JP2005056993A - Semiconductor device and method of testing the same - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To analyze presence or non-presence of failure in each wiring layer with a process failure analysis utilizing an SRAM circuit for a semiconductor device including the wiring layers of four or more layers. <P>SOLUTION: A semiconductor chip 10 includes a product integrated circuit 11, and a first SRAM circuit 12 and a second SRAM circuit 13 which are used for process failure detection. The product integrated circuit 11 has the desired function and a wiring layer formed of six layers. The first SRAM circuit 12 realizes the SRAM function with the SRAM cell and the wiring formed on the first to third wirings in the lower layer side among the wiring layers formed of six layers. The second SRAM circuit 13 realizes the SRAM function with the SRAM cell and the wirings formed in the fourth to sixth wirings in the upper layer side among the wiring layers of six layers. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、半導体装置及びその試験方法に関し、更に詳しくは、SRAM回路を利用した不良解析により、不良箇所の特定が可能な半導体装置及びその試験方法に関する。   The present invention relates to a semiconductor device and a test method thereof, and more particularly to a semiconductor device and a test method thereof capable of specifying a defective portion by failure analysis using an SRAM circuit.

半導体装置は、微細化や、高集積化がすすんでおり、その製造プロセスも複雑化している。このため、半導体装置のテストでは、チップの良/不良をテストするのみならず、半導体装置の種々の製造プロセスのうち、どの製造プロセスが不良であるかを特定する不良解析を行うことが重要となっている。このようなプロセス不良解析を可能にするため、半導体装置には、製造プロセスのどの段階での不良であるかを解析することを可能にするプロセス不良検出回路が形成される。   Semiconductor devices are increasingly miniaturized and highly integrated, and the manufacturing process is also complicated. For this reason, in testing semiconductor devices, it is important not only to test the quality of chips, but also to perform defect analysis to identify which manufacturing process is defective among various manufacturing processes of semiconductor devices. It has become. In order to enable such process failure analysis, a semiconductor device is provided with a process failure detection circuit that makes it possible to analyze at which stage of the manufacturing process the failure is.

図4は、プロセス不良検出回路としてSRAM回路を有する一般的な半導体装置を平面図として示している。この例では、ウエハ上に形成された各チップ20には、製品集積回路21に隣接して、プロセス不良解析に利用されるSRAM回路22が形成されている。製品集積回路23は、所望の機能を実現するための回路が形成されており、3層の配線層を有する。SRAM回路22は、製品集積回路23の配線層の不良箇所を特定するために配置されており、C−MOS構造のSRAMセルと、その上に形成される3層の配線層とで構成される。このチップ20の製造では、製品集積回路21とSRAM回路22とが、同じ製造プロセスで形成される。   FIG. 4 is a plan view showing a general semiconductor device having an SRAM circuit as a process failure detection circuit. In this example, in each chip 20 formed on the wafer, an SRAM circuit 22 used for process failure analysis is formed adjacent to the product integrated circuit 21. The product integrated circuit 23 is formed with a circuit for realizing a desired function, and has three wiring layers. The SRAM circuit 22 is arranged to identify a defective portion of the wiring layer of the product integrated circuit 23, and includes a C-MOS structure SRAM cell and three wiring layers formed thereon. . In manufacturing the chip 20, the product integrated circuit 21 and the SRAM circuit 22 are formed by the same manufacturing process.

SRAM回路22が不良箇所を含むとき、テスタから、SRAM回路22にテストパターンを与えると、SRAM回路22は不良データを出力する。この不良データを解析することで、SRAM回路22の不良原因を特定し、SRAM回路22の不良箇所、つまりは不良製造プロセスを特定することができる。上記のように、製品集積回路21とSRAM回路22とが同じ製造プロセスで形成されるため、SRAM回路22の3層の配線層のうちの何れが不良であるかを知ることで、製品集積回路21の3層の配線層のうち、どの配線層が不良であるかを知ることができる。   When the SRAM circuit 22 includes a defective portion, if a test pattern is given from the tester to the SRAM circuit 22, the SRAM circuit 22 outputs defective data. By analyzing the defect data, the cause of the failure of the SRAM circuit 22 can be specified, and the defective portion of the SRAM circuit 22, that is, the defect manufacturing process can be specified. As described above, since the product integrated circuit 21 and the SRAM circuit 22 are formed by the same manufacturing process, by knowing which of the three wiring layers of the SRAM circuit 22 is defective, the product integrated circuit It is possible to know which of the 21 three wiring layers is defective.

