）上記の耐久
性能をもとに、配線形成工程において異常を生じたか否
かを判別する。なお、以下に記載していないステップ
（２Ａ）〜（２Ｄ）の詳細については、上記実施の形態
１のステップ（１Ａ）〜（１Ｄ）の詳細と同様である。

【００７５】上記のステップ（２Ｄ）では、電流印加条
件に応じた判別がなされる。例えば、検査パターン２０
０が劣化を生じるまで電流を流す場合には、耐久性能
（劣化までに消費されるエネルギー、劣化までの時間
等）が評価基準値以上であれば、配線形成工程は正常で
あったと判別し、評価基準値未満であれば、配線形成工
程に異常を生じたと判別する。

【００７６】また、検査パターン２００及び補助パター
ン２１０が劣化を生じるまで電流を流す場合には、検査
パターン２００の耐久性能と補助パターン２１０の耐久
性能の比が評価基準値以上であるか否かによって、配線
形成工程に異常を生じたか否かを判別する。

【００７７】また、固定の条件で電流を流す場合には、
検査パターン２００が劣化を生じなければ、配線形成工
程は正常であったと判別し、検査パターン２００が劣化
を生じれば、配線形成工程に異常を生じたと判別する。

【００７８】以上のように実施の形態２によれば、コン
タクトユニットの間隔を５０μｍ以下としたエレクトロ
マイグレーション現象を抑制した検査パターンの両端に
電流（定電流、リニア増加電流、ステップ増加電
流、又は、定電圧、リニア増加電圧、若しくは、ステ
ップ増加電圧による電流）を流し、この検査パターンの
劣化（抵抗増加又は破壊）についての耐久性能を試験
し、この耐久性能をもとに故障の有無を評価することに
より、上記実施の形態１と同様に、プロセス異常に起因
した高抵抗部分を、半導体素子の製造工程において速や
かにかつ効率良く検出することができ、上記の故障を含
む半導体製品が市場に流出するのを防止できる。

【００７９】また、全てのコンタクトユニットが基本コ
ンタクトユニット２０３からなる検査パターン２００に
プロセス異常に起因する故障を擬似した擬似異常コンタ
クトユニット２０５を挿入した補助パターン２１０によ
って、正常なプロセスで作成される検査パターン２００
に上記の故障に相当する部分を簡単に造り込むことがで
きる。そして、この補助パターン２１０及び検査パター
ン２００に電流を流し、それぞれの検査パターンの劣化
までの耐久性能を評価することにより、上記実施の形態
１と同様に、故障の検出感度を簡単に検証することがで
きる。また、検査パターンの検査により検出された潜在
不良の程度（ボイドの大きさや、被膜不良の程度等）
を、補助パターンについての測定データに基づいて推測
することができる。

【００８０】さらに、擬似異常コンタクトユニット２０
５のコンタクト部２０５ａのコンタクト部サイズが基本
コンタクトユニット２０３のコンタクト部２０３ａと同
じであるので、擬似異常コンタクト部１０５ａのコンタ
クト部サイズが基本コンタクト部１０５ａと異なる上記
実施の形態１よりも精度の高い検出感度特性を得ること
ができる。また、コンタクトチェーンの方向と垂直な方
向に複数個のコンタクト部を配置しているので、コンタ
クトチェーンの方向に複数個のコンタクト部を配置した
ものよりも、検出感度が優れている。

【００８１】＜実施の形態３＞本発明の実施の形態３の
検査パターンは、コンタクトユニットの間隔が５０μｍ
以下のエレクトロマイグレーションを抑制したコンタク
トチェーンからなり、それぞれのコンタクトユニット
は、配線長方向に一列に配置された複数個のコンタクト
部で構成されている。ただし、擬似異常コンタクトユニ
ットについては、単一のコンタクト部で構成されたコン
タクトユニットである場合を含む。

【００８２】実施の形態３の基本コンタクトユニット
は、上記コンタクトチェーンの方向に配置された互いに
同じコンタクト部サイズの所定個数のコンタクト部で構
成されている。また、実施の形態３の擬似異常コンタク
トユニットは、上記の基本コンタクトユニットにおい
て、コンタクト部個数を少なくしたものである。

【００８３】実施の形態３の検査パターンは、その全て
のコンタクトユニットを、上記実施の形態３の基本コン
タクトユニットとしたコンタクトチェーンである。ま
た、実施の形態３の補助パターンは、実施の形態３の検
査パターンにおいて、少なくとも１つの基本コンタクト
ユニットを、上記実施の形態３の擬似異常コンタクトユ
ニットとしたコンタクトチェーンである。

【００８４】図３（ａ）は本発明の実施の形態３の検査
パターンを示す図であり、図３（ｂ）は実施の形態３の
補助パターンを示す図である。図３（ａ）及び（ｂ）に
おいて、３００は検査パターン、３１０は補助パター
ン、３０１は上層配線、３０２は下層配線、３０３は基
本コンタクトユニット、３０３ａは基本コンタクトユニ
ット３０３を構成するコンタクト部、３０４は電極端
子、３０５は擬似異常コンタクトユニット、３０５ａは
擬似異常コンタクトユニット３０５を構成するコンタク
ト部である。

【００８５】図３（ａ）の検査パターン３００及び図３
（ｂ）の補助パターン３１０において、コンタクトユニ
ットの間隔ｄは、エレクトロマイグレーションを抑制で
きる（バックフロー効果が現れる）５０μｍ以下であ
る。また、上層配線３０１及び下層配線３０２の幅は、
全て同じ値である。また、基本コンタクトユニット３０
３を構成する全てのコンタクト部３０３ａ、及び擬似異
常コンタクトユニット３０５を構成する全てのコンタク
ト部３０５ａのサイズは、互いに同じである。また、コ
ンタクトチェーンの両端には、電流印加のための電極端
子３０４が設けられている。

【００８６】図３（ａ）の検査パターン３００は、複数
の上層配線３０１と、複数の下層配線３０２と、複数の
基本コンタクトユニット３０３と、２つの電極端子３０
４とを備え、上層配線３０１と下層配線３０２の間（電
極端子３０４との間を含む）をそれぞれ基本コンタクト
ユニット３０３で電気接続したコンタクトチェーンであ
る。それぞれの基本コンタクトユニット３０３は、上記
コンタクトチェーンの方向に配置された２個のコンタク
ト部３０３ａで構成されている。

【００８７】図３（ｂ）の補助パターン３１０は、検査
パターン３００と同じ構成のパターンにおいて、１つの
基本コンタクトユニット３０３を、異常コンタクトユニ
ット３０５としたものである。異常コンタクトユニット
３０５は、基本コンタクトユニット３０３よりもコンタ
クト部個数が少ない単一のコンタクト部３０５ａで構成
されている。擬似異常コンタクトユニット３０５の合成
コンタクト部抵抗は、基本コンタクトユニット３０３の
合成コンタクト部抵抗の２倍である。

【００８８】この補助パターン３１０は、検査パターン
３００と同じ構成のパターンのいずれかの基本コンタク
トユニット３０３に抵抗増加した故障を意図的に造り込
んだものである。擬似異常コンタクトユニット３０５
（単一コンタクト部構成）の部分は、抵抗が２倍に増加
した疑似的な故障部分を意味し、基本コンタクトユニッ
ト３０３（２個コンタクト部構成）の部分及び配線の部
分は、正常な部分を意味する。

【００８９】次に、実施の形態３の検査パターンを用い
た故障検出の準備は、例えば以下の（３ａ）〜（３ｄ）
のステップによってなされる。 （３ａ）配線形成工程において、検査パターン３００及
び補助パターン３１０を含むパターンユニットを半導体
ウエハに作成し、（３ｂ）上記のパターンユニットのそ
れぞれの検査パターンの両端に電流（定電流、リニ
ア増加電流、ステップ増加電流、又は、定電圧、リ
ニア増加電圧、若しくは、ステップ増加電圧による電
流）を流し、（３ｃ）それぞれの検査パターンの劣化
（抵抗増加又は破壊）までの耐久性能（劣化までに消費
されるエネルギー、劣化までの時間等）のデータを収集
し、（３ｄ）上記の耐久性能のデータをもとに、検出感
度特性の検証、電流印加条件及び評価基準（正常品か否
かの判別基準）の設定等、故障検出試験を実施するため
の準備をする。なお、この故障検出の準備では、正常な
プロセスで上記のパターンユニットが作成されることを
前提とする。また、以下に記載していないステップ（３
ａ）〜（３ｄ）の詳細については、上記実施の形態１の
ステップ（１ａ）〜（１ｄ）の詳細と同様である。

【００９０】上記のステップ（３ａ）において、必要に
応じて、補助パターン２１０の擬似コンタクトユニット
２０５の構成を変更した補助パターンが加えられる。例
えば、基本コンタクトユニット３０３を４個コンタクト
部構成としたとき、コンタクト部２０５ａの個数を３
個、２個とした補助パターンが加えられる。

【００９１】また、上記のステップ（３ｂ）及び（３
ｃ）において、電流印加により、検査パターンにおいて
最も抵抗値が大きい部分が最も発熱量が大きく、最も早
く劣化を生じる。つまり、最も抵抗値が大きい部分は、
検査パターン３００では、いずれかの基本コンタクトユ
ニット３０３（２個コンタクト部構成）の部分であり、
補助パターン３１０では、擬似コンタクトユニット３０
５（単一コンタクト部構成）の部分である。このため、
検査パターン３００では、最も抵抗値が大きい基本コン
タクトユニット３０３の部分で劣化を生じ、その箇所は
ランダムに存在する。一方、補助パターン３１０では、
擬似コンタクトユニット３０５の部分で劣化を生じる。
擬似コンタクトユニット３０５の合成コンタクト部抵抗
は基本コンタクトユニット３０３の合成コンタクト部抵
抗の２倍なので、補助パターン３１０の耐久性能が検査
パターン３００のそれよりも明らかに低下しているか否
かを検証することによって、上記の２倍の抵抗増加につ
いて検出感度があるか否かを検証できる。

【００９２】次に、実施の形態３の検査パターンを用い
た故障の検出試験は、例えば以下の（３Ａ）〜（３Ｄ）
のステップによってなされる。 （３Ａ）製品（半導体チップ）の多層配線構造が半導体
ウエハのチップ領域に造り込まれる配線形成工程におい
て、検査パターン３００からなるパターンユニット、又
は、検査パターン３００及び補助パターン３１０で構成
されるパターンユニットを上記半導体ウエハに造り込
み、（３Ｂ）上記パターンユニットのそれぞれの検査パ
ターンの両端に電流（定電流、リニア増加電流、
ステップ増加電流、又は、定電圧、リニア増加電圧、
若しくは、ステップ増加電圧による電流）を流し、（３
Ｃ）それぞれの検査パターンの劣化（抵抗増加又は破
壊）についての耐久性能を試験し、（３Ｄ）上記の耐久
性能をもとに、配線形成工程において異常を生じたか否
かを判別する。なお、以下に記載していないステップ
（３Ａ）〜（３Ｄ）の詳細については、上記実施の形態
１のステップ（１Ａ）〜（１Ｄ）の詳細と同様である。

