JP2007103598A - 半導体装置とその検査方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 高感度且つ高速で電気的不良を検出することができるパターンを有する半導体装置とその検査方法を提供すること。
【解決手段】 半導体装置は、平行な一対の櫛歯状導体を有するコの字状の第１の配線１と、第１の配線１１に対して入れ子状に配置され且つ平行な一対の櫛歯状導体を有するコの字状の第２の配線１２とを有する基本配線パターンを具備し、第１の配線１１と第２の配線１２とを電気的に異なる電位として配線間のショートの検出を可能とする。第２の配線として、第１の配線１１の平行な櫛歯状導体の間に配置された直線状の導体としてもよい。
【選択図】 図１

Description

本発明は、ダイナミック・ランダム・アクセス・メモリ（DRAM）、フラッシュ・メモリ、ロジックＬＳＩなど各種の大規模集積回路（ＬＳＩ）に関するもので、特に、ＬＳＩにおいて発生する配線ショート不良、配線オープン不良、コンタクト部オープン不良などの電気的不良を高い感度と短い検査時間で検出することができる構造の半導体装置及びそのための検査手法に関する。

従来から、半導体装置の配線に生じる電気的不良を検出するための種々の提案がなされている。その一例が特許文献１に記載された電位コントラスト法であり、これを第２１図により説明する。図２１において、半導体装置は基板Ｓの上にＸ方向に延びる複数本の配線１ａ〜１ｋ、２ａ〜２ｋが互いに平行にＹ方向に配列された構造を有している。図に示すように、これらの交互に並ぶ配線のうち、第１の組の配線１ａ〜１ｋと第２の組の配線２ａ〜２ｋとはＸ方向において異なる位置に配置され、すなわち、第２の組の配線２ａ〜２ｋの方が図で下側に突き出し、その突き出した端部どおしが所定の電位が与えられた給電用の一本の配線３に接続される。一方、第１の組の配線１ａ〜１ｋはそれぞれフローティング電位にある。

こうした構造の半導体装置に対して電子ビームを照射しながら、半導体装置と電子ビームを相対的にＹ方向に移動させて半導体装置をスキャンさせると、電気的不良が生じていないときには、第２の組の配線２ａ〜２ｋの電位は予め与えられた所定の電位に固定されていて変化しない。一方、フローティング状態の第１の組の配線１ａ〜１ｋの電位は、「照射で得た電子量」−「放出された2次電子量」に相当する分だけ変動するため、第１の組の配線１ａ〜１ｋから放出される二次電子の量は第２の組の配線２ａ〜２ｋから放出される電子の量とは相違する。したがって、こうした放出二次電子量の変化（すなわち差）を検出することにより、フローティング電位にある配線を固定電位にある配線と分離抽出することができる。これを電位コントラスト法（ＶＣ法）と呼ぶ。

そこで、フローティング電位にある第１の組の配線のうちの一つの配線、例えば配線１ｄが、その隣接する固定電位にある配線２ｃとショートすると、そのフローティング電位の配線１ｄの電位は固定電位となる。したがって、上記のように電子ビームでスキャンすると、配線１ｄから放出される二次電子の量は、配線１ｄを挟む固定電位の配線２ｃ、２ｄからの放出二次電子量と同じになる。これにより、配線１ｄを他のフローティング電位にある配線とは分離抽出することができ、どの配線が隣接の配線とショートしたかを検出することができる。

特開平２０００−２２３５４０号公報

上で説明したところから理解されるように、図２１に示す構造の半導体装置に対しては、電位コントラスト法はショートの発生を検出するために効果的である。しかし、ショートの発生を検出するには、1本おきに配置されたフローティング電位の配線の中で、隣接の固定電位の配線とのショートに起因して放出二次電子量が変化した部分を検出できる能力、すなわち、隣り合う配線から放出される二次電子の量の変化を判別できるだけの検出分解能が必要である。つまり、放出される二次電子の像を表示するとき、正常な半導体装置であれば、電位コントラストの高い部分と低い部分とが交互に並ぶため、表示装置には明、暗、明、暗、明、暗、・・・のように、明の部分と暗の部分との交互の繰り返しが表示される。これに対し、一部でショートが発生したときには、明暗の規則正しい繰り返しがくずれて、例えば、明、暗、暗、暗、明、暗、・・・のような不規則な変化が表示される。したがって、電位コントラスト法を有効に実施するには、少なくとも、明から暗、又は暗から明への変化を認識できる程度の検出分解能が必要となる。

しかしながら、半導体装置の配線のピッチは年々小さくなる一方であり、これに伴って、検出分解能もどんどん小さくならざるを得ない。その結果、電気的不良の検出スピードが年々遅くなるという問題がある。