プロセス不良解析を可能にする半導体装置に関する別の技術としては、例えば特許文献1に記載された技術がある。特許文献1では、半導体装置は、下地には基本ゲートアレイセルが形成される製品チップの空き領域に、プロセス不良検出回路としてメモリセルを内蔵する。特許文献1では、半導体装置が複数の配線層を有するときには、各配線層に対応してメモリセルをそれぞれ配置し、各メモリセルの動作の良/不良を試験することで、不良がどの配線層で発生しているかを判別できるとしている。
特開平8−88282号公報
As another technique related to a semiconductor device that enables process failure analysis, there is a technique described in Patent Document 1, for example. In Patent Document 1, a semiconductor device incorporates a memory cell as a process failure detection circuit in an empty area of a product chip on which a basic gate array cell is formed. In Patent Document 1, when a semiconductor device has a plurality of wiring layers, a memory cell is arranged corresponding to each wiring layer, and the operation of each memory cell is tested to determine which wiring layer is defective. It can be determined whether it is occurring in
JP-A-8-88282

図4に示す半導体装置では、製品集積回路21とSRAM回路22とが共に3層の配線層で構成される場合には、上述のように、SRAM回路22の動作を解析することで、3層の配線層のうちの何れが不良であるかを簡易に判別することができる。しかし、SRAM回路22は3層の配線層で構成されるため、製品集積回路21が、4層以上の配線層を有する場合には、製品集積回路21の4層以上の各配線層の不良の有無を簡易に判別することができないという問題がある。また、特許文献1に記載の技術では、配線層数に対応した数のメモリセルを配置するため、多数のメモリセルが必要であるという問題がある。   In the semiconductor device shown in FIG. 4, when both the product integrated circuit 21 and the SRAM circuit 22 are configured by three wiring layers, the operation of the SRAM circuit 22 is analyzed as described above to analyze the three layers. It is possible to easily determine which of the wiring layers is defective. However, since the SRAM circuit 22 is composed of three wiring layers, if the product integrated circuit 21 has four or more wiring layers, each of the four or more wiring layers of the product integrated circuit 21 is defective. There is a problem that the presence or absence cannot be easily determined. In addition, the technique described in Patent Document 1 has a problem that a large number of memory cells are required because the number of memory cells corresponding to the number of wiring layers is arranged.

本発明は、配線層が4層以上である半導体装置について、各層にメモリセルを配置する必要がなく、SRAM回路を利用したプロセス不良解析によって、各配線層での不良の有無を解析できる半導体装置及び半導体装置の試験方法を提供することを目的とする。   The present invention relates to a semiconductor device having four or more wiring layers, in which it is not necessary to arrange memory cells in each layer, and a semiconductor device that can analyze the presence or absence of defects in each wiring layer by process failure analysis using an SRAM circuit. Another object of the present invention is to provide a test method for a semiconductor device.

上記目的を達成するために、本発明の半導体装置は、k層(但し、k≧4)の配線層を備え所定の機能を有する製品集積回路と、前記k層の配線層の内3つの配線層とそれぞれ同層に形成された3つの配線層とSRAMセルとによってSRAM機能が実現される第1のSRAM回路と、前記k層の配線層の内、前記第1のSRAM回路の3つの配線層とは異なる層を少なくとも1つ含む3つの配線層とそれぞれ同層に形成された3つの配線層とSRAMセルとによってSRAM機能が実現される第2のSRAM回路とを、共通の基板上に形成したことを特徴とする。   In order to achieve the above object, a semiconductor device of the present invention includes a product integrated circuit having a k layer (where k ≧ 4) wiring layer and having a predetermined function, and three wirings among the k layer wiring layers. A first SRAM circuit in which an SRAM function is realized by three wiring layers formed in the same layer as each other and an SRAM cell, and three wirings of the first SRAM circuit among the k wiring layers A second SRAM circuit that realizes an SRAM function by three wiring layers each including at least one layer different from the layers, three wiring layers formed in the same layer, and the SRAM cell are formed on a common substrate. It is formed.

本発明の半導体装置では、第1及び第2のSRAM回路のSRAM機能を実現する3層の配線が、少なくとも1層異なる層に配線されているため、第1及び第2のSRAM回路の双方に、SRAM機能を実現する3層の配線のうちの何れが不良であるかを特定(推定)できるビットマップ解析を適用することで、製品集積回路の4層以上の配線層のうち、何れの層が不良であるかを特定することができる。   In the semiconductor device of the present invention, the three-layer wiring that realizes the SRAM function of the first and second SRAM circuits is wired to at least one different layer, so that both the first and second SRAM circuits are connected. By applying a bitmap analysis that can identify (estimate) which of the three layers of wiring that realizes the SRAM function is defective, which layer of the four or more layers of the product integrated circuit It is possible to specify whether or not is defective.