【００９３】上記のステップ（３Ｄ）では、電流印加条
件に応じた判別がなされる。例えば、検査パターン３０
０が劣化を生じるまで電流を流す場合には、耐久性能
（劣化までに消費されるエネルギー、劣化までの時間
等）が評価基準値以上であれば、配線形成工程は正常で
あったと判別し、評価基準値未満であれば、配線形成工
程に異常を生じたと判別する。

【００９４】また、検査パターン３００及び補助パター
ン３１０が劣化を生じるまで電流を流す場合には、検査
パターン３００の耐久性能と補助パターン３１０の耐久
性能の比が評価基準値以上であるか否かによって、配線
形成工程に異常を生じたか否かを判別する。

【００９５】また、固定の条件で電流を流す場合には、
検査パターン３００が劣化を生じなければ、配線形成工
程は正常であったと判別し、検査パターン３００が劣化
を生じれば、配線形成工程に異常を生じたと判別する。

【００９６】以上のように実施の形態３によれば、コン
タクトユニットの間隔を５０μｍ以下としたエレクトロ
マイグレーション現象を抑制した検査パターンの両端に
電流（定電流、リニア増加電流、ステップ増加電
流、又は、定電圧、リニア増加電圧、若しくは、ステ
ップ増加電圧による電流）を流し、この検査パターンの
劣化（抵抗増加又は破壊）についての耐久性能を試験
し、この耐久性能をもとに故障の有無を評価することに
より、上記実施の形態１と同様に、プロセス異常に起因
した高抵抗部分を、半導体素子の製造工程において速や
かにかつ効率良く検出することができ、上記の故障を含
む半導体製品が市場に流出するのを防止できる。

【００９７】また、全てのコンタクトユニットが基本コ
ンタクトユニット３０３からなる検査パターン３００に
プロセス異常に起因する故障を擬似した擬似異常コンタ
クトユニット３０５を挿入した補助パターン３１０によ
って、正常なプロセスで作成される検査パターン３００
に上記の故障に相当する部分を簡単に造り込むことがで
きる。そして、この補助パターン３１０及び検査パター
ン３００に電流を流し、それぞれの検査パターンの劣化
までの耐久性能を評価することにより、上記実施の形態
１と同様に、故障の検出感度を簡単に検証することがで
きる。また、検査パターンの検査により検出された潜在
不良の程度（ボイドの大きさや、被膜不良の程度等）
を、補助パターンについての測定データに基づいて推測
することができる。

【００９８】さらに、擬似異常コンタクトユニット３０
５のコンタクト部３０５ａのコンタクト部サイズが基本
コンタクトユニット３０３のコンタクト部３０３ａと同
じであるので、擬似異常コンタクト部１０５ａのコンタ
クト部サイズが基本コンタクト部１０５ａと異なる上記
実施の形態１よりも精度の高い検出感度特性を得ること
ができる。

【００９９】＜実施の形態４＞本発明の実施の形態４の
検査パターンは、コンタクトユニットの間隔が５０μｍ
以下のエレクトロマイグレーションを抑制したコンタク
トチェーンからなり、それぞれのコンタクトユニット
は、コンタクトチェーンの方向及びこの方向と垂直な方
向にそれぞれ複数個ずつ配列されたコンタクト部で構成
されている。ただし、擬似異常コンタクトユニットにつ
いては、コンタクトチェーンの方向にのみ複数個配置さ
れたコンタクト部で構成されたコンタクトユニットであ
る場合、コンタクトチェーンの方向と垂直な方向にのみ
複数個の配置されたコンタクト部で構成されたコンタク
トユニットである場合、及び単一のコンタクト部で構成
されたコンタクトユニットである場合を含む。

【０１００】実施の形態４の基本コンタクトユニット
は、配線幅方向にｍ（ｍはｍ≧２なる整数）列にかつ配
線長方向にｎ（ｎはｎ≧２なる整数）行に配置された配
線長方向に配置されたｍ×ｎ個数のコンタクト部で構成
されている。それぞれのコンタクト部列は、ｎ個のコン
タクト部で構成され、それぞれのコンタクト部行は、ｍ
個のコンタクト部で構成されている。

【０１０１】また、実施の形態４の擬似異常コンタクト
ユニットは、上記の基本コンタクトユニットにおいて、
コンタクト部個数を少なくしたものものである。この実
施の形態４の擬似異常コンタクトユニットの形態として
は、例えば以下の（１）〜（４）が考えられる。 （１）コンタクト部列数のみが基本コンタクトユニット
よりも少なく、コンタクト部行数、それぞれのコンタク
ト部列を構成するコンタクト部の個数、及びそれぞれの
コンタクト部行を構成するコンタクト部の個数は、基本
コンタクトユニットと同じであるもの。 （２）コンタクト部行数のみが基本コンタクトユニット
よりも少なく、コンタクト部列数、それぞれのコンタク
ト部列を構成するコンタクト部の個数、及びそれぞれの
コンタクト部行を構成するコンタクト部の個数は、基本
コンタクトユニットと同じであるもの。 （３）コンタクト部列数及びコンタクト部行数のみは基
本コンタクトユニットと同じであり、いずれかのコンタ
クト部列又は／及びコンタクト部行を構成するコンタク
ト部の個数が基本コンタクトユニットのそれよりも少な
いもの。 （４）コンタクト部列数又は／及びコンタクト部行数が
基本コンタクトユニットよりも少なく、かついずれかの
コンタクト部列又は／及びコンタクト部行を構成するコ
ンタクト部の個数が基本コンタクトユニットのそれより
も少ないもの。

【０１０２】実施の形態４の検査パターンは、その全て
のコンタクトユニットを、上記実施の形態４の基本コン
タクトユニットとしたコンタクトチェーンである。ま
た、実施の形態４の補助パターンは、実施の形態４の検
査パターンにおいて、少なくとも１つの基本コンタクト
ユニットを、上記実施の形態４の擬似異常コンタクトユ
ニットとしたコンタクトチェーンである。

【０１０３】図４（ａ）は本発明の実施の形態４の検査
パターン例を示す図であり、図４（ｂ）、（ｃ）、及び
（ｄ）は補助パターンの例を示す図である。図４
（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、及び（ｄ）において、４００
は検査パターン、４１０１，４１０２，４１０３は補助
パターン、４０１は上層配線、４０２は下層配線、４０
３は基本コンタクトユニット、４０３ａは基本コンタク
トユニット４０３を構成するコンタクト部、４０４は電
極端子、４０５１，４０５２，４０５３は擬似異常コン
タクトユニット、４０５１ａ，４０５２ａ，４０５３ａ
は擬似異常コンタクトユニット４０５１，４０５２，４
０５３を構成するコンタクト部である。

【０１０４】図４（ａ）の検査パターン４００、並び
に、図４（ｂ）、（ｃ）、及び（ｄ）の補助パターン４
１０１〜４１０３において、コンタクトユニットの間隔
ｄは、エレクトロマイグレーションを抑制できる（バッ
クフロー効果が現れる）５０μｍ以下である。また、上
層配線４０１及び下層配線４０２の幅は、全て同じ値で
ある。また、基本コンタクトユニット４０３を構成する
全てのコンタクト部４０３ａ、及び擬似異常コンタクト
ユニット４０５１〜４０５３を構成する全てのコンタク
ト部４０５１ａ〜４０５３ａのサイズは、互いに同じで
ある。また、コンタクトチェーンの両端には、電流印加
のための電極端子４０４が設けられている。

【０１０５】図４（ａ）の検査パターン４００は、複数
の上層配線４０１と、複数の下層配線４０２と、複数の
基本コンタクトユニット４０３と、２つの電極端子４０
４とを備え、上層配線４０１と下層配線４０２の間（電
極端子４０４との間を含む）をそれぞれ基本コンタクト
ユニット４０３で電気接続したコンタクトチェーンであ
る。それぞれの基本コンタクトユニット４０３は、２列
５行に配置された１０個のコンタクト部４０３ａで構成
されている。

【０１０６】図４（ｂ）の補助パターン４１０１は、検
査パターン４００と同じ構成のパターンにおいて、１つ
の基本コンタクトユニット４０３を、擬似異常コンタク
トユニット４０５１としたものである。擬似異常コンタ
クトユニット４０５１は、基本コンタクトユニット４０
３よりもコンタクト部列数が少ない１列５行に配置され
た５個のコンタクト部４０５１ａで構成されている。擬
似異常コンタクトユニット４０５１の合成コンタクト部
抵抗は、基本コンタクトユニット４０３の合成コンタク
ト部抵抗の２倍である。

【０１０７】この補助パターン４１０１は、検査パター
ン４００と同じ構成のパターンのいずれかの基本コンタ
クトユニット４０３に抵抗増加した故障を意図的に造り
込んだものである。擬似異常コンタクトユニット４０５
１（５個コンタクト部構成）の部分は、抵抗が２倍に増
加した疑似的な故障部分を意味し、基本コンタクトユニ
ット４０３（１０個コンタクト部構成）の部分及び配線
の部分は、正常な部分を意味する。

【０１０８】図４（ｃ）の補助パターン４１０２は、検
査パターン４００と同じ構成のパターンにおいて、１つ
の基本コンタクトユニット４０３を、異常コンタクトユ
ニット４０５２としたものである。異常コンタクトユニ
ット４０５２は、基本コンタクトユニット４０３よりも
コンタクト部行数が少ない２列３行に配置された６個の
コンタクト部４０５２ａで構成されている。擬似異常コ
ンタクトユニット４０５２の合成コンタクト部抵抗は、
基本コンタクトユニット４０３の合成コンタクト部抵抗
の１０／６倍である。

【０１０９】この補助パターン４１０２は、検査パター
ン４００と同じ構成のパターンのいずれかの基本コンタ
クトユニット４０３に抵抗増加した故障を意図的に造り
込んだものである。擬似異常コンタクトユニット４０５
２（６個コンタクト部構成）の部分は、抵抗が１０／６
倍に増加した疑似的な故障部分を意味し、基本コンタク
トユニット４０３（１０個コンタクト部構成）の部分及
び配線の部分は、正常な部分を意味する。

【０１１０】図４（ｄ）の補助パターン４１０３は、検
査パターン４００と同じ構成のパターンにおいて、１つ
の基本コンタクトユニット４０３を、異常コンタクトユ
ニット４０５３としたものである。異常コンタクトユニ
ット４０５３は、基本コンタクトユニット４０３よりも
コンタクト部個数が少ない８個のコンタクト部４０５３
ａで構成されている。この異常コンタクトユニット４０
５３においては、コンタクト部４０５３ａは基本コンタ
クトユニット４０３と同じ２列５行に配置されている
が、２列の内の１列が５個のコンタクト部４０５３ａで
構成され、他の１列が３個のコンタクト部４０５３ａで
構成されている。擬似異常コンタクトユニット４０５３
の合成コンタクト部抵抗は、基本コンタクトユニット４
０３の合成コンタクト部抵抗の１０／８倍である。