本発明は上記の課題を解決するために提案されたものであり、本発明は、高感度且つ高速で電気的不良を検出することができるパターンを有する半導体装置とその検査方法を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するために、請求項１の発明は、
平行な一対の櫛歯状導体を有するコの字状の第１の配線と、
前記第１の配線に対して入れ子状に配置され且つ平行な一対の櫛歯状導体を有するコの字状の第２の配線と、
を有する基本配線パターンを具備することを特徴とし、前記第１の配線と前記第２の配線とを電気的に異なる電位として配線間のショートの検出を可能とした半導体装置、
を提供する。

請求項２の発明は、
平行な櫛歯状導体を有するコの字状の第１の配線と、
前記平行な櫛歯状導体の間に配置された直線状の第２の配線と、
を有する基本配線パターンを具備することを特徴とし、前記第１の配線と前記第２の配線とを電気的に異なる電位として配線間のショートの検出を可能とした半導体装置、
を提供する。

請求項３の発明は、
平行な複数の櫛歯状導体を有する櫛状の第１の配線と、
平行な複数の櫛歯状導体を有し、前記第１の配線に対して入れ子状に配置された第２の配線と、
を有する基本配線パターンを具備することを特徴とし、前記第１の配線と前記第２の配線とを電気的に異なる電位として配線間のショートの検出を可能とした半導体装置、
を提供する。

請求項４の発明は、前記第１の配線を電気的に接地電位にし、前記第２の配線をフローティング電位としたことを特徴とする。

請求項５の発明は、
平行な櫛歯状導体を有するコの字状の配線を有する基本配線パターンを具備し、一方の前記櫛歯状導体の端部に所定の電位を与えることを特徴とし、配線オープンを検出可能とした半導体装置、
を提供する。

請求項６の発明は、
ジグザグ状の配線を有する基本配線パターンを具備することを特徴とし、該配線を所定の電位に設定して配線オープンを検出可能とした半導体装置、
を提供する。

請求項７の発明は、
複数の平行な導体を有するジグザグ状の第１の配線と、
前記第１の配線に対して入れ子状に配置された櫛状の第２の配線であって、前記第１の配線の対向する導体の間に、前記第２の配線の櫛歯状導体を位置させてなる第２の配線と、
を有する基本配線パターンを具備することを特徴とし、前記第１の配線と前記第２の配線とを電気的に異なる電位として配線間のショートと配線オープンとを検出可能とした半導体装置、
を提供する。

請求項８の発明は、
平行な複数の櫛歯状導体を有する櫛状の第１の配線と、
複数の平行な導体を有するジグザグ状の第２の配線であって、前記第１の配線の対向する櫛歯状導体の間に、少なくとも一対の前記導体を位置させてなる第２の配線と、
前記第１の配線の櫛歯状導体とは逆の方向に延び且つ前記第２の配線の対向する導体の間に位置する平行なる複数の櫛歯状導体を有する櫛状の第３の配線と、
を有する基本配線パターンを具備することを特徴とし、前記第２の配線を所定の電位とし、前記第１の配線と前記第３の配線とを前記所定の電位とは異なる電位として配線間のショートと配線オープンとを検出可能とした半導体装置、
を提供する。

請求項９の発明は、
平行な複数の櫛歯状導体を有する櫛状の第１の配線と、
前記櫛歯状導体に対して交互に配置された複数の直線状の導体の隣り合う少なくとも２本の導体の間を接続した第２の配線と、
を有する基本配線パターンを具備することを特徴とし、前記第１の配線を所定の電位とし、前記第２の配線を前記所定の電位とは異なる電位として配線間のショートを検出可能とした半導体装置、
を提供する。

請求項１０の発明は、
平行な複数の導体を有するジグザグの第１の配線と、
複数のコの字状の導体を備える第２の配線であって、それぞれの前記コの字状の導体が、前記第１の配線の一対の対向する前記導体を、前記第１の配線の長さ方向に関して両側から挟むよう配置されてなる第２の配線と、
を有する基本配線パターンを具備することを特徴とし、前記第１の配線を所定の電位とし、前記第２の配線を前記所定の電位とは異なる電位として配線間のショートと配線オープンとを検出可能とした半導体装置、
を提供する。

請求項１１の発明は、
第１の層に形成された２つの隣り合う導体の対向する端部間が、コンタクト及び第２層に形成された導体を介して相互接続される構造のビアチェーンを１個以上有する基本配線パターンを具備することを特徴とし、該ビアチェーンを所定の電位としてビアの導通不良を検出可能とした半導体装置、
を提供する。