本発明の半導体装置では、前記第1及び第2のSRAM回路を含むm個(但し、mは(1+k/3)を超えない最大の整数)のSRAM回路を備えることが好ましい。この場合、k層の各配線層が、それぞれ、何れかのSRAM回路でSRAM機能の配線がされるように、各SRAM回路を構成することで、各SRAM回路にそれぞれビットマップ解析を適用して、製品集積回路のすべての層の不良の有無を特定することができる。   The semiconductor device of the present invention preferably includes m SRAM circuits (where m is a maximum integer not exceeding (1 + k / 3)) including the first and second SRAM circuits. In this case, the bitmap analysis is applied to each SRAM circuit by configuring each SRAM circuit so that each of the k wiring layers is wired with the SRAM function by any one of the SRAM circuits. The presence or absence of defects in all layers of the product integrated circuit can be specified.

本発明の半導体装置の試験方法は、上記本発明の半導体装置を試験する方法であって、前記SRAM回路の不良解析によって、前記製品集積回路の不良個所を推定することを特徴とする。   A test method for a semiconductor device according to the present invention is a method for testing the semiconductor device according to the present invention, wherein a defect portion of the product integrated circuit is estimated by a failure analysis of the SRAM circuit.

本発明の半導体装置の試験方法では、SRAM回路の不良解析によって、各SRAM回路のSRAM機能を実現する3層の配線のうちの何れが不良であるかを特定することにより、製品集積回路の不良箇所が推定できるため、各層に対応してメモリセルを配置する従来の試験方法に比して、簡易に、製品集積回路の不良箇所を特定できる。   In the semiconductor device testing method of the present invention, the failure of the product integrated circuit is determined by identifying which of the three layers of wiring that realizes the SRAM function of each SRAM circuit is defective by analyzing the failure of the SRAM circuit. Since the location can be estimated, the defective location of the product integrated circuit can be easily identified as compared with the conventional test method in which the memory cell is arranged corresponding to each layer.

本発明の半導体装置の試験方法は、k層(但し、k≧4)の配線層を備え所定の機能を有する製品集積回路と、前記k層の配線層の内3つの配線層とそれぞれ同層に形成された3つの配線層とSRAMセルとによってSRAM機能が実現される第1のSRAM回路と、前記k層の配線層の内、前記第1のSRAM回路の3つの配線層とは異なる層を少なくとも1つ含む3つの配線層とそれぞれ同層に形成された3つの配線層とSRAMセルとによってSRAM機能が実現される第2のSRAM回路とを、共通の製造プロセスで形成し、第1及び第2の前記SRAM回路の不良解析によって、前記製品集積回路の不良個所を推定することを特徴とする。   The method for testing a semiconductor device according to the present invention includes a product integrated circuit having k layers (provided that k ≧ 4) and having a predetermined function, and each of the three wiring layers among the k wiring layers. A first SRAM circuit in which an SRAM function is realized by the three wiring layers and the SRAM cell formed in the first and second k layers, and a layer different from the three wiring layers of the first SRAM circuit. A second SRAM circuit that realizes an SRAM function by three wiring layers each including at least one, three wiring layers formed in the same layer, and an SRAM cell, by a common manufacturing process; And a failure location of the product integrated circuit is estimated by failure analysis of the second SRAM circuit.

本発明の半導体装置の半導体装置の試験方法は、SRAM回路の不良解析によって、各SRAM回路のSRAM機能を実現する3層の配線のうちのどの層が不良であるのかを推定(特定)することにより、製品集積回路の不良箇所が推定できるため、各層に対応してメモリセルを配置する従来の試験方法に比して、簡易に、製品集積回路の不良箇所を特定できる。製品集積回路と第1及び第2のSRAM回路とは、ウエハから切り出された同じ基板上に形成することができ、或いは、同じウエハ上に場所分けて形成することができる。または、同じ製造プロセスのロットにおいて、ウエハを分けて形成することもできる。   According to the semiconductor device test method of the semiconductor device of the present invention, it is estimated (specified) which layer of the three-layer wiring that realizes the SRAM function of each SRAM circuit is defective by failure analysis of the SRAM circuit. Thus, since the defective part of the product integrated circuit can be estimated, the defective part of the product integrated circuit can be easily identified as compared with the conventional test method in which the memory cell is arranged corresponding to each layer. The product integrated circuit and the first and second SRAM circuits can be formed on the same substrate cut out from the wafer, or can be formed separately on the same wafer. Alternatively, wafers can be formed separately in the same manufacturing process lot.