【０１１１】この補助パターン４１０３は、検査パター
ン４００と同じ構成のパターンのいずれかの基本コンタ
クトユニット４０３に抵抗増加した故障を意図的に造り
込んだものである。擬似異常コンタクトユニット４０５
３（８個コンタクト部構成）の部分は、抵抗が１０／８
倍に増加した疑似的な故障部分を意味し、基本コンタク
トユニット４０３（１０個コンタクト部構成）の部分及
び配線の部分は、正常な部分を意味する。

【０１１２】次に、実施の形態４の検査パターンを用い
た故障検出の準備は、例えば以下の（４ａ）〜（４ｄ）
のステップによってなされる。 （４ａ）配線形成工程において、検査パターン４００、
及び補助パターン４１０１，４１０２，４１０３のいず
れか１つもしくは２つ或いは全てを含むパターンユニッ
トを半導体ウエハに作成し、（４ｂ）上記パターンユニ
ットのそれぞれの検査パターンの両端に電流（定電
流、リニア増加電流、ステップ増加電流、又は、
定電圧、リニア増加電圧、若しくは、ステップ増加電圧
による電流）を流し、（４ｃ）それぞれの検査パターン
の劣化（抵抗増加又は破壊）までの耐久性能（劣化まで
に消費されるエネルギー、劣化までの時間等）のデータ
を収集し、（４ｄ）上記の耐久性能のデータをもとに、
検出感度特性の検証、電流印加条件及び評価基準（正常
品か否かの判別基準）の設定等、故障検出試験を実施す
るための準備をする。なお、この故障検出の準備では、
正常なプロセスで上記パターンユニットが作成されるこ
とを前提とする。また、以下に記載していないステップ
（４ａ）〜（４ｄ）の詳細については、上記実施の形態
１のステップ（１ａ）〜（１ｄ）の詳細と同様である。

【０１１３】上記のステップ（４ａ）において、上記パ
ターンユニットには、必要に応じて、補助パターン４１
０１，４１０２，４１０３の擬似コンタクトユニット４
０５１，４０５２，４０５３の構成を変更した補助パタ
ーンが加えられる。例えば、基本コンタクトユニット４
０３を４列コンタクト部構成としたとき、補助パターン
４１０１において擬似コンタクトユニット４０５１のコ
ンタクト部列数を、３列、２列とした補助パターンが加
えられる。また、補助パターン４１０２において擬似コ
ンタクトユニット４０５２のコンタクト部行数を、４
行、２行、１行とした補助パターンが加えられる。ま
た、補助パターン４１０３において擬似コンタクトユニ
ット４０５３のコンタクト部個数を、９個、７個、…、
１個とした補助パターンが加えられる。

【０１１４】また、上記のステップ（４ｂ）及び（４
ｃ）において、電流印加により、検査パターンにおいて
最も抵抗値が大きい部分が最も発熱量が大きく、最も早
く劣化を生じる。つまり、最も抵抗値が大きい部分は、
検査パターン４００では、いずれかの基本コンタクトユ
ニット４０３（１０個コンタクト部構成）の部分であ
り、補助パターン４１０１，４１０２，４１０３では、
それぞれ擬似コンタクトユニット４０５１（５個コンタ
クト部構成），４０５２（６個コンタクト部構成），４
０５３（８個コンタクト部構成）の部分である。このた
め、検査パターン４００では、最も抵抗値の大きい基本
コンタクトユニット４０３の部分で劣化を生じ、その箇
所はランダムに存在する。一方、補助パターン４１０
１，４１０２，４１０３では、それぞれ擬似コンタクト
ユニット４０５１，４０５２，４０５３の部分で劣化を
生じる。擬似コンタクトユニット４０５１，４０５２，
４０５３の合成コンタクト部抵抗は基本コンタクトユニ
ット４０３の合成コンタクト部抵抗のそれぞれ２倍、１
０／６倍、１０／８倍なので、補助パターン４１０１，
４１０２，４１０３の耐久性能が検査パターン４００の
それよりも明らかに低下しているか否かをそれぞれ検証
することによって、上記の２倍、１０／６倍、１０／８
倍の抵抗増加について検出感度があるか否かを検証でき
る。

【０１１５】次に、実施の形態４の検査パターンを用い
た故障の検出試験は、例えば以下の（４Ａ）〜（４Ｄ）
のステップによってなされる。 （４Ａ）製品（半導体チップ）の多層配線構造が半導体
ウエハのチップ領域に造り込まれる配線形成工程におい
て、検査パターン４００からなるパターンユニット、又
は、検査パターン４００及び補助パターン４１０１，４
１０２，４１０３のいずれかで構成されるパターンユニ
ットを上記半導体ウエハに造り込み、（４Ｂ）上記のパ
ターンユニットのそれぞれの検査パターンの両端に電流
（定電流、リニア増加電流、ステップ増加電流、
又は、定電圧、リニア増加電圧、若しくは、ステップ
増加電圧による電流）を流し、（４Ｃ）それぞれの検査
パターンの劣化（抵抗増加又は破壊）についての耐久性
能を試験し、（４Ｄ）上記の耐久性能をもとに、配線形
成工程において異常を生じたか否かを判別する。なお、
以下に記載していないステップ（４Ａ）〜（４Ｄ）の詳
細については、上記実施の形態１のステップ（１Ａ）〜
（１Ｄ）の詳細と同様である。

【０１１６】上記のステップ（４Ｄ）では、電流印加条
件に応じた判別がなされる。例えば、検査パターン４０
０が劣化を生じるまで電流を流す場合には、耐久性能
（劣化までに消費されるエネルギー、劣化までの時間
等）が評価基準値以上であれば、配線形成工程は正常で
あったと判別し、評価基準値未満であれば、配線形成工
程に異常を生じたと判別する。

【０１１７】また、検査パターン４００と補助パターン
４１０１，４１０２、４１０３のいずれかが劣化を生じ
るまで電流を流す場合には、検査パターン４００の耐久
性能と補助パターン４１０１，４１０２、４１０３のい
ずれかの耐久性能の比が評価基準値以上であるか否かに
よって、配線形成工程に異常を生じたか否かを判別す
る。

【０１１８】また、固定の条件で電流を流す場合には、
検査パターン４００が劣化を生じなければ、配線形成工
程は正常であったと判別し、検査パターン４００が劣化
を生じれば、配線形成工程に異常を生じたと判別する。

【０１１９】以上のように実施の形態４によれば、コン
タクトユニットの間隔を５０μｍ以下としたエレクトロ
マイグレーション現象を抑制した検査パターンの両端に
電流（定電流、リニア増加電流、ステップ増加電
流、又は、定電圧、リニア増加電圧、若しくは、ステ
ップ増加電圧による電流）を流し、この検査パターンの
劣化（抵抗増加又は破壊）についての耐久性能を試験
し、この耐久性能をもとに故障の有無を評価することに
より、上記実施の形態１と同様に、プロセス異常に起因
した高抵抗部分を、半導体素子の製造工程において速や
かにかつ効率良く検出することができ、上記の故障を含
む半導体製品が市場に流出するのを防止できる。

【０１２０】また、全てのコンタクトユニットが基本コ
ンタクトユニット４０３からなる検査パターン４００に
プロセス異常に起因する故障を擬似した擬似異常コンタ
クトユニット４０５１，４０５２，４０５３を挿入した
補助パターン４１０１，４１０２，４１０３によって、
正常なプロセスで作成される検査パターン４００に上記
の故障に相当する部分を簡単に造り込むことができる。
そして、この補助パターン４１０１，４１０２，４１０
３及び検査パターン４００に電流を流し、それぞれの検
査パターンの劣化までの耐久性能を評価することによ
り、上記実施の形態１と同様に、故障の検出感度を簡単
に検証することができる。また、検査パターンの検査に
より検出された潜在不良の程度（ボイドの大きさや、被
膜不良の程度等）を、補助パターンについての測定デー
タに基づいて推測することができる。

【０１２１】さらに、擬似異常コンタクトユニットのコ
ンタクト部のコンタクト部サイズが基本コンタクトユニ
ットのコンタクト部と同じであるので、擬似異常コンタ
クト部と基本コンタクト部のコンタクト部サイズが異な
る上記実施の形態１よりも精度の高い検出感度特性を取
得することができる。また、コンタクトユニットを複数
コンタクト部列及び複数コンタクト部行で構成している
ので、コンタクトユニットを一列構成とした上記実施の
形態２及び一行構成とした上記実施の形態３よりも幅広
い検出感度特性を得ることができる。

【０１２２】なお、上記本発明の実施の形態１〜４にお
いては、コンタクト部底部においての酸化物の一部エッ
チング残り、タングステンの埋込み空洞、コンタクト部
天部の界面異常等、プロセス異常に起因する故障がコン
タクトユニット（配線との接合部を含む）に発生する例
を説明したが、配線においての金属材料関連の故障（例
えば、接触界面の変質及び反応、装置トラブル等による
金属材料自身の欠陥混入、金属被膜率の劣化等）を検出
することも可能である。また、上記本発明の実施の形態
１〜４においては、２層配線構造について説明している
が、３層以上の多層配線構造にも適用可能である。さら
に、多層配線構造の材料に関しても、一般に用いられる
様々な材料について適用可能である。

【０１２３】＜実施の形態５＞図７は、本発明の実施の
形態５に係る検査方法で使用する検査パターン５０１を
一部省略して示す概略的な平面図である。また、図８
は、図７をＳ_８−Ｓ_８線で切る面を概略的に示す縦断面
図である。

【０１２４】検査パターン５０１は、半導体ウエハに形
成された多層配線構造の潜在不良を検出するために半導
体ウエハ上のチップ領域以外の領域又はテグ領域に形成
される。ここで、潜在不良とは、半導体装置の特性検査
の一つであるプロービング工程において計測された多層
配線構造の電気的特性（抵抗値や配線ショートの有無
等）からは、異常有りと判定されないが（正常の範囲内
の測定値が得られるが）、実際の使用状態が続いた場合
に、多層配線構造の溶断等の故障を発生させる可能性の
ある軽微な不良（多層配線構造内のコンタクト部の微小
なボイドや、配線の被膜性の若干の不良等）である。

【０１２５】検査パターン５０１は、回路として機能す
るチップ領域（製品となるの部分）の多層配線構造に対
しては実施することのできない（即ち、配線の破壊を伴
う）電気特性検査を行うための配線パターンである。検
査パターン５０１は、半導体ウエハ上に、チップ領域の
形成工程と共通するプロセスで形成される。また、検査
パターン５０１は、チップ領域に形成される多層配線構
造と同じ又は類似する構造を含むように形成することが
望ましい。検査パターン５０１の検査によって、潜在不
良が検出された場合には、その検査パターンと共通する
プロセスで形成されたチップ領域の多層配線構造にも、
同様の潜在不良が存在する可能性が高いと考えることが
できる。

