JP2005333158A - 半導体集積回路のテスト方法 - Google Patents

Abstract

【課題】メタル拡散工程の途中段階で、ウェハを試験するテスト手法及びテスト時に接続するパッドと全ての工程完了時に使用するパッドの層を変更し、パッドクラックによる信頼性劣化を防ぐ半導体集積回路のテスト方法を提供する。
【解決手段】ｎ層の製品をｎ層以下のｍ層段階でウェハを試験する時、ｍ層段階でプロービングするｍ層のパッドを有し、かつｎ層拡散完了時にウェハを試験する時、ｎ層段階でプロービングするｎ層のパッドを有し、ｍ層とｎ層パッドが、パッド領域では電気的に非接続である。
【選択図】 図１

Description

本発明は半導体集積回路のテスト方法に関し、特に、メタル拡散工程の途中段階で、ウェハを試験するテスト手法及びテスト時に接続するパッドと全ての工程完了時に使用するパッドの層を変更し、パッドクラックによる信頼性劣化を防ぐ半導体集積回路のテスト方法に関する。

図９（ａ）および図９（ｂ）を参照すると、従来の半導体集積回路４００は、ユーザー回路構成領域１０１と、ユーザー回路構成領域１０１内の最外郭に設けられたＩ／Ｏ領域（４１３、４１４、４１５）と、Ｉ／Ｏ領域（４１３、４１４、４１５）から配線（４０３，４０４，４０５）を介して、外部に信号を接続するパッド（４０２）を有する。そして、この従来の半導体集積回路４００は、ユーザー回路構成領域１０１をカスタマイズする前に、最上層のメタル層をパターニングしてテストストローブポイント（４０４）を形成している。また、チップ配置に関しては、チップ面積削減のため、テストストローブポイント（４０４）用のパッドは、製品段階で試験する時のパッド（４０２）と違う場所（例えばスクラブ線領域）に設けられている。

最上層メタルをパターニングしてテストストローブポイント（４０４）を形成した後、レジストを再塗布して同じ最上層メタルをパターニングしてカスタマイズを行う。また、チップ上には、スクライブ線に設置すべき、アライメントマーク、チェックトランジスタなどを配置している。

このような半導体集積回路およびそのテスト方法は、例えば、特許文献１に開示されている。
特開昭６２−１８３１３５号公報（１８６頁、第１図、第２図、第３図）

しかしながら、最上層メタルをパターニングしてテストストローブポイントを形成した後、レジストを再塗布して同じ最上層メタルをパターニングしてカスタマイズを行なっているため、カスタマイズ工程にて最上層メタルの加工段差が生じ、製造不良が生じ易くなるという問題がある。すなわち、加工段差が生じているウェハー面にレジストを塗布すると、フォトレジストの膜厚にバラツキが生じるため、ステッパーによる露光後のレジストの加工精度にバラツキが生じ製造不良の要因となるためである。また、従来は、メタル拡散途中段階で試験する時のパッドは、製品段階で試験する時のパッドと違う場所に設けられているため、メタル拡散途中段階の試験時のパッドにより、面積増加するという問題もある。

したがって、本発明の目的は、上記問題を解決した提案することである。

本発明の半導体集積回路のテスト方法は、ｎ層（ｎは自然数）の配線層を有し、最上層配線層を第ｎ層配線層とする半導体集積回路のテスト方法であって、前記第ｎ層配線層より下層の第ｍ層配線層（ｍは自然数）の製造工程段階で第１のパッドを形成し、前記第１のパッドを用いて、前記半導体集積回路のユーザー回路のカスタマイズ前の歩留まり試験を行ない、前記第ｎ層配線層の製造工程段階で前記第１のパッドと重なり合い、かつ前記第１のパッドと重なり合う領域の直下に絶縁層のみが配備されるように第２のパッドを形成し、前記第２のパッドを用いて前記半導体集積回路のユーザー回路のカスタマイズ後の歩留まり試験を行なう。

また、本発明の半導体集積回路のテスト方法は、半導体集積回路チップに搭載する回路を全て配置および配線パターニングせず、前記半導体集積回路チップとして使用するメタル配線層の製造工程の途中段階のメタルパターニング段階で、第１のプローブポイントを形成する第１のステップと、前記メタル配線層の最上層までパターニングされていない段階で、前記第１のプローブポイントを使用して、前記半導体集積回路チップのウェハ試験をする第２のステップと、前記第２のステップの試験の歩留りに応じてウェハの分別する第３のステップと、歩留りの悪いウェハは廃棄するか、または製造工場へ返却する第４のステップと、前記第１のプローブポイントと重なり合い、かつ前記第１のプローブポイントと重なり合う領域の直下に絶縁層のみが配備されるように第２のプローブポイントを備えた最終配線層までパターニングし、前記第２のプローブポイントを利用して最終ウェハテストを実施する第５のステップとを備える。