本発明の半導体装置は、第1及び第2のSRAM回路のSRAM機能を実現する3層の配線が、少なくとも1層異なる層に配線されているため、第1及び第2のSRAM回路の双方の不良解析により、製品集積回路の4層以上の配線層のうち、どの層が不良であるのかを特定することができ、半導体装置の不良箇所の特定が容易となる。また、本発明の半導体装置の試験方法では、SRAM回路の不良解析によって、製品集積回路の不良箇所が推定できるため、各層に対応してメモリセルを配置する従来の試験方法に比して、簡易に、製品集積回路の不良箇所を特定できる。   In the semiconductor device of the present invention, since the three layers of wiring that realize the SRAM function of the first and second SRAM circuits are wired in at least one different layer, both of the first and second SRAM circuits are provided. By defect analysis, it is possible to identify which layer is defective among the four or more wiring layers of the product integrated circuit, and it is easy to identify a defective portion of the semiconductor device. Further, in the semiconductor device testing method of the present invention, the failure location of the product integrated circuit can be estimated by the failure analysis of the SRAM circuit, so that it is simpler than the conventional testing method in which memory cells are arranged corresponding to each layer. In addition, it is possible to identify defective parts of the product integrated circuit.

以下、図面を参照し、本発明の実施形態例に基づいて、本発明を更に詳細に説明する。図1(a)は、本発明の第1実施形態例の半導体装置の半導体チップが形成されるウエハを平面図として示し、同図(b)は、同図(a)に示す半導体チップの1つを拡大して示している。同図(a)に示すように、ウエハ100上には、複数の半導体チップ10が形成される。同図(b)に示すように、ウエハ100上に形成される各半導体チップ10は、所望の機能を有する製品集積回路11と、プロセス不良解析に利用される第1SRAM回路12及び第2SRAM回路13とを備える。   Hereinafter, with reference to the drawings, the present invention will be described in more detail based on exemplary embodiments of the present invention. 1A is a plan view of a wafer on which a semiconductor chip of a semiconductor device according to a first embodiment of the present invention is formed, and FIG. 1B is a plan view of one of the semiconductor chips shown in FIG. The figure is enlarged. As shown in FIG. 2A, a plurality of semiconductor chips 10 are formed on the wafer 100. As shown in FIG. 2B, each semiconductor chip 10 formed on the wafer 100 includes a product integrated circuit 11 having a desired function, a first SRAM circuit 12 and a second SRAM circuit 13 used for process failure analysis. With.

製品集積回路11、第1SRAM回路12、及び、第2SRAM回路13は、それぞれ6層の配線層を有する。これらは、同じウエハ工程を経て、同じウエハ100上に形成されるため、ウエハ工程で発生する欠陥に関しても、各製造プロセスにおいて、それぞれ同様な確率で発生する。   The product integrated circuit 11, the first SRAM circuit 12, and the second SRAM circuit 13 each have six wiring layers. Since these are formed on the same wafer 100 through the same wafer process, defects occurring in the wafer process also occur with the same probability in each manufacturing process.

図2は、図1の第1SRAM回路12及び第2SRAM回路13の一部断面を示している。第1SRAM回路12は、C−MOS構造のSRAMセルを備え、その上の第1配線層M1〜第3配線層M3、ビア(1Via、2Via)、及び、コンタクトC0によって構成される配線により、SRAM機能が実現される。第1SRAM回路12の第4配線層M4〜第6配線層M6には、SRAM機能に直接には関係がない配線が配線される。第1SRAM回路12では、例えば、第1配線層M1にはSRAMセルのトランジスタ間を接続する配線が形成され、第2配線層M2にはワード線が形成され、第3配線層M3にはデジット線が形成される。   FIG. 2 shows a partial cross section of the first SRAM circuit 12 and the second SRAM circuit 13 of FIG. The first SRAM circuit 12 includes an SRAM cell having a C-MOS structure, and includes a first wiring layer M1 to a third wiring layer M3, a via (1Via, 2Via), and a wiring constituted by a contact C0. Function is realized. In the fourth wiring layer M4 to the sixth wiring layer M6 of the first SRAM circuit 12, wirings not directly related to the SRAM function are wired. In the first SRAM circuit 12, for example, a wiring for connecting the transistors of the SRAM cell is formed in the first wiring layer M1, a word line is formed in the second wiring layer M2, and a digit line is formed in the third wiring layer M3. Is formed.