【０１２６】図７及び図８に示されるように、検査パタ
ーン５０１は、互いに間隔をあけて配列された複数の下
層配線５０２と、互いに間隔をあけて配列された複数の
上層配線５０３と、複数の下層配線５０２と複数の上層
配線５０３との間に備えられた絶縁層５０４とを有す
る。また、検査パターン５０１は、複数の上層配線５０
３と複数の下層配線５０２とが交互に直列に接続された
コンタクトチェーンを構成するように複数の上層配線５
０３と複数の下層配線５０２とを電気的に接続する複数
のコンタクトユニット５０５と、コンタクトチェーンの
両端に電気的に接続された１対の電極端子５０６，５０
７とを有する。

【０１２７】また、実施の形態５においては、コンタク
トユニット５０５は、１個のコンタクトホールに形成さ
れた１つのコンタクト部５０５ａによって構成されてい
る。なお、図７においては、コンタクトチェーンの中央
部を省略している。また、コンタクトチェーンの平面形
状は、図７のものに限定されない。

【０１２８】実施の形態５においては、複数のコンタク
トユニット５０５の内、下層配線５０２又は上層配線５
０３の長手方向に隣り合うもの同士の間隔（コンタクト
ユニット５０５の中心位置同士の間隔）ｄが５０μｍ以
下になるように、複数の下層配線５０２の長さ、複数の
上層配線５０３の長さ、及び、コンタクトユニット５０
５の位置を設定している。この５０μｍ以下という値
は、上層配線５０３又は下層配線５０２にエレクトロマ
イグレーションによる劣化を生じさせない値である。５
０μｍ以下の配線（Ａｌ配線）であれば、エレクトロマ
イグレーションによる劣化が生じないことは、実際の試
験（電流を流し、その後顕微鏡観察する）を通じて確認
された。

【０１２９】５０μｍ以下の配線であれば、エレクトロ
マイグレーションによる劣化が生じない理由には、長さ
が短い配線において顕著に現われるバックフロー効果が
考えられる。長さが短い配線においてバックフロー効果
が顕著に現われる理由は、長さの短い配線の場合には、
電子の流れの圧力により、電子の流れの上流に位置する
配線構成原子が電子の流れの下流に移動すると、短時間
で電子の流れの下流側の端部付近において配線構成原子
が高密度状態になり、バックフロー効果（電子の流れの
下流側において高密度状態になった配線構成原子により
電子の流れの上流側に向けて原子を押し返す力に起因す
る効果）が大きくなるからであると考えられる。言い換
えれば、長い配線の場合には、電子の流れの圧力によ
り、電子の流れの上流に位置する配線構成原子が電子の
流れの下流に移動して、電子の流れの下流側の端部付近
において配線構成原子が高密度状態になったとしても、
電子の流れの下流側の端部付近から離れている部分（即
ち、電子の流れの上流部分）にまでバックフロー効果が
及ばないからであると考えられる。

【０１３０】また、実施の形態５においては、複数のコ
ンタクトユニット５０５の内、下層配線５０２又は上層
配線５０３の長手方向に隣り合うもの同士の間隔（コン
タクトユニット５０５の中心位置同士の間隔）ｄは０．
４μｍ程度以上になるように設定される。

【０１３１】実施の形態５の検査パターン５０１の寸法
の具体例は、以下の通りである。間隔ｄは５μｍ、コン
タクトホールの開口幅は０．１μｍ〜２μｍ程度、コン
タクトホールの深さは０．１μｍ〜５μｍ程度、下層配
線５０２及び上層配線５０３の線幅は０．１μｍ〜１０
μｍ程度、下層配線５０２及び上層配線５０３の厚さは
０．１μｍ〜２μｍ程度である。これらの値は例示であ
り、本発明の各部の寸法は、これらの値に限定されな
い。

【０１３２】図８に示されるように、複数の下層配線５
０２は、金属で構成される。また、複数の上層配線５０
３及び複数のコンタクトユニット５０５も、金属で構成
される。また、図８に示されるように、複数の上層配線
５０３と複数のコンタクトユニット５０５とは、同じ金
属で構成されている。

【０１３３】下層配線５０２は、バリアメタル５０２ａ
と、その上に形成された主配線５０２ｂとから構成され
る。上層配線５０３は、バリアメタル５０３ａと、主配
線５０３ｂとから構成される。バリアメタル５０２ａ及
びバリアメタル５０３ａとしては、ＴｉＮ、Ｔｉ、Ｔｉ
Ｓｉ２、ＣｏＳｉ_２等の金属材料が使用される。バリア
メタル５０２ａ及びバリアメタル５０３ａは、例えば、
スパッタ法やＣＶＤ法等によって形成される。主配線５
０２ｂ及び５０３ｂとしては、例えば、Ａｌが使用され
る。また、主配線５０２ｂ及び５０３ｂとして、アルミ
ニウム合金や、銅、銅合金等を使用することもできる。
主配線５０２ｂ及び５０３ｂは、例えば、スパッタ法で
形成される。主配線５０２ｂ及び５０３ｂが銅である場
合には、メッキ法によって形成することもできる。

【０１３４】なお、図９に示されるように、下層配線５
１０を、半導体基板５１１に不純物を拡散させた不純物
層で構成してもよい。

【０１３５】また、図１０に示されるように、コンタク
ト部５２０の金属を上層配線５２１とは異なる金属で構
成してもよい。図１０において、５２０ａはコンタクト
部５２０のバリアメタル（例えば、ＴｉＮ）、５２０ｂ
はコンタクト部５２０の主配線（例えば、タングステ
ン）である。また、５２１ａは上層配線５２１のバリア
メタル（例えば、ＴｉＮ）、５２１ｂは上層配線５２１
の主配線（例えば、Ａｌ）である。

【０１３６】図１１は、半導体ウエハ上における検査パ
ターン５０１の配置例を示す平面図である。図１１に示
されるように、検査パターン５０１は、半導体ウエハ５
００のチップ領域５３０以外の領域（例えば、グリッド
ライン５３２付近）、又は、テグ領域５３１に形成され
る。なお、図１２に示されるように、検査パターン５０
１を、半導体ウエハ５００の１つのチップ領域５３０に
対して２個又はそれ以上備えてもよい。

【０１３７】図１３は、実施の形態５に係る検査方法を
実施する検査システムの構成を示すブロック図である。
図１３に示されるように、検査システム５４０は、電圧
印加・電流測定装置５４１と、判定装置５４２と、検査
パターンの電極端子５０６，５０７に接続するプローブ
５４３，５４４とを有する。電圧印加・電流測定装置５
４１は、検査パターンの１対の電極端子５０６，５０７
間に電圧を印加し、コンタクトチェーンに流れる電流を
測定する操作を、値の異なる複数の印加電圧について実
行することによって、検査パターンの印加電圧対測定電
流特性を取得する。判定装置５４２は、電圧印加・電流
測定装置５４１により取得された印加電圧対測定電流特
性を、予め決められた基準特性と比較することによっ
て、検査パターン５０１の潜在不良の有無を判定する。
判定装置５１２は、例えば、パーソナルコンピュータ
（ＰＣ）で構成することができる。判定装置５１２に
は、以下に説明する判定用の基準データに基づく判定基
準が保持されている。

【０１３８】図１４は、Ａｌを主配線とする下層配線５
５１と上層配線５５２と正常なコンタクト部５５３を概
略的に示す縦断面図である。図１５は、図１４の正常な
コンタクト部５５３にステップ状に増加する電圧を印加
したときの電流値を実測したデータを示すグラフであ
る。このデータは、１Ｖの電圧を１秒間保持し、次に、
２Ｖの電圧を１秒間保持し、次に、３Ｖの電圧を１秒間
保持し、さらに１Ｖずつステップ状に電圧を増加させ、
各電圧が印加されたときにおける電流値を測定すること
によって得られた。コンタクト部５５３が正常である
（ボイド及び被膜性不良がない）ことの確認は、顕微鏡
観察によって確認した。多数の検査パターンについて試
験を行った結果、正常なコンタクト部５５３についての
印加電圧対測定電流特性として、図１５に示されるもの
が得られた。

【０１３９】図１６は、Ａｌを主配線とする下層配線５
５１と上層配線５５２と異常な（ボイド５５５のある）
コンタクト部５５４を概略的に示す縦断面図である。図
１７は、図１６の異常なコンタクト部５５４にステップ
状に増加する電圧を印加したときの電流値を実測したデ
ータを示すグラフである。このデータの測定方法は、図
１５のコンタクト部についてのデータ測定方法と同じで
ある。コンタクト部５５４が異常である（ボイド５５５
がある）ことの確認は、顕微鏡観察によって確認した。
ボイドのある多数の検査パターンについて試験を行った
結果、ボイドのある異常なコンタクト部５５４について
の印加電圧対測定電流特性として、図１７に示されるよ
うに、溶断直前に急激な電流増加を含む特性が得られ
た。このように、溶断直前に急激な電流増加が現われる
理由は、溶断前に上層配線５５２を構成する金属（例え
ば、Ａｌ）が溶融してボイド５５５を消滅させ、接触部
増加に伴う抵抗値低下が瞬間的に生じるためと考えられ
る。

【０１４０】図１８は、Ａｌを主配線とする下層配線５
５１と上層配線５５２と異常な（被膜性劣化箇所５５６
のある）コンタクト部５５４を概略的に示す縦断面図で
ある。図１９は、図１８の異常なコンタクト部５５４に
ステップ状に増加する電圧を印加したときの電流値を実
測したデータを示すグラフである。このデータの測定方
法は、図１５のコンタクト部についてのデータ測定方法
と同じである。コンタクト部５５４が異常である（被膜
性劣化箇所５５６のある）ことの確認は、顕微鏡観察に
よって確認した。異常のある多数の検査パターンについ
て試験を行った結果、被膜性劣化のある異常なコンタク
ト部５５４についての印加電圧対測定電流特性として
は、図１９に示されるように、溶断直前に電流増加が飽
和する特性が得られた。このように、溶断直前に電流増
加が飽和する理由は、溶断前に上層配線を構成する金属
が溶融して主配線（例えば、Ａｌ）の消失部が現われ、
抵抗値の大きいバリアメタルのみで電流を流す期間が存
在し、その後、高融点金属で構成されるバリアメタルの
ジュール発熱が促進され、溶断に至るためと考えられ
る。

【０１４１】図２０は、図１５、図１７、図１９の実測
電流値の微分値ｄＩ／ｄｔを示すグラフである。図２０
において、曲線５６１は、図１５の正常なコンタクト部
のｄＩ／ｄｔを、曲線５６２は、図１７のボイドのある
コンタクト部のｄＩ／ｄｔを、曲線５６３は、図１９の
被膜性劣化のあるコンタクト部のｄＩ／ｄｔを示す。

【０１４２】図１４から図２０までに説明された方法に
より測定されたデータ又はこのデータに基づく基準値
は、図１３の検査システム５４０の判定装置５４２に予
め保持しておく。