本発明は、最上層でないメタルをパターニングしてテストプローブポイントを形成し、このテストプローブポイントに対して（ユーザー回路のカスタマイズ前の）歩留まり試験する。

かつ、全層のメタルをパターニングする前の途中段階でテストプローブパッドを、全層拡散完了時にウェハを試験時、プロービングする最上位層のパッドを有し、途中段階のテスト用プローブパッドと最上位層のパッドが、パッド領域では電気的に接続されていないため、全層メタル拡散時の製造不良を抑制することができる。

また、メタルパターニング途中の歩留まり試験の結果を記録しておき、全層拡散後のテストではメタルパターニング途中の不良チップをテストしないことも可能とする。このようにすることにより、全層拡散後のテスト時間を短縮する効果を得られる。

全層拡散後の製品を、メタルパターニング途中段階でウェハを試験する時に、プロ−ビングによりパッドが損傷しても、全層拡散後の製品を試験する時に、パッド領域では、メタルパターニング途中段階のパッドと全層拡散後のパッドは接続されていないため、メタルパターニング途中段階のパッドの損傷が、全層拡散後の製品には影響を与えない。段階で使用するバッファを使用しないときは、３層パッドと同じ位置に５層パッドを設け、別のバッファに接続することによって、パッド領域を増やすことなく３層時のウェハ試験が可能となる。

以下、図面を参照して本発明の半導体集積回路のテスト方法の実施の形態について説明する。

図１は、本発明の第１の実施の形態に係る半導体集積回路のテスト方法の構成を示した図である。

図１を参照すると、本発明の第１の実施の形態に係る半導体集積回路のテスト方法は、まず、ステップＳ１１において、製品として使用するメタル配線層の途中段階のメタルパターニング段階で、テストプローブポイントを形成する。この段階でチップに搭載する回路を全てパターニングはされていない。

次に、ステップＳ１２において、最上層のメタルまでパターニングされていない段階で、ステップＳ1で設けたプローブポイントを使用して、ウェハーを試験する。

ステップＳ１３において、ステップＳ１２の試験の歩留りに応じてウェハーの分別をする。本実施の形態では、ステップＳ１４において、歩留りの悪いウェハーは廃棄するか、または製造工場へ返却する。

次に、ステップＳ１５において、歩留まりの良いウェハーに対して、テストプローブポイント形成のメタル層より上位のメタル層のカスタマイズをする。

次に、ステップＳ１６において、メタル層のカスタマイズをしたウェハーの歩留まりテストをする。

最後に、ステップＳ１７において、ステップＳ１６の試験の歩留りに応じてウェハーの分別をする。

次に、本発明の第２の実施の形態に係る半導体集積回路のテスト方法について、説明する。図２は、本発明の第２の実施の形態に係る半導体集積回路のテスト方法の構成を示した図である。

図２を参照すると、本発明の第２の実施の形態に係る半導体集積回路のテスト方法は、ステップＳ１１からステップＳ１４までは、本発明の第１の実施の形態に係る半導体集積回路のテスト方法と同一ステップである。

次に、本発明の第２の実施の形態に係る半導体集積回路のテスト方法は、ステップＳ２５において、ステップＳ１２で良品となったチップに印をつけ記録するか、または、良品チップの場所を電子データ等で記録する。このとき、ウェハー上マッピングを作成しても良い。

次に、ステップＳ２６において、テストプローブポイント形成のメタル層より上位のメタル層のカスタマイズをする。

次に、ステップＳ２７において、ステップＳ２５において選別したウェハーの良品チップに対して、ウェハーの歩留まりテストをする。この時、ステップＳ１２でフェイルしたチップは、ステップＳ２５の記録にしたがって試験をしない。

最後に、ステップＳ２８において、ステップＳ２７の試験の歩留りに応じてウェハーの分別をする。

次に、本発明の第３の実施の形態に係る半導体集積回路について説明する。

図３（ａ）および図３（ｂ）は、本発明の第３の実施の形態に係る半導体集積回路の構成を示した模式図である。

図３（ａ）および図３（ｂ）図３を参照すると、本発明の第３の実施の形態に係る半導体集積回路１００は、５層メタル配線構造のＬＳＩで、３層メタルまでパターニングした段階で、３層メタル配線を使用してテストプローブポイント１０２を形成している。