第2SRAM回路13は、第1SRAM回路12と同様に、C−MOS構造のSRAMセルを備え、その上の第4配線層M4〜第6配線層M6、及び、ビア(3Via〜5Via)によって構成される配線により、SRAM機能が実現される。第2SRAM回路13の第1配線層M1〜第3配線層M3、ビア(1Via、2Via)、及び、コンタクトC0には、直上ビア及びドット状配線が形成され、この直上ビア及びドット状配線は、第1SRAM回路12では第1配線層M1〜第3配線層M3、ビア(1Via、2Via)、及び、コンタクトC0によって構成されるSRAM機能の配線を、第4配線層M4〜第6配線層M6、及び、ビア(2Via3〜5Via)に持ち上げる。第2SRAM回路13では、例えば、第4配線層M4にはSRAMセルのトランジスタ間を接続する配線が形成され、第5配線層M5にはワード線が形成され、第6配線層M6にデジット線が形成される。   Similar to the first SRAM circuit 12, the second SRAM circuit 13 includes an SRAM cell having a C-MOS structure, and is configured by a fourth wiring layer M4 to a sixth wiring layer M6 and a via (3Via to 5Via) thereon. The SRAM function is realized by the wiring. The first wiring layer M1 to the third wiring layer M3, the vias (1 Via, 2 Via), and the contact C0 of the second SRAM circuit 13 are formed with a directly upper via and a dot-like wiring. In the first SRAM circuit 12, the wiring of the SRAM function constituted by the first wiring layer M1 to the third wiring layer M3, the vias (1Via, 2Via), and the contact C0 is connected to the fourth wiring layer M4 to the sixth wiring layer M6, And lift to vias (2 Via 3 to 5 Via). In the second SRAM circuit 13, for example, wiring that connects the transistors of the SRAM cell is formed in the fourth wiring layer M4, a word line is formed in the fifth wiring layer M5, and a digit line is formed in the sixth wiring layer M6. It is formed.

半導体チップ10の不良解析では、第1SRAM回路12及び第2SRAM回路13に対して、メモリ製品の不良解析に適用されるビットマップ解析が適用される。一般に、SRAM回路は3層の配線層を有するため、ビットマップ解析をSRAM回路に適用することで、SRAM機能を構成する3層の配線層のうち、何れの配線層が不良であるかを特定することができる。   In the failure analysis of the semiconductor chip 10, the bitmap analysis applied to the failure analysis of the memory product is applied to the first SRAM circuit 12 and the second SRAM circuit 13. In general, since an SRAM circuit has three wiring layers, it is possible to identify which of the three wiring layers constituting the SRAM function is defective by applying bitmap analysis to the SRAM circuit. can do.

テスト時には、テスタから、第1SRAM回路12に、テストパターンが与えられる。第1SRAM回路12が不良箇所を含むときには、第1SRAM回路12は、テストパターンに対して不良データを出力する。この不良データから、第1SRAM回路12の不良モードが、シングルビット不良、ペアビット不良、デジット不良、及び、ワード不良の4つの不良モードの何れであるかを絞り込むことができる。不良モードを特定することで、第1SRAM回路12の不良が何れの層で発生しているかを推定することができる。   At the time of the test, a test pattern is given from the tester to the first SRAM circuit 12. When the first SRAM circuit 12 includes a defective portion, the first SRAM circuit 12 outputs defective data for the test pattern. From this failure data, it is possible to narrow down whether the failure mode of the first SRAM circuit 12 is one of the four failure modes of single bit failure, pair bit failure, digit failure, and word failure. By specifying the failure mode, it can be estimated in which layer the failure of the first SRAM circuit 12 occurs.

第1SRAM回路12の不良モードがシングルビット不良であれば、SRAMセルのフィールド異常、ゲート異常、コンタクトC0の異常、又は、第1配線層M1の異常が推定される。不良モードがペアビット不良であれば、SRAMセルのフィールド異常、ゲート異常、又は、ビアの異常が推定される。また、不良モードがデジット不良であれば、デジット線が配線される第3配線層M3の異常が推定され、不良モードがワード不良であれば、ワード線が配線される第2配線層M2の異常が推定される。   If the failure mode of the first SRAM circuit 12 is a single bit failure, an SRAM cell field abnormality, gate abnormality, contact C0 abnormality, or first wiring layer M1 abnormality is estimated. If the failure mode is a pair bit failure, an SRAM cell field abnormality, gate abnormality, or via abnormality is estimated. If the failure mode is a digit failure, an abnormality in the third wiring layer M3 to which the digit line is wired is estimated, and if the failure mode is a word failure, an abnormality in the second wiring layer M2 to which the word line is routed. Is estimated.