【０１４３】次に、半導体ウエハに形成された多層配線
構造の潜在不良を検出するための検査方法を説明する。
半導体装置の検査は、図１３に示される検査システム５
４０を用いて、半導体装置に形成された検査パターン５
０１について行う。先ず最初に、検査パターン５０１の
１対の電極端子間に電圧を印加し、コンタクトチェーン
に流れる電流を測定する操作を、値の異なる複数の印加
電圧について実行することによって、検査パターンの印
加電圧対測定電流特性を取得する。印加電圧は、図１４
及び図１５で説明したように、所定時間Δｔ（例えば、
１秒）経過するごとに所定電圧ΔＶ（例えば、１Ｖ）増
加させるステップ増加電圧である。ただし、所定時間Δ
ｔは、１秒には限定されず、また、所定電圧ΔＶは１Ｖ
に限定されない。また、印加電圧は、所定時間経過する
ごとに所定電圧増加させるリニア増加電圧であってもよ
い。

【０１４４】次に、判定装置５４２が、検査パターン５
０１の印加電圧対測定電流特性を、予め決められた基準
値と比較することによって、検査パターンの潜在不良の
有無を判定する。この判定は、例えば、直交座標系の横
軸を印加電圧とし縦軸を測定電流として描かれた印加電
圧対測定電流特性に関する特性曲線の、検査パターンの
溶断が生じる直前の勾配に基づいて行われる。

【０１４５】具体的に言えば、印加電圧対測定電流特性
に関する特性曲線の、検査パターン５０１の溶断が生じ
る直前の勾配が所定の基準値（例えば、図１７の特性曲
線の溶断直前の勾配に基づいて定められた基準値）以下
であれば検査パターン５０１のいずれのコンタクト部に
もボイドがないと判定し、それ以外のときにはいずれか
のコンタクト部にボイドがあると判定する。また、印加
電圧対測定電流特性に関する特性曲線の、検査パターン
の溶断が生じる直前の勾配が所定の基準値（例えば、図
１９の特性曲線の溶断直前の勾配に基づいて定められた
基準値）以上であれば検査パターンのいずれのコンタク
ト部にも被膜性不良がないと判定し、それ以外のときに
はいずれかのコンタクト部に被膜性不良があると判定す
る。

【０１４６】また、図２０に示されるように、電流微分
値特性に関する特性曲線に、検査パターン５０１の溶断
が生じる直前に急激な上昇が認められれば（例えば、図
２０の曲線５６２）検査パターンのいずれかのコンタク
ト部にボイドがあると判定し、電流微分値特性に関する
特性曲線に、検査パターンの溶断が生じる直前の勾配が
所定の基準値（例えば、図２０の曲線５６３の勾配に基
づいて定められた基準値）以下であれば検査パターンの
いずれかのコンタクト部に被膜性不良があると判定する
こともできる。

【０１４７】以上説明したように実施の形態５に係る検
査方法によれば、従来のプロービング試験では検出でき
なかった検査パターン５０１の潜在不良を検出すること
ができる。この検査方法により、検査パターン５０１に
潜在不良が検出された場合には、この検査パターンと共
通するプロセスで形成されたチップ領域の多層配線構造
にも潜在不良が存在する可能性が高い。このため、実施
の形態５に係る検査方法を用いれば、従来のプロービン
グ試験では異常と判定されずに市場に流出していた、潜
在不良を有する可能性の高い半導体装置の市場への流出
を回避することができ、製品の信頼性を向上させること
ができる。

【０１４８】＜実施の形態６＞図２１は、実施の形態６
に係る検査方法を実施する検査システムの構成を示すブ
ロック図である。図２１に示されるように、検査システ
ム６４０は、定電流印加・電圧測定装置６４１と、判定
装置６４２と、検査パターン５０１の電極端子５０６，
５０７に接続するプローブ６４３、６４４とを有する。
定電流印加・電圧測定装置６４１は、検査パターンの１
対の電極端子５０６，５０７間に定電流を流し、コンタ
クトチェーンの両端に現われる電圧を測定することによ
って、検査パターン５０１の経過時間対測定電圧特性を
取得する。判定装置６４２は、定電流印加・電圧測定装
置６４１により取得された経過時間対測定電圧特性を、
予め決められた基準特性と比較することによって、検査
パターン５０１の潜在不良の有無を判定する。判定装置
６１２は、例えば、パーソナルコンピュータ（ＰＣ）で
構成することができる。判定装置６１２には、以下に説
明する判定用の基準データに基づく基準値が保持されて
いる。

【０１４９】図２２は、図１４の正常なコンタクト部５
５３に定電流を流したときの電圧変動を実測したデータ
を示すグラフである。定電流の値は、図１５に示される
溶断時の電流値の９０％の電流値である。ただし、電流
値としては、溶断時の電流値の７０％から９９％までの
範囲内で定められた他の値を設定してもよい。コンタク
ト部５５３が正常である（ボイド及び被膜性不良がな
い）ことの確認は、顕微鏡観察によって確認した。多数
の検査パターンについて試験を行った結果、正常なコン
タクト部５５３についての経過時間対測定電圧特性は、
図２２に示されるように、一定の電圧値になった。

【０１５０】図２３は、図１６の異常なコンタクト部５
５４に定電流を流したときの電圧変動を実測したデータ
を示すグラフである。このデータの測定方法は、図２２
のデータ測定方法と同じである。コンタクト部５５４が
異常である（ボイド５５５がある）ことの確認は、顕微
鏡観察によって確認した。ボイドのある多数の検査パタ
ーンについて試験を行った結果、ボイドのある異常なコ
ンタクト部５５４についての経過時間対測定電圧特性
は、図２３に示されるように、時間経過に伴って大きく
低下する電圧変動を示すものとなった。このように、電
圧が低下する理由は、主配線の溶融によりボイドが徐々
に小さくなるにつれて、コンタクト部における抵抗値が
低下し、その結果、電圧が低下するためと考えられる。

【０１５１】図２４は、図１８の異常なコンタクト部５
５４に定電流を流したときの電圧変動を実測したデータ
を示すグラフである。このデータの測定方法は、図１５
のデータ測定方法と同じである。コンタクト部５５４が
異常である（被膜性劣化箇所５５６のある）ことの確認
は、顕微鏡観察によって確認した。異常のある多数の検
査パターンについて試験を行った結果、被膜性劣化のあ
る異常なコンタクト部５５４についての経過時間対測定
電圧特性は、図２４に示されるように、溶断直前に電圧
増加する特性になった。このように、溶断直前に電圧増
加する理由は、溶断前に上層配線を構成する主電極層
（例えば、Ａｌ）が溶融して消失部が現われ、高抵抗の
バリアメタルのみで接続されて期間があるためと考えら
れる。

【０１５２】図２２から図２４までに説明された方法に
より測定されたデータ又はこのデータに基づく基準値
は、図２１の検査システム６４０の判定装置６４２に予
め保持しておく。

【０１５３】次に、半導体ウエハに形成された多層配線
構造の潜在不良を検出するための検査方法を説明する。
半導体装置の検査は、図２１に示される検査システム６
４０を用いて、半導体装置に形成された検査パターン５
０１について行う。先ず最初に、検査パターン５０１の
１対の電極端子間に所定電流を流し、１対の電極端子間
の電圧の時間変化を測定する操作を実行することによっ
て、検査パターン５０１の経過時間対測定電圧特性を取
得する。定電流の値は、図１５に示される溶断時の電流
値の９０％の電流値である。ただし、電流値としては、
溶断時の電流値の７０％から９９％までの範囲内で定め
られた他の値を設定してもよい。

【０１５４】次に、検査パターンの経過時間対測定電圧
特性に基づいて、検査パターンの潜在不良の有無を判定
する。この判定は、時間経過に伴う測定電圧の変動値に
基づいて行われる。

【０１５５】具体的にいえば、時間経過に伴う測定電圧
の変動値に所定値以上の減少がなければ、検査パターン
のいずれのコンタクト部にもボイドがないと判定し、そ
れ以外のときにはいずれかのコンタクト部にボイドがあ
ると判定する。また、時間経過に伴う測定電圧の変動値
が所定値以上の増加がなければ、検査パターンのいずれ
のコンタクト部にも被膜性不良がないと判定し、それ以
外のときにはいずれかのコンタクト部に被膜性不良があ
ると判定する。

【０１５６】以上説明したように実施の形態６に係る検
査方法によれば、従来のプロービング試験では検出でき
なかった検査パターン５０１の潜在不良を検出すること
ができる。この検査方法により、検査パターン５０１に
潜在不良が検出された場合には、この検査パターンと共
通するプロセスで形成されたチップ領域の多層配線構造
にも潜在不良が存在する可能性が高い。このため、実施
の形態６に係る検査方法を用いれば、従来のプロービン
グ試験では異常と判定されずに市場に流出していた、潜
在不良を有する可能性の高い半導体装置の市場への流出
を回避することができ、製品の信頼性を向上させること
ができる。

【０１５７】＜実施の形態７＞図２５は、本発明の実施
の形態７に係る検査方法で使用される検査パターンを一
部省略して示す平面図である。検査パターン７０１は、
互いに間隔をあけて配列された複数の下層配線７０２
と、互いに間隔をあけて配列された複数の上層配線７０
３と、複数の下層配線７０２と複数の上層配線７０３と
の間に備えられた絶縁層とを有する。また、検査パター
ン７０１は、複数の上層配線７０３と複数の下層配線７
０２とが交互に直列に接続されたコンタクトチェーンを
構成するように複数の上層配線７０３と複数の下層配線
７０２とを電気的に接続する複数のコンタクトユニット
７０５と、コンタクトチェーンの両端に電気的に接続さ
れた１対の電極端子７０６，７０７とを有する。

【０１５８】また、実施の形態７においては、コンタク
トユニット７０５は、配線の幅方向に並ぶ２個のコンタ
クトホールに形成された２つのコンタクト部７０５ａ，
７０５ｂによって構成されている。なお、図２５におい
ては、コンタクトチェーンの中央部を省略している。ま
た、コンタクトチェーンの平面形状は、図２５のものに
限定されない。実施の形態７において、上記以外の点
は、上記実施の形態５又は６と同一である。

【０１５９】以上説明したように実施の形態７に係る検
査方法によれば、従来のプロービング試験では検出でき
なかった検査パターン７０１の潜在不良を検出すること
ができる。この検査方法により、検査パターン７０１に
潜在不良が検出された場合には、この検査パターンと共
通するプロセスで形成されたチップ領域の多層配線構造
にも潜在不良が存在する可能性が高い。このため、実施
の形態７に係る検査方法を用いれば、従来のプロービン
グ試験では異常と判定されずに市場に流出していた、潜
在不良を有する可能性の高い半導体装置の市場への流出
を回避することができ、製品の信頼性を向上させること
ができる。

【０１６０】また、実施の形態７の検査パターンは実施
の形態５又は６の場合よりも全抵抗を低くでき、かつコ
ンタクトホールの数を２倍に増やすことができ、不良存
在確率が増えるため、潜在不良の検出感度が高くなる。