請求項１２の発明は、前記ビアチェーンをジグザグ状の線を形成するよう配置した基本配線パターンを備えることを特徴とする。

請求項１３の発明は、複数個の前記ビアチェーンが直線上に配列されてなり、所定の電位に保持された少なくとも１つのレファレンス行を、前記配線パターンに隣接して設けたことを特徴とする。

請求項１４の発明は、前記基本配線パターンがｎ行ｍ列に配置された配線パターンを有することを特徴とする。

請求項１５の発明は、
請求項１〜１４のいずれか一つに記載の半導体装置を検査する際に使用する検査装置の最少ピクセル・サイズを配線ピッチとすることを特徴とする、半導体装置の検査方法、
を提供する。

請求項１６の発明は、
請求項１〜１４のいずれか一つに記載の半導体装置を検査する際に使用する検査装置の最大ピクセル・サイズを、検査のための電子ビームのスキャン方向における基本配線パターンのサイズ又は該スキャン方向において基本配線パターンに現れる同一パターンのサイズとすることを特徴とする、半導体装置の検査方法、
を提供する。

発明を実施するための最良に形態

以下、本発明に係る半導体装置の実施の形態を図１〜図２３に基づいて詳述する。全図を通じて、同一の参照数字は同じ又は同様の構成要素を指すものとする。また、以下に説明する各種の実施の形態は本発明の例示にすぎず、本発明はこれらの実施の形態に限定されるものではない。

図１の（Ａ）、（Ｂ）及び（Ｃ）は、本発明に係る半導体装置の第1の実施の形態における基本配線パターンと構造を概略的に示す図で、（Ａ）及び（Ｃ）は平面図、（Ｂ）は線Ａ−Ａに沿う断面図である。（Ａ）に示すように、半導体装置の基本配線パターンＵ１は、接地されたコの字型の第１の配線１１と、該配線１１と入れ子式に配置され且つ第１の配線１１と対称的な構造のフローティング電位にある第２の配線１２とから構成される。コの字状の第１の配線１１及び第２の配線は例えば銅からなり、それぞれ、基部１１_１、１２_１と櫛歯状導体１１_２、１１_３、１２_２、１２_３を有する。

具体的には、（Ｂ）に示すように、第１の配線１１及び第２の配線１２はＳｉＯ_２層１３の上面に適宜の方法によって形成される。ＳｉＯ_２層１３はＳｉ基板１４上に形成されており、Ｓｉ基板１４には、第１の配線１１の基部１１_１とコンタクト１５を介して電気的に接続されるアクティブ領域１６が形成されるとともに、アクティブ領域１６の周囲にＳＴＩ（Shallow Trench Isolation）１７が形成される。第２の配線１２は他の要素と電気的に接続されない。これにより、第１の配線１１は接地電位とされ、第２の配線１２はフローティング電位とされる。

そこで、この基本配線パターンＵ１を電子ビームによってスキャンして各配線から放出される二次電子の量を表示すると、第２図の（Ａ）に示す正常時には、照射する電子のエネルギーにもよるが、例えば、接地された第１の配線１１は多くの二次電子を放出するために明るく表示されるが、フローティング電位にある第２の配線１２は二次電子放出量が少ないために暗く表示される。これに対し、図２の（Ｂ）に示すように、例えば、フローティング電位にある櫛歯状導体１２_２と接地電位にある櫛歯状導体１１_３とが異物Ｘのためにショートすると、第１の配線１１と第２の配線１２とが接地電位となる。このため、この状態の基本配線パターンＵ１を電子ビームでスキャンすると、配線全体が多くの二次電子を放出することになり、表示装置には明るく表示される。

このように、図２１に示す従来の構造では、ショートを起こした部分で配線1本分の電位コントラストが変わるだけであるのに対し、図１に示す第１の実施の形態においては、フローティング電位の配線を接地電位の配線と組み合わせた基本配線パターンＵ１を構成することにより、その基本配線パターンのどこかでショートが発生したときには、図２に示すように、その基本配線パターン内の配線は全て同電位となり、その基本配線パターンの全領域で電位コントラストが同じになる。したがって、この領域の電位コントラスト変化を検出するには、検出分解能が比較的大きくてよく、検査速度も早くなる。

なお、図１の（Ａ）においては第２の配線１２もコの字状になっているが、（Ｃ）に示すように、第２の配線を櫛歯状導体１２_２、１２_３と同じ長さの１本の配線１２′のみを有するものとしても、同様の効果を奏することができる。

実際には、半導体装置においては、図３及び図４に示すように、第１の実施の形態における基本配線パターンＵ１が上下左右に多数配列される。すなわち、図３及び図４は、図１に示す基本配線パターンＵ１を１単位としてｍ行ｎ列配置したものである。したがって、ｍ行ｎ列に配列された基本配線パターンのうち、いずれかの基本配線パターンでショートが発生すると、半導体装置を電子ビームでスキャンしたとき、そのショートを起こした基本配線パターンから放出される二次電子の量が他のユニットに比べて増し又は減るので、表示装置上では、その基本配線パターンは周囲の基本配線パターンに比べて明るく又は暗く表示されることになる。これによって、ショートの発生した基本配線パターンを特定することができる。