すなわち、本発明の第３の実施の形態に係る半導体集積回路１００は、ユーザー回路構成領域１０１と、ユーザー回路構成領域１０１内の最外郭に設けられたＩ／Ｏ領域（１１３、１１４、１１５）と、Ｉ／Ｏ領域（１１３、１１４、１１５）から３層配線（１０３，１０４，１０５）を介して、外部に信号を接続するパッド（１０２）を有する。

そして、本発明の第３の実施の形態に係る半導体集積回路１００は、ユーザー回路構成領域１０１をカスタマイズする前に、３層メタル配線を使用してテストプローブポイント１０２を形成している。

図５は、この段階で、Ｉ／Ｏバッファ部（１１３、１１４、１１５）およびパッド部１０２を断面的に見た模式図である。図５に示すように、本発明の第３の実施の形態に係る半導体集積回路１００は、テストプローブ１２０からパッド部１０２、配線１０３およびＶＩＡホール１１６を介して、Ｉ／Ｏバッファ部（１１３、１１４、１１５）に信号を入出力し、ウェハのチップを試験する構成である。

図４（ａ）および図４（ｂ）は、本発明の第３の実施の形態に係る半導体集積回路の別の構成を示した模式図で、全ての５層メタルまでパターニング完了したレイアウト図である。

図４（ａ）および図４（ｂ）を参照すると、本発明の第３の実施の形態に係る半導体集積回路１００は、ユーザー回路構成領域１０１と、ユーザー回路構成領域１０１内の最外郭に設けられたＩ／Ｏ領域（１１３、１１４、１１５）と、Ｉ／Ｏ領域（１１３、１１４、１１５）から５層配線（２０３，２０４，２０５）を介して、外部に信号を接続するパッド（２０２）を有する。

そして、本発明の第３の実施の形態に係る半導体集積回路１００は、ユーザー回路構成領域１０１をカスタマイズし、５層メタル配線を使用してパッド２０２を形成している。

図６は、この段階で、Ｉ／Ｏバッファ部（１１３、１１４、１１５）およびパッド部２０２を断面的に見た模式図である。図６に示すように、本発明の第３の実施の形態に係る半導体集積回路１００は、テストプローブ２２０からパッド部２０２、配線２０３およびＶＩＡホール２１６を介して、Ｉ／Ｏバッファ部（１１３、１１４、１１５）に信号を入出力し、ウェハのチップを試験する構成である。

パッド部では、３層のテスト用プローブパッド（１０２）と５層のパッド２０２とは、電気的に接続されていない。

図１のステップＳ１１の段階で、図３に示すレイアウト図のように、製品として使用するメタル配線層(この実施の形態では５層配線層)の途中段階のメタルパターニング段階(この実施の形態では３層配線層)で、テストプローブポイントを形成する。この段階でチップに搭載する回路は、全てのパターンはパターニングはされていない。

次に、ステップＳ１２で、最上層のメタルまでパターニングされていない段階で、ステップＳ１１で設けたプローブポイントを使用して、ウェハーを試験する。ステップＳ１３で、ステップＳ１２の試験の歩留りに応じてウェハーの分別する。本実施の形態では、歩留りの悪いウェハーは廃棄するか、または製造工場へ返却する。ステップＳ２５で、ステップＳ１３で良品となったチップに印をつけ記録するか、または、良品チップの場所を電子データ等で記録する。

ステップＳ２６で、図４に示すように、最終配線層までパターニングし、最終ウェハテストを実施する。この時、図６に示すようにパッド部では、最終配線層のパッドとメタル配線層の途中段階のメタルパターニング段階でのテスト用３層パッドは電気的に接続されていない。

次に、本発明の第４の実施の形態に係る半導体集積回路について説明する。

図７（ａ）および図７（ｂ）は、本発明の第４の実施の形態に係る半導体集積回路の構成を示した図である。

図７（ａ）および図７（ｂ）を参照すると、本発明の第４の実施の形態に係る半導体集積回路３００は、全ての５層メタルまでパターニング完了したレイアウト図で、テスト用Ｉ／Ｏバッファ（３１４）を５層配線３０４で、高電位電源線ＶＤＤまたは接地電位線ＧＮＤに接続し、通常に使用するＩ／Ｏバッファ（３１３）を５層配線３０３介して、５層パッド３０２に接続し、同様な通常に使用するＩ／Ｏバッファ（３１５）を５層配線３０５介して、５層パッド３０２に接続している。

したがって、本発明の第４の実施の形態に係る半導体集積回路３００は、３層配線段階のパッドで接続しているＩ／Ｏバッファと５層配線段階で接続しているＩ／Ｏバッファが異なるため、Ｉ／Ｏ部も含めて、全く３層と５層は電気的に接続されていない。