【０１６１】＜実施の形態８＞図２６は、本発明の実施
の形態８に係る検査方法に使用される検査パターンを一
部省略して示す平面図である。実施の形態８に係る検査
パターン８０１は、互いに間隔をあけて配列された複数
の下層配線８０２と、互いに間隔をあけて配列された複
数の上層配線８０３と、複数の下層配線８０２と複数の
上層配線８０３との間に備えられた絶縁層とを有する。
また、実施の形態８に係る検査パターン８０１は、複数
の上層配線８０３と複数の下層配線８０２とが交互に直
列に接続されたコンタクトチェーンを構成するように複
数の上層配線８０３と複数の下層配線８０２とを電気的
に接続する複数のコンタクトユニット８０５と、コンタ
クトチェーンの両端に電気的に接続された１対の電極端
子８０６，８０７とを有する。

【０１６２】また、実施の形態８においては、コンタク
トユニット８０５は、１個のコンタクトホールに形成さ
れた１つのコンタクト部８０５ａによって構成されてい
る。なお、図２６においては、コンタクトチェーンの中
央部を省略している。また、コンタクトチェーンの平面
形状は、図２６のものに限定されない。

【０１６３】実施の形態８においては、複数のコンタク
トユニット８０５の内、下層配線８０２又は上層配線８
０３の長手方向に隣り合うもの同士の間隔が５０μｍよ
り長くなるように、複数の下層配線８０２の長さ、複数
の上層配線８０３の長さ、及び、コンタクトユニット８
０５の位置を設定している。実施の形態８において、上
記以外の点は、上記実施の形態５又は６と同一である。

【０１６４】検査パターン８０１に電流を流した場合、
主配線の構成原子（例えば、Ａｌ）原子の移動（エレク
トロマイグレーション現象）が生じる。上層配線８０３
のコンタクト部８０５ａのＡｌ被膜率が悪い場合は、被
膜率の悪い部分からのエレクトロマイグレーションが加
速され、Ａｌの消失が加速される。その結果、高融点金
属から成るバリアメタルでのジュール発熱が促進され溶
断に至る。従って、コンタクトユニット間隔が５０μｍ
以下の実施の形態１〜７の検査パターンに比べると、ジ
ュール発熱だけでなく、エレクトロマイグレーション現
象も加わるため、潜在不良をより早く浮き立たせるこ
と、従って、試験時間の短縮が可能となる。

【０１６５】また、実施の形態８に係る検査方法によれ
ば、従来のプロービング試験では検出できなかった検査
パターン８０１の潜在不良を検出することができる。こ
の検査方法により、検査パターン８０１に潜在不良が検
出された場合には、この検査パターンと共通するプロセ
スで形成されたチップ領域の多層配線構造にも潜在不良
が存在する可能性が高い。このため、実施の形態８に係
る検査方法を用いれば、従来のプロービング試験では異
常と判定されずに市場に流出していた、潜在不良を有す
る可能性の高い半導体装置の市場への流出を回避するこ
とができ、製品の信頼性を向上させることができる。

【０１６６】＜実施の形態９＞図２７は、本発明の実施
の形態９に係る検査方法に使用される検査パターンを一
部省略して示す平面図である。実施の形態９に係る検査
パターン９０１は、互いに間隔をあけて配列された複数
の下層配線９０２と、互いに間隔をあけて配列された複
数の上層配線９０３と、複数の下層配線９０２と複数の
上層配線９０３との間に備えられた絶縁層とを有する。
また、実施の形態９に係る検査パターン９０１は、複数
の上層配線９０３と複数の下層配線９０２とが交互に直
列に接続されたコンタクトチェーンを構成するように複
数の上層配線９０３と複数の下層配線９０２とを電気的
に接続する複数のコンタクトユニット９０５と、コンタ
クトチェーンの両端に電気的に接続された１対の電極端
子９０６，９０７とを有する。

【０１６７】また、実施の形態９においては、コンタク
トユニット９０５は、配線の幅方向に並ぶ２個のコンタ
クトホールに形成された２つのコンタクト部９０５ａ，
９０５ｂによって構成されている。なお、図２７におい
ては、コンタクトチェーンの中央部を省略している。ま
た、コンタクトチェーンの平面形状は、図２７のものに
限定されない。

【０１６８】実施の形態９においては、複数のコンタク
トユニット９０５の内、下層配線９０２又は上層配線９
０３の長手方向に隣り合うもの同士の間隔が５０μｍよ
り長くなるように、複数の下層配線９０２の長さ、複数
の上層配線９０３の長さ、及び、コンタクトユニット９
０５の位置を設定している。実施の形態９において、上
記以外の点は、上記実施の形態５又は６と同一である。

【０１６９】検査パターン９０１に電流を流した場合、
主配線の構成原子（例えば、Ａｌ）原子の移動（エレク
トロマイグレーション現象）が生じる。上層配線９０３
のコンタクト部９０５ａ，９０５ｂのＡｌ被膜率が悪い
場合は、被膜率の悪い部分からのエレクトロマイグレー
ションが加速され、Ａｌの消失が加速される。その結
果、高融点金属から成るバリアメタルでのジュール発熱
が促進され溶断に至る。従って、コンタクトユニット間
隔が５０μｍ以下の実施の形態１〜７の検査パターンに
比べると、ジュール発熱だけでなく、エレクトロマイグ
レーション現象も加わるため、潜在不良をより早く浮き
立たせること、従って、試験時間の短縮が可能となる。

【０１７０】また、実施の形態９に係る検査方法によれ
ば、従来のプロービング試験では検出できなかった検査
パターン９０１の潜在不良を検出することができる。こ
の検査方法により、検査パターン９０１に潜在不良が検
出された場合には、この検査パターンと共通するプロセ
スで形成されたチップ領域の多層配線構造にも潜在不良
が存在する可能性が高い。このため、実施の形態９に係
る検査方法を用いれば、従来のプロービング試験では異
常と判定されずに市場に流出していた、潜在不良を有す
る可能性の高い半導体装置の市場への流出を回避するこ
とができ、製品の信頼性を向上させることができる。

【０１７１】また、実施の形態９の検査パターンは実施
の形態８の場合より全抵抗を低くでき、かつコンタクト
ホールの数を２倍に増やすことができるので、不良存在
確率が増えるため、潜在不良の検出感度が高くなる。

【０１７２】なお、上記実施の形態１〜９においては、
２層配線を例にとって説明したが、本発明は、それ以上
の多層配線についても適用可能である。

【０１７３】また、上記実施の形態５〜９においては、
配線幅方向のコンタクトホール数を１個、２個の場合で
説明したが、それ以上の数でも同様な効果が得られる。
また、配線長手方向のコンタクトホール数を２個以上と
してもよい。

【０１７４】また、実施の形態５〜９の検査方法を、実
施の形態１〜４の検査パターン及び補助パターンに適用
できる。

【０１７５】また、実施の形態１〜４の補助パターンを
用いて、実施の形態５〜９の検査パターンの故障の程度
を推定することもできる。

【０１７６】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１から９ま
でに記載の検査パターン、請求項１０から１６までに記
載の半導体装置、請求項１７から３４までに記載の半導
体装置の検査方法、又は、請求項３５及び３６に記載の
半導体装置の検査システムを用いて多層配線構造の潜在
不良を検出すれば、この検査パターンと共通するプロセ
スで形成されたチップ領域の多層配線構造にも潜在不良
が存在する可能性が高いことがわかり、潜在不良を有す
る可能性の高い半導体装置の市場への流出を回避できる
ので、流通する製品の信頼性を向上させることができる
という効果がある。

【０１７７】また、請求項１から９までに記載の検査パ
ターン、請求項１０から１６までに記載の半導体装置、
請求項１８及び２７に記載の半導体装置の検査方法にお
いては、コンタクトユニットの間隔を５０μｍ以下とし
てエレクトロマイグレーション現象による抵抗増加を抑
制しているので、正常なコンタクトユニットに潜在不良
があると判定する誤判定のおそれを低減でき、正確な故
障検出が可能になるという効果がある。

【０１７８】また、請求項１９及び２８に記載の半導体
装置の検査方法においては、コンタクトユニットの間隔
を５０μｍより長くしてエレクトロマイグレーション現
象を利用しているので、潜在不良をより早く浮き立たせ
ること、従って、試験時間の短縮が可能となるという効
果がある。

【０１７９】また、請求項１９及び２８に記載の半導体
装置の検査方法においては、コンタクトユニットの間隔
を５０μｍより長くしてエレクトロマイグレーション現
象を利用しているので、潜在不良をより早く浮き立たせ
ること、従って、試験時間の短縮が可能となるという効
果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】 （ａ）は本発明の実施の形態１に係る検査パ
ターンを示す平面図であり、（ｂ）は実施の形態１に係
る補助パターンを示す平面図である。

【図２】 （ａ）は本発明の実施の形態２に係る検査パ
ターンを示す平面図であり、（ｂ）は実施の形態２に係
る補助パターンを示す平面図である。

【図３】 （ａ）は本発明の実施の形態３に係る検査パ
ターンを示す平面図であり、（ｂ）は実施の形態３に係
る補助パターンを示す平面図である。

【図４】 （ａ）は本発明の実施の形態４に係る検査パ
ターンを示す平面図であり、（ｂ）、（ｃ）、及び
（ｄ）は実施の形態４に係る補助パターンを示す平面図
である。

【図５】 半導体ウエハにおいてのチップ領域及びグリ
ッドラインの配置例を概略的に示す平面図である。

【図６】 図５においての本発明の実施の形態に係る検
査パターン及び補助パターンの配置例を概略的に示す平
面図である。

【図７】 本発明の実施の形態５に係る検査方法で使用
される検査パターンを一部省略して示す平面図である。

【図８】 図７をＳ_８−Ｓ_８線で切る面を概略的に示す
縦断面図である。

【図９】 実施の形態５に係る検査パターンの他の構成
を概略的に示す縦断面図である。

【図１０】 実施の形態５に係る検査方法で使用される
検査パターンのさらに他の構成を概略的に示す縦断面図
である。

【図１１】 実施の形態５に係る検査方法を実施する検
査パターンの配置例を示す平面図である。

【図１２】 実施の形態５に係る検査方法で使用される
検査パターンの他の配置例を示す平面図である。

【図１３】 実施の形態５に係る検査方法を実施するシ
ステムの構成を示すブロック図である。

【図１４】 正常なコンタクト部を概略的に示す縦断面
図である。

【図１５】 図１４の正常なコンタクト部を有する検査
パターンにステップ状に増加する電圧を印加したときの
電流値を実測したデータ（検査パターンの検査前の準備
段階で取得しておくデータ）を示すグラフである。

【図１６】 ボイドを含む異常なコンタクト部を概略的
に示す縦断面図である。

【図１７】 図１６の異常なコンタクト部を含む検査パ
ターンにステップ状に増加する電圧を印加したときの電
流値を実測したデータ（検査パターンの検査前の準備段
階で取得しておくデータ）を示すグラフである。