なお、図３においては、各基本配線パターンにおいて第１の配線１１と第２の配線１２とはそれぞれの櫛歯状導体どおしが距離Ｌ１だけ離れて配置されるように、且つ、隣り合う基本配線パターンどおしも距離Ｌ１だけ離れて配置されるように、全基本配線パターンが配列される。こうすると、各基本配線パターン内の配線間にショートが発生する確率と基本配線パターン間にショートが発生する確率とは同じになる。ただし、実際には、基本配線パターン間にショートが発生した場合、ショートが発生した位置とショートの発生が検出された基本配線パターンの位置とが微妙にずれるため、その後の分析に時間を要することもあり得る。

この問題を解決するため、図４においては、図３と同様に複数の基本配線パターンＵ１をｍ行ｎ列に配列し、各基本配線パターンにおいて第１の配線１１と第２の配線１２とはそれぞれの櫛歯状導体どおしが距離Ｌ１だけ離れて配置されるが、隣り合う基本配線パターンは距離Ｌ１よりも大きい距離Ｌ２だけ離れて配置される。こうすると、基本配線パターン間に発生するショートの確率を減らすことができ、図３に示す配列における問題が軽減される。

ここで、図５及び図６を用いて、本発明の第１の実施の形態における基本配線パターンを検出するための検出分解能（すなわち、ピクセル・サイズ）の最小値と最大値について説明する。図５はピクセル・サイズの最小値を示しており、１個の基本配線パターンＵ１を検出するのに必要なピクセル・サイズ１９は、基本配線パターンＵ１の配線ピッチ、つまり、図４の距離Ｌ１と配線幅との和と同程度である。これに対して、図６はピクセル・サイズの最大値を示しており、電子ビームによるスキャン方向に沿う基本配線パターン１個分のサイズとほぼ同じ値である。例えば、ピクセル・サイズを最大値とすると、図３又は図４に示すパターン配列の場合、前述のように電子ビームによってスキャンすると、放出二次電子量の変化に起因して、配線ショートが発生した基本配線パターン単位で表示装置上で明暗が変動するので、ピクセル・サイズを１個の基本配線パターンとほぼ同じサイズとしても、基本配線パターン間の電位コントラストを検出することが可能である。言うまでもなく、ピクセル・サイズを大きくすれば、一度に検査できる面積が増大するため、面積に反比例して検査時間が短縮される。

図７は、本発明に係る半導体装置の第２の実施の形態における基本配線パターンを概略的に示す図である。この実施の形態における基本配線パターンＵ２は、第１の実施の形態における基本配線パターンＵ１を大きくしたものと言える。すなわち、基本配線パターンＵ２は、３本以上の櫛歯状導体を有する櫛状の第１の配線２１及び第２の配線２２を入れ子状に配置したものであり、それぞれの配線の櫛歯状導体は第１の実施の形態における櫛歯状導体よりも長く形成されている。したがって、いずれかの櫛歯状導体の間でショートが発生した場合、第１の実施の形態におけるよりも大きな電位コントラスト信号が得られるという利点がある。

図８の（Ａ）及び（Ｂ）は、本発明に係る半導体装置の第３の実施の形態における基本配線パターンを概略的に示す図で、オープン不良を検出するための構造を示している。図８の（Ａ）において、基本配線パターンＵ３は、一対の櫛歯状導体を有するコの字状の配線３１のいずれか一方の櫛歯状導体の一端がコンタクト１５を介して基板１１のアクティブ領域１６に接続したものであり、一方、図８の（Ｂ）においては、基本配線パターンＵ４は、ジクザグ状の配線３２のいずれか一方の端部をコンタクト１５を介して基板１１のアクティブ領域１６に接続したものである。

したがって、図８の（Ｃ）に示すように、配線３２のどこかの個所Ｙでオープン不良が発生した場合、基本配線パターンＵ４を電子ビームでスキャンしたとき、そのオープンになった個所Ｙを境にして、放出される二次電子の量が異なる部分に分かれることになり、表示装置には明の部分と暗の部分とが表示されるので、大きな電位コントラスト信号を得ることができる。なお、図８の（Ａ）に示す基本配線パターンＵ３についても、配線の途中にオープンが発生した場合、同様に、表示装置には明の部分と暗の部分とが表示されるので、大きな電位コントラスト信号を得られる。