上記のようにして不良箇所を特定(推定)することで、第1SRAM回路12を利用した不良解析からは、下層側の、第1配線層M1〜第3配線層M3、ビア(1Via、2Via)、及び、コンタクトC0のどの部分が不良箇所であるかがわかる。第2SRAM回路13についても、第1SRAM回路12と同様に、テスタからテストパターンが与えられ、不良箇所が特定されるが、第2SRAM回路13は、SRAM機能の配線が、第4配線層M4〜第6配線層M6、及び、ビア(3Via〜5Via)によって構成されているため、第2SRAM回路13を利用した不良解析からは、第1SRAM回路12の動作が正常であれば、上層側の第4配線層M4〜第6配線層M6、及び、ビア(3Via〜5Via)のどの部分が不良箇所であるかがわかる。   By identifying (estimating) the defective portion as described above, from the failure analysis using the first SRAM circuit 12, the first wiring layer M1 to the third wiring layer M3, via (1Via, 2Via) on the lower layer side. And which part of the contact C0 is a defective part. Similarly to the first SRAM circuit 12, the second SRAM circuit 13 is provided with a test pattern from the tester to identify a defective portion. However, the second SRAM circuit 13 has the SRAM function wirings from the fourth wiring layer M4 to the fourth wiring layer M4. Since it is constituted by 6 wiring layers M6 and vias (3Via to 5Via), from the failure analysis using the second SRAM circuit 13, if the operation of the first SRAM circuit 12 is normal, the fourth wiring on the upper layer side It can be seen which portions of the layers M4 to M6 and the vias (3Via to 5Via) are defective portions.

ビットマップ解析による不良解析では、不良モードによって、何れの層での不良であるかを推定できるため、不良箇所の特定をすばやく行うことができる。しかし、ビットマップ解析は、SRAM回路に特化した不良解析手法であり、SRAM回路は3層の配線層で構成されるため、従来は、解析対象の半導体チップが4層以上の配線層を有する場合には、ビットマップ解析を適用して、各配線層での不良の有無を特定することができなかった。本実施形態例では、第1SRAM回路12のSRAM機能は、6層の配線層のうちの下層側の3層で構成され、第2SRAM回路13のSRAM機能は、上層側の3層で構成されるため、第1SRAM回路12及び第2SRAM回路13の双方にビットマップ解析を適用することで、半導体チップ10の6層の配線層のうち、各配線層での不良の有無を、簡易に特定することができる。   In the failure analysis by the bitmap analysis, it is possible to estimate which layer is defective according to the failure mode, so that the defective portion can be quickly identified. However, bitmap analysis is a failure analysis method specialized for SRAM circuits, and since SRAM circuits are composed of three wiring layers, conventionally, the semiconductor chip to be analyzed has four or more wiring layers. In some cases, it was impossible to identify the presence or absence of defects in each wiring layer by applying bitmap analysis. In the present embodiment, the SRAM function of the first SRAM circuit 12 is configured by three layers on the lower layer side of the six wiring layers, and the SRAM function of the second SRAM circuit 13 is configured by three layers on the upper layer side. Therefore, by applying the bitmap analysis to both the first SRAM circuit 12 and the second SRAM circuit 13, it is possible to easily specify the presence or absence of defects in each wiring layer among the six wiring layers of the semiconductor chip 10. Can do.

図3(a)は、本発明の第2実施形態例の半導体装置の半導体チップが形成されるウエハを平面図として示し、同図(b)は、同図(a)に示す半導体チップの1つを拡大して示している。同図(a)に示すように、モニタウエハ100aには、プロセス不良解析に用いられる複数のモニタ半導体チップ10aが形成される。このモニタウエハ100aは、製品集積回路11(図1(b))が形成されるウエハと一緒にロットに含められ、製品集積回路11が形成されるウエハと同じ製造プロセスで製造される。各モニタ半導体チップ10aは、第1実施形態例の半導体チップ10に形成されるのと同様な第1SRAM回路12と、第2SRAM回路13とを有する。   FIG. 3A shows a wafer on which a semiconductor chip of a semiconductor device according to the second embodiment of the present invention is formed as a plan view, and FIG. 3B shows one of the semiconductor chips shown in FIG. The figure is enlarged. As shown in FIG. 5A, a plurality of monitor semiconductor chips 10a used for process failure analysis are formed on the monitor wafer 100a. The monitor wafer 100a is included in a lot together with the wafer on which the product integrated circuit 11 (FIG. 1B) is formed, and is manufactured by the same manufacturing process as the wafer on which the product integrated circuit 11 is formed. Each monitor semiconductor chip 10a has a first SRAM circuit 12 and a second SRAM circuit 13 similar to those formed in the semiconductor chip 10 of the first embodiment.