【図１８】 被膜率劣化箇所を含む異常なコンタクト部
を概略的に示す縦断面図である。

【図１９】 図１８の異常なコンタクト部を含む検査パ
ターンにステップ状に増加する電圧を印加したときの電
流値を実測したデータ（検査パターンの検査前の準備段
階で取得しておくデータ）を示すグラフである。

【図２０】 図１５、図１７、図１９の実測電流値の微
分値を示すグラフである。

【図２１】 本発明の実施の形態６に係る検査方法を実
施するシステムの構成を示すブロック図である。

【図２２】 図１４の正常なコンタクト部に定電流を印
加したときの電圧値を実測したデータ（検査パターンの
検査前の準備段階で取得しておくデータ）を示すグラフ
である。

【図２３】 図１６の異常なコンタクト部に定電流を印
加したときの電圧値を実測したデータ（検査パターンの
検査前の準備段階で取得しておくデータ）を示すグラフ
である。

【図２４】 図１８の異常なコンタクト部に定電流を印
加したときの電圧値を実測したデータ（検査パターンの
検査前の準備段階で取得しておくデータ）を示すグラフ
である。

【図２５】 本発明の実施の形態７に係る検査方法で使
用される検査パターンを一部省略した平面図である。

【図２６】 本発明の実施の形態８に係る検査方法で使
用される検査パターンを一部省略した平面図である。

【図２７】 本発明の実施の形態９に係る検査方法で使
用される検査パターンを一部省略した平面図である。

【図２８】 半導体素子の多層配線構造を示す縦断面図
である。

【符号の説明】

１ 半導体ウエハ、 ２，２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ チップ領域、 ３，５３２ グリッドライン（スクライブライン）、 ４ パターンユニット、 ４０，１００，２００，３００，４００，５０１，６０
１，７０１，８０１，９０１ 検査パターン、 ４１，１１０，２１０，３１０，４１０１，４１０２，
４１０３ 補助パターン、 １０１，２０１，３０１，４０１，５０２，６０２，７
０２，８０２，９０２上層配線、 １０２，２０２，３０２，４０２，５０３，６０３，７
０３，８０３，９０３下層配線、 １０３，２０３，３０３，４０３ 基本コンタクトユニ
ット、 １０３ａ 基本コンタクト部、 ２０３ａ，３０３ａ，４０３ａ，６０５ａ，７０５ａ，
７０５ｂ，８０５ａ，９０５ａ，９０５ｂ コンタクト
部、 １０４，２０４，３０４，４０４，５０６，５０７，６
０６，６０７，７０６，７０７，８０６，８０７，９０
６，９０７ 電極端子、 １０５，２０５，３０５，４０５１，４０５２，４０５
３ 擬似異常コンタクトユニット、 １０５ａ 擬似異常コンタクト部、 ２０５ａ，３０５ａ，４０５１ａ，４０５２ａ，４０５
３ａ，５５３，５５４コンタクト部、 ５０４ 絶縁層、 ５０５，６０５，７０５，８０５，９０５ コンタクト
ユニット、 ５３０ チップ領域、 ５３１ テグ領域、 ５５５ ボイド、 ５５６ 被膜性劣化部、 ５４０，６４０ 検査システム、 ５４１，６４１ 電圧印加・電流測定装置、 ５４２，６４２ 判定装置、 ５４３，５４４，６４３，６４４ プローブ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０１Ｌ 27/04 Ｇ０１Ｒ 31/28 Ｖ (72)発明者 福永 浩之 東京都港区虎ノ門１丁目７番12号 沖電気 工業株式会社内 (72)発明者 中屋敷 浩之 宮崎県宮崎郡清武町大字木原727番地 宮 崎沖電気株式会社内 Ｆターム(参考） 2G132 AA00 AD01 AD15 AF01 AG09 AH00 AK07 AL09 AL12 4M106 AA07 AA11 AB15 BA01 BA14 CA05 CA15 5F033 VV12 WW01 XX37 5F038 CA05 CA13 CD18 CD20 DT12 EZ20