以上、ショートとオープンの発生を検出するための基本配線パターンの配線構造について説明してきた。そこで、これらの配線構造を組み合わせることにより、ショートとオープンを検出するための配線構造を導き出すことができる。図９は、本発明に係る半導体装置の第４の実施の形態における基本配線パターンを概略的に示す図である。同図において、基本配線パターンＵ５は比較的大きな面積を持ち、ジグザグ状の第１の配線４１と、Ｅの字状の第２の配線４２とを入れ子状に配置し、第１の配線４１の一端をコンタクト１５を介してアクティブ領域１６に接続した構造である。これにより、第１の配線４１は接地電位とされ、第２の配線４２はフローティング電位にある。

基本配線パターンＵ５においては、接地電位にある第１の配線４１はオープン不良の検出に、フローティング電位にある第２の配線４２はショート不良の検出に用いられる。すなわち、図９の（Ｂ）に示すように、基本配線パターンＵ５のいずれかの個所で第１の配線４１と第２の配線４２との間が異物Ｘによってショートされたとき、両配線４１、４２は共に接地電位になる結果、電子ビームによるスキャンの結果、基本配線パターンＵ５の像は全領域が明又は暗であるとして表示され、これによってショートの発生を検出することができる。また、図９の（Ｃ）に示すように、第１の配線４１の個所Ｙにオープンが発生したときには、基本配線パターンＵ５が接地電位にある部分とフローティング電位にある部分とに分かれるので、電子ビームによるスキャンの結果、基本配線パターンＵ５の像は、接地電位にある部分とフローティング電位にある部分とに対応して明暗に分かれ、オープンの発生を検出することができる。この第４の実施の形態においては、正常時の基本配線パターンＵ５の像と比べて不良時での明暗に分かれた像が大きく相違するので、ショート及びオープンを容易に検出することができる。

なお、図９の（Ａ）においては、第２の配線４２の一対の櫛歯状導体の間に、第１の配線４１の一対の櫛歯状導体が入る構造になっているが、第２の配線４２の一対の櫛歯状導体の間に、第１の配線４１の複数対の櫛歯状導体が入る構造としてもよい。

ところで、図９の実施の形態では、基本配線パターンＵ５の全ての配線のうち、第１の配線４１における櫛歯状導体どうし、例えば櫛歯状導体４１_１、４１_２が対向する構造になっている。このため、この対向した櫛歯状導体間にショートが発生しても、それを検出することができないので、ショートの発生を検出するという観点からはスペース効率が悪い。

この欠点を改善したのが図１０に示す第５の実施の形態であり、ショートを検出する効率を最大限に大きくしたことを特徴とする。図１０において、基本配線パターンＵ６はオープン・ショート検出兼用で、基本配線パターンＵ６は、ジグザグ状の第１の配線５１と、この第１の配線に対して入れ子状に配置されたＥの字状の第２の配線５２と、第１の配線５１の対向する櫛歯状導体の間に入る櫛歯状導体を有する第３の配線５３とからなる。これにより、図示のように、第１の配線５１の対向する一対の櫛歯状導体の間に第２の配線又は第３の配線の櫛歯状導体が介在する。このため、基本配線パターンＵ５に比べて、基本配線パターンＵ６はショート検出の効率が高い。

なお、図７、図８の（Ａ）及び（Ｂ）、図９の（Ａ）並びに図１０に示す実施の形態においても、基本配線パターンを検査するのに使用する検査装置に必要なピクセル・サイズは、図５及び図６において説明したのと同様に、配線ピッチを最小値とし、検査のためのスキャン方向に沿った基本配線パターンのサイズを最大値とすることができる。

図１１は、本発明に係る半導体装置の第６の実施の形態における基本配線パターンを概略的に示す図で、図２１に示す従来例を改良した基本配線パターンを示している。この実施の形態における基本配線パターンＵ７は配線ショートを検出するためのもので、複数の平行な櫛歯状導体を有する櫛状の第１の配線６１を備える。それぞれの櫛歯状導体の一端はコンタクト１５を介して下層のアクティブ領域１６に接続され、第１の配線６１は接地電位にある。更に、基本配線パターンＵ７は、第１の配線６１の櫛歯状導体に対して交互に配置された直線上の導体のうち、隣り合う一対の導体の端部間を導体で接続した複数のコの字状の導体からなる第２の配線６２を備えている。第２の配線６２の複数のコの字状の導体は全てフローティング電位にある。