上記第1実施形態例では、各半導体チップ10に、製品集積回路11と、プロセス不良検出回路としての第1SRAM回路12及び第2SRAM回路13とが形成されたが、本実施形態例のように、モニタ半導体チップ10aに、第1SRAM回路12及び第2SRAM回路13のみを形成してもよい。この場合には、モニタ半導体チップ10aにビットマップ解析を適用してその不良箇所を特定することで、モニタ半導体チップ10aと同様なプロセスで形成される、6層の配線層を有する製品集積回路11を含む半導体チップで発生すると考えられる不良箇所を特定することができる。   In the first embodiment, the product integrated circuit 11 and the first SRAM circuit 12 and the second SRAM circuit 13 as process failure detection circuits are formed on each semiconductor chip 10. However, as in the present embodiment, Only the first SRAM circuit 12 and the second SRAM circuit 13 may be formed on the monitor semiconductor chip 10a. In this case, by applying a bitmap analysis to the monitor semiconductor chip 10a to identify the defective portion, the product integrated circuit 11 having six wiring layers formed by the same process as the monitor semiconductor chip 10a. It is possible to identify a defective portion that is considered to occur in a semiconductor chip including the above.

なお、解析対象の半導体チップが有する配線層は、6層には限られない。解析対象の半導体チップの配線層数をk(k≧4)とするとき、k層の配線層を有するSRAM回路を、(1+k/3)を超えない整数mだけ配置し、k層の各配線層が、それぞれ、何れかのSRAM回路でSRAM機能の配線がされるように、各SRAM回路を構成することで、各配線層での不良の有無を、ビットマップ解析を適用して特定することが可能である。例えば、配線層数kが7であるときには、SRAM回路を3つ配置し、1つ目のSRAM回路のSRAM機能を第1〜第3配線層で構成し、2つ目のSRAM回路のSRAM機能を第4〜第6配線層で構成し、3つ目のSRAM回路のSRAM機能を第5〜第7配線層で構成し、3つのSRAM回路にそれぞれビットマップ解析を提供することで、7層の配線層の何れの層で不良が発生したかを特定することができる。   Note that the wiring layers of the analysis target semiconductor chip are not limited to six layers. When the number of wiring layers of the semiconductor chip to be analyzed is k (k ≧ 4), SRAM circuits having k wiring layers are arranged by an integer m not exceeding (1 + k / 3), and each wiring of the k layer is arranged. By configuring each SRAM circuit so that each layer is wired for the SRAM function by any one of the SRAM circuits, the presence or absence of a defect in each wiring layer is specified by applying bitmap analysis. Is possible. For example, when the number of wiring layers k is 7, three SRAM circuits are arranged, the SRAM function of the first SRAM circuit is configured by the first to third wiring layers, and the SRAM function of the second SRAM circuit. Is configured with the fourth to sixth wiring layers, the SRAM function of the third SRAM circuit is configured with the fifth to seventh wiring layers, and bitmap analysis is provided to each of the three SRAM circuits, thereby providing seven layers. It can be specified in which of the wiring layers the defect has occurred.

上記第2実施形態例では、モニタウエハ100aに、プロセス不良解析に利用するモニタ半導体チップ10aを配置したが、これに代えて、同じウエハ上に、製品集積回路11(図1)を有し、プロセス不良検出回路を有しない半導体チップと、第2実施形態例の半導体チップ10aとを形成してもよい。この場合、モニタ半導体チップ10aに対してビットマップ解析を適用することで、同じウエハ上の製品集積回路11の不良箇所を特定することができる。また、図2では、SRAM回路のSRAM機能を実現する3層の配線が、連続した3層で形成される例について示したが、SRAM機能を実現する3層の配線は、連続した3層の配線層で形成されていなくてもよく、例えば、1つおきの層に形成されてもよい。   In the second embodiment, the monitor semiconductor chip 10a used for process failure analysis is arranged on the monitor wafer 100a. Instead, the product integrated circuit 11 (FIG. 1) is provided on the same wafer. You may form the semiconductor chip which does not have a process failure detection circuit, and the semiconductor chip 10a of 2nd Embodiment. In this case, by applying the bitmap analysis to the monitor semiconductor chip 10a, it is possible to identify a defective portion of the product integrated circuit 11 on the same wafer. FIG. 2 shows an example in which the three-layer wiring for realizing the SRAM function of the SRAM circuit is formed by three continuous layers. However, the three-layer wiring for realizing the SRAM function is formed by three continuous layers. For example, the wiring layer may not be formed in every other layer.

以上、本発明をその好適な実施形態例に基づいて説明したが、本発明の半導体装置及びその試験方法は、上記実施形態例にのみ限定されるものではなく、上記実施形態例の構成から種々の修正及び変更を施したものも、本発明の範囲に含まれる。   Although the present invention has been described based on the preferred embodiment, the semiconductor device and the test method of the present invention are not limited to the above embodiment, and various configurations are possible from the above embodiment. Those modified and changed as described above are also included in the scope of the present invention.