そのため、メタルパターニング途中段階のパッドの損傷による吸水等の劣化が、全ての５層メタルまでパターニング完了した段階で、アルミを通じて５層パッドへ伝わらない効果が得られる。

本発明の第１の実施の形態の半導体集積回路のテスト方法のフローチャートである。 本発明の第２の実施の形態の半導体集積回路のテスト方法のフローチャートである。 本発明の第３の実施の形態に係る半導体集積回路の構成を示した模式図である。 本発明の第３の実施の形態に係る半導体集積回路の別の構成を示した模式図で、全ての５層メタルまでパターニング完了したレイアウト図である。 本発明の第３の実施の形態の半導体集積回路の３層メタル配線を使用してテストプローブポイント１０２を形成した段階で、Ｉ／Ｏバッファ部（１１３、１１４、１１５）およびパッド部１０２を断面的に見た模式図である。 本発明の第３の実施の形態の半導体集積回路のユーザー回路構成領域１０１をカスタマイズし、５層メタル配線を使用してパッド２０２を形成した段階で、Ｉ／Ｏバッファ部（１１３、１１４、１１５）およびパッド部２０２を断面的に見た模式図である。 本発明の第４の実施の形態に係る半導体集積回路の構成を示した模式図である。 従来の半導体集積回路のテスト方法のフローチャートである。 従来の半導体集積回路の構成を示した模式図である。

符号の説明

１００，２００，３００，４００ 半導体集積回路チップ
１０１ カスタマイズ領域
１０２ ３層配線パッド
１０３，１０４，１０５ ３層配線
１１３，１１４，１１５ Ｉ／Ｏバッファ部
２０２ ５層配線パッド
２０３，２０４，２０５ ５層配線
１１６，２１６ ＶＩＡホール
１２０，２２０ テストプローブ
３０２ ５層配線パッド
３０３，３０４，３０５ ５層配線
３１３，３１５ Ｉ／Ｏバッファ部
３１４ テストバッファ部
４０２ ５層配線パッド
４０３，４０４，４０５ ５層配線
４１３，４１４，４１５ Ｉ／Ｏバッファ部

Claims (6)

1. ｎ層（ｎは自然数）の配線層を有し、最上層配線層を第ｎ層配線層とする半導体集積回路のテスト方法であって、前記第ｎ層配線層より下層の第ｍ層配線層（ｍは自然数）の製造工程段階で第１のパッドを形成し、前記第１のパッドを用いて、前記半導体集積回路のユーザー回路のカスタマイズ前の歩留まり試験を行ない、前記第ｎ層配線層の製造工程段階で前記第１のパッドと重なり合い、かつ前記第１のパッドと重なり合う領域の直下に絶縁層のみが配備されるように第２のパッドを形成し、前記第２のパッドを用いて前記半導体集積回路のユーザー回路のカスタマイズ後の歩留まり試験を行なう半導体集積回路のテスト方法。
2. 半導体集積回路チップに搭載する回路を全て配置および配線パターニングせず、前記半導体集積回路チップとして使用するメタル配線層の製造工程の途中段階のメタルパターニング段階で、第１のプローブポイントを形成する第１のステップと、
   前記メタル配線層の最上層までパターニングされていない段階で、前記第１のプローブポイントを使用して、前記半導体集積回路チップのウェハ試験をする第２のステップと、
   前記第２のステップの試験の歩留りに応じてウェハの分別する第３のステップと、
   歩留りの悪いウェハは廃棄するか、または製造工場へ返却する第４のステップと、
   前記第１のプローブポイントと重なり合い、かつ前記第１のプローブポイントと重なり合う領域の直下に絶縁層のみが配備されるように第２のプローブポイントを備えた最終配線層までパターニングし、前記第２のプローブポイントを利用して最終ウェハテストを実施する第５のステップとを備えることを特徴とした半導体集積回路のテスト方法。
3. 前記第２のステップで良品となったチップに印をつけ記録する第６のステップを備える請求項２記載の半導体集積回路のテスト方法。
4. 前記第２のステップで良品となったチップの場所を電子データで記録する第７のステップを備える請求項２記載の半導体集積回路のテスト方法。
5. 前記第５のステップでは、前記第６のステップで良品となったチップのみの最終ウェハテストを実施する請求項３記載の半導体集積回路のテスト方法。
6. 前記第５のステップでは、前記第７のステップで良品となったチップの場所に基づいて、最終ウェハテストを実施する請求項４記載の半導体集積回路のテスト方法。

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