図２１に示す従来例においては、フローティング電位にある導体はいずれも単一の線状であったが、図１１に示すように、フローティング電位にある導体を一対ずつ接続した構造とすることにより、ショートが発生した際に電位コントラストが変化する領域が大きくなり、ショートの検出が容易になる。これを図１２に示す例で説明する。図１２は、ショート不良検出をより短い時間で行うための電子ビームＥＢのスキャン方向と、ショートが発生した場合の電位コントラストの変化を示している。いま、第１の配線６１のうちの一つの櫛歯状導体６１_３とその櫛歯状導体を間に挟むコの字状の導体６２_２との間が異物Ｘによってショートされたとする。そうすると、第２の配線６２のうち、導体６２_１、６２_３はフローティング電位を維持するのに対し、導体６２_２は接地電位となる。そこで、電子ビームＥＢによって基本配線パターンＵ７の片側を櫛歯状導体に垂直な方向にスキャンすると、導体６２_１、６２_３と導体６２_２との電位の相違に起因する電位コントラストの差が、図２１に示す従来例よりも広い領域で確認することができる。

つまり、電位コントラスト変化の観点で見ると、図２１の従来の構造の場合、ショートが発生した（フローティング電位の）導体のみの明暗が変化するだけであったが、図１１に示す基本配線パターンＵ７を用いることにより、ショートの発生時に明暗の変化する導体の本数が増え、その結果、より大きい面積で電位コントラスト信号の変化が得られるので、検出感度と検出スピードの向上が可能となる。また、基本配線パターンＵ７の各導体を十分に長くした場合には、第２の配線６２の平行な導体間を接続する部分だけをスキャンしても、ショートの発生した導体を特定することができる。

なお、この実施の形態では、フローティング電位にある導体のうち、隣り合う２本ずつを接続してコの字状にしたが、隣接する３本又は４本の導体どおしを接続して櫛状にしてもよい。こうすると、より大きな電位コントラスト信号、すなわち大きな明暗の変化が得られるので、より大きなピクセル・サイズで検査が可能になり、検査時間を短縮することができる。

図１３は、本発明に係る半導体装置の第７の実施の形態における基本配線パターンを概略的に示す図で、基本配線パターンＵ８はショート・オープン検出兼用である。基本配線パターンＵ８は、接地電位とされた第１の配線７１とフローティング電位にある第２の配線７２と、同じくフローティング電位にある第３の配線７３とを組み合わせた構造を有する。第１の配線７１はジグザグ状に形成されていて、その一端はコンタクト１５を介して下層のアクティブ領域１６に接続される。第２の配線７２は、第１の配線７１の対向する導体部分の間に一方の方向に（図１３においては右から左へ）延びる一対の導体を有する複数のコの字状の配線７２_１、７２_２からなる。同様に、第３の配線７３は、第１の配線７１の対向する導体部分の間に一方の方向とは逆の方向に（図１３においては左から右へ）延びる一対の導体を有する複数のコの字状の配線７３_１、７３_２からなる。

そこで、図１４に示すように、接地電位にある第１の配線７１とフローティング電位にある第３の配線７３との間が異物Ｘによってショートされたとすると、第２の配線７２及び第３の配線７３のうちの配線７３_１はフローティング電位を維持するが、第３の配線７３のうちの配線７３_２は接地電位となる。この結果、電子ビームＥＢによって基本配線パターンＵ８の片側をスキャンすると、図１４に示すように、接地電位にある配線の増加に起因して、正常時の電位コントラストとは異なる電位コントラストが得られ、大きな明暗の変化となって現れる。

また、図１５に示すように、第１の配線７１の途中の個所Ｙがオープンになったとすると、オープンの発生した個所Ｙの一方の側の配線はフローティング電位になるため、電子ビームＥＢによりスキャンすると、第１の配線７１から、正常時とは異なり且つ大きな電位コントラスト信号が得られるので、オープンの発生が容易に検出できる。

なお、図１１及び図１３に示した実施の形態における基本配線パターンＵ７、Ｕ８を検査する際に使用する検査装置の最小空間分解能は配線ピッチ、すなわち、導体幅と導体間の距離との和である。また、最大空間分解能は、基本配線パターンの大きさに依存して、電子ビームＥＢのスキャン方向における基本配線パターンのサイズと同程度でも、電子ビームＥＢのスキャン方向に現れる同一パターンのサイズと同程度でもよい。

図１６の（Ａ）は、本発明に係る半導体装置の第８の実施の形態における基本配線パターンを概略的に示す図で、基本配線パターンＵ９は図８の（Ａ）に示すコの字状の基本配線パターンに類似する。基本配線パターンＵ９は、基板（図示せず）の第１層に形成された複数の導体８１_１〜８１_５と、基板の第２層に形成された導体８２_１〜８２_４と、これら導体間を接続する複数のビア８３_１〜８３_８とを備える。