図1(a)は、本発明の第1実施形態例の半導体装置の半導体チップが形成されるウエハを示す平面図、同図(b)は、同図(a)に示す半導体チップの1つを拡大して示す平面図。FIG. 1A is a plan view showing a wafer on which a semiconductor chip of the semiconductor device according to the first embodiment of the present invention is formed, and FIG. 1B is one of the semiconductor chips shown in FIG. FIG. 図1の第1SRAM回路12及び第2SRAM回路13の一部断面を示す断面図。FIG. 2 is a cross-sectional view showing a partial cross section of a first SRAM circuit 12 and a second SRAM circuit 13 in FIG. 1. 図3(a)は、本発明の第2実施形態例の半導体装置の半導体チップが形成されるウエハを示す平面図、同図(b)は、同図(a)に示す半導体チップの1つを拡大して示す平面図。FIG. 3A is a plan view showing a wafer on which a semiconductor chip of a semiconductor device according to the second embodiment of the present invention is formed, and FIG. 3B is one of the semiconductor chips shown in FIG. FIG. プロセス不良検出回路としてSRAM回路を有する一般的な半導体装置を示す平面図。The top view which shows the general semiconductor device which has an SRAM circuit as a process defect detection circuit.

符号の説明Explanation of symbols

11:製品集積回路
12:第1SRAM回路
13:第2SRAM回路
10:半導体チップ
100:ウエハ
M1〜M6:配線層
1Via〜5Via:ビア
11: Product integrated circuit 12: First SRAM circuit 13: Second SRAM circuit 10: Semiconductor chip 100: Wafers M1 to M6: Wiring layers 1Via to 5Via: Via

Claims (4)

k層(但し、k≧4)の配線層を備え所定の機能を有する製品集積回路と、前記k層の配線層の内3つの配線層とそれぞれ同層に形成された3つの配線層とSRAMセルとによってSRAM機能が実現される第1のSRAM回路と、前記k層の配線層の内、前記第1のSRAM回路の3つの配線層とは異なる層を少なくとも1つ含む3つの配線層とそれぞれ同層に形成された3つの配線層とSRAMセルとによってSRAM機能が実現される第2のSRAM回路とを、共通の基板上に形成したことを特徴とする半導体装置。   Product integrated circuit having k layers (where k ≧ 4) and having a predetermined function, three wiring layers formed in the same layer as the k wiring layers, and SRAM A first SRAM circuit in which an SRAM function is realized by a cell; and three wiring layers including at least one of the k wiring layers different from the three wiring layers of the first SRAM circuit; A semiconductor device characterized in that a second SRAM circuit that realizes an SRAM function is formed on a common substrate by three wiring layers and SRAM cells formed in the same layer. 前記第1及び第2のSRAM回路を含むm個(但し、mは(1+k/3)を超えない最大の整数)のSRAM回路を備える、請求項1に記載の半導体装置。   2. The semiconductor device according to claim 1, comprising m (where m is a maximum integer not exceeding (1 + k / 3)) SRAM circuits including the first and second SRAM circuits. 請求項1又は2に記載の半導体装置を試験する方法であって、
前記SRAM回路の不良解析によって、前記製品集積回路の不良個所を推定する半導体装置の試験方法。
A method for testing a semiconductor device according to claim 1 or 2,
A test method for a semiconductor device, wherein a defective portion of the product integrated circuit is estimated by failure analysis of the SRAM circuit.
k層(但し、k≧4)の配線層を備え所定の機能を有する製品集積回路と、前記k層の配線層の内3つの配線層とそれぞれ同層に形成された3つの配線層とSRAMセルとによってSRAM機能が実現される第1のSRAM回路と、前記k層の配線層の内、前記第1のSRAM回路の3つの配線層とは異なる層を少なくとも1つ含む3つの配線層とそれぞれ同層に形成された3つの配線層とSRAMセルとによってSRAM機能が実現される第2のSRAM回路とを、共通の製造プロセスで形成し、
前記第1及び第2のSRAM回路の不良解析によって、前記製品集積回路の不良個所を推定する半導体装置の試験方法。
Product integrated circuit having k layers (where k ≧ 4) and having a predetermined function, three wiring layers formed in the same layer as the k wiring layers, and SRAM A first SRAM circuit in which an SRAM function is realized by a cell; and three wiring layers including at least one of the k wiring layers different from the three wiring layers of the first SRAM circuit; A second SRAM circuit in which the SRAM function is realized by three wiring layers and SRAM cells formed in the same layer, respectively, is formed by a common manufacturing process,
A test method for a semiconductor device, wherein a defect portion of the product integrated circuit is estimated by defect analysis of the first and second SRAM circuits.
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