Claims (36)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 半導体ウエハに形成された多層配線構造
   の潜在不良を検出するための検査パターンであって、 互いに間隔をあけて配列された複数の下層配線と、 互いに間隔をあけて配列された複数の上層配線と、 前記複数の下層配線と前記複数の上層配線との間に備え
   られた絶縁層と、 前記複数の上層配線と前記複数の下層配線とが交互に直
   列に接続されたコンタクトチェーンを構成するように前
   記複数の上層配線と前記複数の下層配線とを電気的に接
   続する複数のコンタクトユニットと、 前記コンタクトチェーンの両端に電気的に接続された１
   対の電極端子とを有し、 前記複数のコンタクトユニットの内、前記下層配線又は
   前記上層配線の長手方向に隣り合うもの同士の間隔が５
   ０μｍ以下になるように、前記複数の下層配線の長さ、
   前記複数の上層配線の長さ、及び、前記コンタクトユニ
   ットの位置を設定したことを特徴とする多層配線構造の
   検査パターン。
2. 【請求項２】 前記複数のコンタクトユニットの内、前
   記下層配線又は前記上層配線の長手方向に隣り合うもの
   同士の間隔が０．４μｍ以上になるように、前記複数の
   下層配線の長さ、前記複数の上層配線の長さ、及び、前
   記コンタクトユニットの位置を設定したことを特徴とす
   る請求項１に記載の多層配線構造の検査パターン。
3. 【請求項３】 前記複数のコンタクトユニットのそれぞ
   れが、前記絶縁層に形成された１又は複数のコンタクト
   ホール内に備えられた１又は複数のコンタクト部によっ
   て構成されることを特徴とする請求項１又は２のいずれ
   かに記載の多層配線構造の検査パターン。
4. 【請求項４】 前記複数の下層配線が、金属で構成さ
   れ、 前記複数の上層配線が、金属で構成され、 前記複数のコンタクトユニットが、金属で構成されるこ
   とを特徴とする請求項１から３までのいずれかに記載の
   多層配線構造の検査パターン。
5. 【請求項５】 前記複数の下層配線が、不純物を含む半
   導体層で構成され、前記複数の上層配線が、金属で構成
   され、 前記複数のコンタクトユニットが、金属で構成されるこ
   とを特徴とする請求項１から３までのいずれかに記載の
   多層配線構造の検査パターン。
6. 【請求項６】 前記複数の上層配線と前記複数のコンタ
   クトユニットとが、同じ金属で構成されることを特徴と
   する請求項１から５までのいずれかに記載の多層配線構
   造の検査パターン。
7. 【請求項７】 前記複数の上層配線と前記複数のコンタ
   クトユニットとが、異なる金属で構成されることを特徴
   とする請求項１から５までのいずれかに記載の多層配線
   構造の検査パターン。
8. 【請求項８】 前記複数の上層配線及び前記複数のコン
   タクトユニットのそれぞれが、バリアメタル層と、前記
   バリアメタル層上に形成された主電極層とを有すること
   を特徴とする請求項１から７までのいずれかに記載の多
   層配線構造の検査パターン。
9. 【請求項９】 前記検査パターンの前記複数のコンタク
   トユニットが、全て同じ構成であることを特徴とする請
   求項１から８までのいずれかに記載の多層配線構造の検
   査パターン。
10. 【請求項１０】 半導体ウエハに形成された多層配線構
    造の潜在不良を検出するための検査パターンを備えた半
    導体装置であって、 前記検査パターンが、 互いに間隔をあけて配列された複数の下層配線と、 互いに間隔をあけて配列された複数の上層配線と、 前記複数の下層配線と前記複数の上層配線との間に備え
    られた絶縁層と、 前記複数の上層配線と前記複数の下層配線とが交互に直
    列に接続されたコンタクトチェーンを構成するように前
    記複数の上層配線と前記複数の下層配線とを電気的に接
    続する複数のコンタクトユニットと、 前記コンタクトチェーンの両端に電気的に接続された１
    対の電極端子とを有し、 前記複数のコンタクトユニットの内、前記下層配線又は
    前記上層配線の長手方向に隣り合うもの同士の間隔が５
    ０μｍ以下になるように、前記複数の下層配線の長さ、
    前記複数の上層配線の長さ、及び、前記コンタクトユニ
    ットの位置を設定したことを特徴とする半導体装置。
11. 【請求項１１】 前記複数のコンタクトユニットの内、
    前記下層配線又は前記上層配線の長手方向に隣り合うも
    の同士の間隔が０．４μｍ以上になるように、前記複数
    の下層配線の長さ、前記複数の上層配線の長さ、及び、
    前記コンタクトユニットの位置を設定したことを特徴と
    する請求項１０に記載の半導体装置。
12. 【請求項１２】 前記複数のコンタクトユニットのそれ
    ぞれが、前記絶縁層に形成された１又は複数のコンタク
    トホール内に備えられた１又は複数のコンタクト部によ
    って構成されることを特徴とする請求項１０又は１１の
    いずれかに記載の半導体装置。
13. 【請求項１３】 前記検査パターンの前記複数のコンタ
    クトユニットが、全て同じ構成であることを特徴とする
    請求項１０から１２までのいずれかに記載の半導体装
    置。
14. 【請求項１４】 前記検査パターンは、前記半導体ウエ
    ハのグリッドライン付近、又は、テグ領域に設けられる
    ことを特徴とする請求項１０から１３までのいずれかに
    記載の半導体装置。
15. 【請求項１５】 前記検査パターンを用いて検出された
    潜在不良の程度を評価するための補助パターンを少なく
    とも１つ有し、 前記補助パターンが、前記検査パターンと同じ構成を持
    つパターンの中の少なくとも１つのコンタクトユニット
    において、コンタクト部サイズを小さくした又は／及び
    コンタクト部個数を少なくした構成を有することを特徴
    とする請求項１０から１４までのいずれかに記載の半導
    体装置。
16. 【請求項１６】 前記補助パターンは、前記半導体ウエ
    ハのグリッドライン付近、又は、テグ領域に設けられる
    ことを特徴とする請求項１５に記載の半導体装置。
17. 【請求項１７】 半導体ウエハに形成された多層配線構
    造の潜在不良を検出するための検査パターンが、 互いに間隔をあけて配列された複数の下層配線と、 互いに間隔をあけて配列された複数の上層配線と、 前記複数の下層配線と前記複数の上層配線との間に備え
    られた絶縁層と、 前記複数の上層配線と前記複数の下層配線とが交互に直
    列に接続されたコンタクトチェーンを構成するように前
    記複数の上層配線と前記複数の下層配線とを電気的に接
    続する複数のコンタクトユニットと、 前記コンタクトチェーンの両端に電気的に接続された１
    対の電極端子とを有した半導体装置の検査方法であっ
    て、 前記検査パターンの前記１対の電極端子間に電圧を印加
    し、前記コンタクトチェーンに流れる電流を測定する操
    作を、値の異なる複数の印加電圧について実行すること
    によって、前記検査パターンの印加電圧対測定電流特性
    を取得する工程と、 前記検査パターンの印加電圧対測定電流特性を、予め決
    められた基準特性と比較することによって、前記検査パ
    ターンの潜在不良の有無を判定する工程とを有すること
    を特徴とする半導体装置の検査方法。
18. 【請求項１８】 前記複数のコンタクトユニットの内、
    前記下層配線又は前記上層配線の長手方向に隣り合うも
    の同士の間隔が０．４μｍ以上５０μｍ以下になるよう
    に、前記複数の下層配線の長さ、前記複数の上層配線の
    長さ、及び、前記コンタクトユニットの位置を設定した
    ことを特徴とする請求項１７に記載の半導体装置の検査
    方法。
19. 【請求項１９】 前記複数のコンタクトユニットの内、
    前記下層配線又は前記上層配線の長手方向に隣り合うも
    の同士の間隔が５０μｍより長くなるように、前記複数
    の下層配線の長さ、前記複数の上層配線の長さ、及び、
    前記コンタクトユニットの位置を設定したことを特徴と
    する請求項１７に記載の半導体装置の検査方法。
20. 【請求項２０】 前記複数のコンタクトユニットのそれ
    ぞれが、前記絶縁層に形成された１又は複数のコンタク
    トホール内に備えられた１又は複数のコンタクト部によ
    って構成されることを特徴とする請求項１７から１９ま
    でのいずれかに記載の半導体装置の検査方法。
21. 【請求項２１】 前記検査パターンの前記１対の電極端
    子間の印加電圧が、所定時間経過ごとに所定電圧だけ増
    加するステップ増加電圧、又は、リニア増加電圧のいず
    れかであることを特徴とする請求項１７から２０までの
    いずれかに記載の半導体装置の検査方法。
22. 【請求項２２】 前記検査パターンの潜在不良の有無を
    判定する工程が、直交座標系の横軸を前記印加電圧とし
    縦軸を前記測定電流として描かれた前記印加電圧対測定
    電流特性に関する特性曲線の、前記検査パターンの溶断
    が生じる直前の勾配に基づいて行われることを特徴とす
    る請求項１７から２１までのいずれかに記載の半導体装
    置の検査方法。
23. 【請求項２３】 前記検査パターンの潜在不良の有無を
    判定する工程が、直交座標系の横軸を前記印加電圧とし
    縦軸を前記測定電流として描かれた前記印加電圧対測定
    電流特性に関する特性曲線の、前記検査パターンの溶断
    が生じる直前の勾配が所定の基準値以下であれば前記検
    査パターンのコンタクト部にボイドがないと判定し、そ
    れ以外のときにはボイドがあると判定することを特徴と
    する請求項２２に記載の半導体装置の検査方法。
24. 【請求項２４】 前記検査パターンの潜在不良の有無を
    判定する工程が、直交座標系の横軸を前記印加電圧とし
    縦軸を前記測定電流として描かれた前記印加電圧対測定
    電流特性に関する特性曲線の、前記検査パターンの溶断
    が生じる直前の勾配が所定の基準値以上であれば前記検
    査パターンのコンタクト部に被膜性不良がないと判定
    し、それ以外のときには被膜性不良があると判定するこ
    とを特徴とする請求項２２又は２３のいずれかに記載の
    半導体装置の検査方法。
25. 【請求項２５】 前記半導体装置が、前記検査パターン
    を用いて検出された潜在不良の程度を評価するための補
    助パターンを少なくとも１つ有し、 前記補助パターンが、前記検査パターンと同じ構成を持
    つパターンの中の少なくとも１つのコンタクトユニット
    において、コンタクト部サイズを小さくした又は／及び
    コンタクト部個数を少なくした構成を有し、 前記補助パターンに対して前記検査パターンと同じ電圧
    を印加することによって、前記補助パターンの印加電圧
    対測定電流特性を取得する工程と、 前記検査パターンに潜在不良があると判定されたとき
    に、前記検査パターンについて得られた印加電圧対測定
    電流特性と前記補助パターンについて得られた印加電圧
    対測定電流特性とに基づいて前記検査パターンの潜在不
    良の程度を評価する工程とことを特徴とする請求項１７
    から２４までのいずれかに記載の半導体装置の検査方
    法。
26. 【請求項２６】 半導体ウエハに形成された多層配線構
    造の潜在不良を検出するための検査パターンが、 互いに間隔をあけて配列された複数の下層配線と、 互いに間隔をあけて配列された複数の上層配線と、 前記複数の下層配線と前記複数の上層配線との間に備え
    られた絶縁層と、 前記複数の上層配線と前記複数の下層配線とが交互に直
    列に接続されたコンタクトチェーンを構成するように前
    記複数の上層配線と前記複数の下層配線とを電気的に接
    続する複数のコンタクトユニットと、 前記コンタクトチェーンの両端に電気的に接続された１
    対の電極端子とを有した半導体装置の検査方法であっ
    て、 前記検査パターンの前記１対の電極端子間に所定電流を
    流し、前記１対の電極端子間の電圧の時間変化を測定す
    る操作を実行することによって、前記検査パターンの経
    過時間対測定電圧特性を取得する工程と、 前記検査パターンの経過時間対測定電圧特性に基づい
    て、前記検査パターンの潜在不良の有無を判定する工程
    とを有することを特徴とする半導体装置の検査方法。
27. 【請求項２７】 前記複数のコンタクトユニットの内、
    前記下層配線又は前記上層配線の長手方向に隣り合うも
    の同士の間隔が０．４μｍ以上５０μｍ以下になるよう
    に、前記複数の下層配線の長さ、前記複数の上層配線の
    長さ、及び、前記コンタクトユニットの位置を設定した
    ことを特徴とする請求項２６に記載の半導体装置の検査
    方法。
28. 【請求項２８】 前記複数のコンタクトユニットの内、
    前記下層配線又は前記上層配線の長手方向に隣り合うも
    の同士の間隔が５０μｍより長くなるように、前記複数
    の下層配線の長さ、前記複数の上層配線の長さ、及び、
    前記コンタクトユニットの位置を設定したことを特徴と
    する請求項２６に記載の半導体装置の検査方法。
29. 【請求項２９】 前記複数のコンタクトユニットのそれ
    ぞれが、前記絶縁層に形成された１又は複数のコンタク
    トホール内に備えられた１又は複数のコンタクト部によ
    って構成されることを特徴とする請求項２６から２８ま
    でのいずれかに記載の半導体装置の検査方法。
30. 【請求項３０】 前記検査パターンの前記１対の電極端
    子間の供給電流が、同じ構造の検査パターンを溶断させ
    るのに必要な電流値の、７０％から９９％までの範囲内
    で決められた電流値であることを特徴とする請求項２６
    から２９までのいずれかに記載の半導体装置の検査方
    法。
31. 【請求項３１】 前記検査パターンの潜在不良の有無を
    判定する工程が、時間経過に伴う測定電圧の変動値に基
    づいて行われることを特徴とする請求項２６から３０ま
    でのいずれかに記載の半導体装置の検査方法。
32. 【請求項３２】 前記検査パターンの潜在不良の有無を
    判定する工程が、時間経過に伴う測定電圧の変動値に所
    定値以上の減少がなければ、前記検査パターンのコンタ
    クト部にボイドがないと判定し、それ以外のときにはボ
    イドがあると判定することを特徴とする請求項３１に記
    載の半導体装置の検査方法。
33. 【請求項３３】 前記検査パターンの潜在不良の有無を
    判定する工程が、時間経過に伴う測定電圧の変動値が所
    定値以上の増加がなければ、前記検査パターンのコンタ
    クト部に被膜性不良がないと判定し、それ以外のときに
    は被膜性不良があると判定することを特徴とする請求項
    ３１又は３２のいずれかに記載の半導体装置の検査方
    法。
34. 【請求項３４】 前記半導体装置が、前記検査パターン
    を用いて検出された潜在不良の程度を評価するための補
    助パターンを少なくとも１つ有し、 前記補助パターンが、前記検査パターンと同じ構成を持
    つパターンの中の少なくとも１つのコンタクトユニット
    において、コンタクト部サイズを小さくした又は／及び
    コンタクト部個数を少なくした構成を有し、 前記補助パターンに対して前記検査パターンと同じ電流
    を流すことによって、前記補助パターンの経過時間対測
    定電圧特性を取得する工程と、 前記検査パターンに潜在不良があると判定されたとき
    に、前記検査パターンについて得られた経過時間対測定
    電圧特性と前記補助パターンについて得られた経過時間
    対測定電圧特性とに基づいて前記検査パターンの潜在不
    良の程度を評価する工程とことを特徴とする請求項２６
    から３３までのいずれかに記載の半導体装置の検査方
    法。
35. 【請求項３５】 半導体ウエハに形成された多層配線構
    造の潜在不良を検出するための検査パターンが、 互いに間隔をあけて配列された複数の下層配線と、 互いに間隔をあけて配列された複数の上層配線と、 前記複数の下層配線と前記複数の上層配線との間に備え
    られた絶縁層と、 前記複数の上層配線と前記複数の下層配線とが交互に直
    列に接続されたコンタクトチェーンを構成するように前
    記複数の上層配線と前記複数の下層配線とを電気的に接
    続する複数のコンタクトユニットと、 前記コンタクトチェーンの両端に電気的に接続された１
    対の電極端子とを有した半導体装置の検査システムであ
    って、 前記検査パターンの前記１対の電極端子間に電圧を印加
    し、前記コンタクトチェーンに流れる電流を測定する操
    作を、値の異なる複数の印加電圧について実行すること
    によって、前記検査パターンの印加電圧対測定電流特性
    を取得する電圧印加・電流測定装置と、 前記検査パターンの印加電圧対測定電流特性を、予め決
    められた基準特性と比較することによって、前記検査パ
    ターンの潜在不良の有無を判定する判定装置とを有する
    ことを特徴とする半導体装置の検査システム。
36. 【請求項３６】 半導体ウエハに形成された多層配線構
    造の潜在不良を検出するための検査パターンが、 互いに間隔をあけて配列された複数の下層配線と、 互いに間隔をあけて配列された複数の上層配線と、 前記複数の下層配線と前記複数の上層配線との間に備え
    られた絶縁層と、 前記複数の上層配線と前記複数の下層配線とが交互に直
    列に接続されたコンタクトチェーンを構成するように前
    記複数の上層配線と前記複数の下層配線とを電気的に接
    続する複数のコンタクトユニットと、 前記コンタクトチェーンの両端に電気的に接続された１
    対の電極端子とを有した半導体装置の検査システムであ
    って、 前記検査パターンの前記１対の電極端子間に所定電流を
    流し、前記１対の電極端子間の電圧の時間変化を測定す
    る操作を実行することによって、前記検査パターンの経
    過時間対測定電圧特性を取得する定電流印加・電圧測定
    装置と、 前記検査パターンの時間対測定電圧特性に基づいて、前
    記検査パターンの潜在不良の有無を判定する判定装置と
    を有することを特徴とする半導体装置の検査システム。