更に基本配線パターンＵ９の構造を詳述すると、複数の導体８１_１〜８１_５はコの字を形成するように所定の間隔をあけて第１層に配置され、隣り合う導体８１_１、８１_２の隣接する端部はそれぞれビア８３_１、８３_２を介して第２層の導体８２_１に接続される。以下同様に、第１層の導体８１_２〜８１_５の隣接する端部はビア８３_３〜８３_８を介して、第２層の対応の導体８２_２〜８２_４に接続される。一端の導体８２_５はコンタクト１５を介して第２層のアクティブ領域１６に接続される。つまり、基本配線パターンＵ９は第１層の隣り合う導体がビアを介して第２層の１つの導体と接続されたビアチェーン構造を所定数だけ連結した構造である。

そこで、図１６の（Ｂ）に示すように、基本配線パターンＵ９において、一部のビア、例えばビア８３_６に導通不良が発生した場合、第１層の導体８１_４、８１_５と第２層の導体８２_４は接地電位を維持するが、残りの導体８１_１〜８１_３、８２_１〜８２_３はフローティング電位となる。このため、不導通となったビアを境として電位コントラストが変化するので、不導通のビアを検出することができる。

なお、図１６に示す構造の基本配線パターンＵ９を検査するのに使用される検査装置の最小ピクセル・サイズは図５と同様に配線ピッチであり、最大ピクセル・サイズは図６と同様に基本配線パターンＵ９のサイズと同程度とすることができる。

基本配線パターンＵ９のビアチェーンの長さや数を増すことにより、多数のビアチェーン構造をジグザグ状に配列した更に大きな基本配線パターンを作ることができる。図１７は、その一例として基本配線パターンＵ１０を示している。更に、図１８に示すように、図１７に示す基本配線パターンＵ１０を更に大型化した基本配線パターンＵ１１を作ることもできる。

図１８に示す基本配線パターンＵ１１の場合、いわゆるアレイ検査を行うと、オープン状態のビアの前後で電位コントラストが反転するが、どちらが正常で、どちらが不良なのかの判定が難しい。しかしながら、電子ビームＥＢによるスキャンを、コンタクト１５により基板のアクティブ領域１６と接続された導体を含む行から（図１８においては下から上へ）行うと、不良のビアは必ず当該行又はその他の行の導体で（時間的には後から）検出されるので、どちら側が不良か特定できる。ただし、アクティブ領域１６と接続された導体を含む行に不良のビアがある場合には、最下段の電位コントラスト信号が短くなり、検出上不都合が生じる場合がある。

図１９は、本発明に係る半導体装置の第９の実施の形態における基本配線パターンを概略的に示す図であり、上述の、最下段に不良のビアがある場合の不都合を解消するために提案されたものである。この実施の形態の基本配線パターンＵ１２は、図１８に示す基本配線パターンＵ１１における、アクティブ領域１６と接続された導体を含む行に隣接して、この行と同様のビアチェーン構造を持つレファレンス行を設けたものである。レファランス行の両端に位置する第１層の導体９１、９２の両端部は、それぞれコンタクト９３、９４を介してアクティブ領域９５、９６に接続されて接地電位とされる。したがって、レファレンス行の両端の導体９１、９２の間のいずれかのビアが不導通になっても、その行の全ての導体は接地電位に保たれているため、電位コントラストは変化せず、検出上の不都合は生じない。

図２０は、図１９に示す第９の実施の形態と同様の効果を狙った基本配線パターンＵ１３を示している。図２０に示す基本配線パターンは図１９の基本配線パターンＵ１２のレファレンス行に隣接して、第２のレファレンス行を設けたもので、第２のレファレンス行においても、両端の導体１０１、１０２はそれぞれコンタクト１０３、１０４を介してアクティブ領域１０５、１０６に接続されて接地される。この構造にすると、図１９に示した基本配線パターンＵ１２と同様に、第２のレファレンス行のいずれかのビアで導通不良が発生しても、その行の全ての導体は接地電位にあるため、電位コントラストは変化しない。即ち、ビアの導通不良の有無に関わらず、安定したレファレンスとして機能する。

なお、レファレンス行は１つ又は２つに限られるものではなく、３つ以上であってもよい。レファレンス行の行数を、基本配線パターンＵ１２、Ｕ１３のレファレンス行を含む全体の行数が検査に使用するピクセル・サイズのｎ倍（ここで、ｎは正の整数）になるように設定することが望ましい。

なお、図１７〜図２０に示す基本配線パターンＵ１０〜Ｕ１３においてビア不導通の有無を確認するために使用される検査装置の最小ピクセル・サイズは配線ピッチであるが、基本配線パターンの大きさに応じて、基本配線パターンＵ１０〜Ｕ１３全体をスキャンしてもよいし、また、スキャン時間を短縮するために、基本配線パターンＵ１０〜Ｕ１３の片側だけをスキャンしてもよい。即ち、検査装置の最大ピクセル・サイズは、電子ビームＥＢのスキャン方向における基本配線パターンのサイズと同程度であっても、電子ビームＥＢのスキャン方向に現れる基本配線パターンの同一パターンのサイズと同程度であっってもよい。もし、一部に不導通のビアがあれば、そのビアを境として一方の側に電位の変化が生じ、正常時の電位コントラストとは異なる電位コントラストが現れる。

以上、本発明に係る半導体装置の実施の形態について詳述したが、本発明はこうした実施の形態に限定されるものではない。当業者であれば理解するように、種々の変形や修正が可能である。例えば、図７、図８の（Ａ）、図９の（Ａ）、図１０、図１１及び図１３に示す基本配線パターンを図３及び図４に示すように、ｍ行ｎ列に配列してもよい。

以上、本発明に係る半導体装置の実施の形態に関する説明から理解されるように、本発明においては、特別に工夫された形状の基本配線パターンを半導体装置に設けるようにしたので、基本配線パターンに発生する配線間のショートや配線のオープンという不良並びにビアの導通不良を効率的に検出できるようになり、不良対策の効率化、ウェーハ歩留りの向上に寄与することができる。

本発明に係る半導体装置の第１の実施の形態における基本配線パターンを概略的に示す図である。 （Ａ）及び（Ｂ）は、第１の実施の形態の動作を説明するための図である。 図１の基本配線パターンを上下左右に配置した図である。 図１の基本配線パターンを上下左右に配置した図である。 図１の基本配線パターンを検出するための検出分解能を説明するための図である。 図１の基本配線パターンを検出するための検出分解能を説明するための図である。 本発明に係る半導体装置の第２の実施の形態における基本配線パターンを概略的に示す図である。 （Ａ）及び（Ｂ）は、本発明に係る半導体装置の第３の実施の形態における基本配線パターンを概略的に示す図であり、（Ｃ）は配線オープン不良発生時の動作を説明するための図である。 （Ａ）は、本発明に係る半導体装置の第４の実施の形態における基本配線パターンを概略的に示す図であり、（Ｂ）及び（Ｃ）は配線ショートとオープン不良が発生したときの動作を説明するための図である。 本発明に係る半導体装置の第５の実施の形態における基本配線パターンを概略的に示す図である。 本発明に係る半導体装置の第６の実施の形態における基本配線パターンを概略的に示す図である。 図１１に示す第６の実施の形態の動作を説明するための図である。 本発明に係る半導体装置の第７の実施の形態における基本配線パターンを概略的に示す図である。 図１３に示す第７の実施の形態におけるショート発生時の動作を説明するための図である。 図１３に示す第７の実施の形態におけるオープン発生時の動作を説明するための図である。 （Ａ）は、本発明に係る半導体装置の第８の実施の形態における基本配線パターンを概略的に示す図であり、（Ｂ）はビアオープンが発生したときの動作を説明するための図である。 図１６に示す第８の実施の形態の一つの変形例を示す図である。 図１６に示す第８の実施の形態の他の変形例を示す図である。 本発明に係る半導体装置の第９の実施の形態における基本配線パターンを概略的に示す図である。 図１９に示す第９の実施の形態の一つの変形例を示す図である。 従来の半導体装置における配線パターンを示す図である。

符号の説明

Ｕ１〜Ｕ１３：基本配線パターン、
１１、２１、４１、５１、６１、７１：第１の配線、
１２、２２、４２、５２、６２、７２：第２の配線、
１１_２、１１_３、１２_２、１２_２：櫛歯状導体、
５３、７３：第３の配線
１５：コンタクト、 １６：アクティブ領域、 １９：ピクセル・サイズ、
３１：コの字状の配線、 ３２：ジグザグ状の配線、
８１_１〜８１_５：導体、 ８２_１〜８２_４：導体、 ８３_１〜８３_８：ビア、
９１、９２、１０１、１０２：第１層の配線： ９３、９４、１０３、１０４：コンタクト、 ９５、９６、１０５、１０６：アクティブ領域、

Claims (16)

1. 平行な一対の櫛歯状導体を有するコの字状の第１の配線と、
   前記第１の配線に対して入れ子状に配置され且つ平行な一対の櫛歯状導体を有するコの字状の第２の配線と、
   を有する基本配線パターンを具備することを特徴とし、前記第１の配線と前記第２の配線とを電気的に異なる電位として配線間のショートの検出を可能とした半導体装置。
2. 平行な櫛歯状導体を有するコの字状の第１の配線と、
   前記平行な櫛歯状導体の間に配置された直線状の第２の配線と、
   を有する基本配線パターンを具備することを特徴とし、前記第１の配線と前記第２の配線とを電気的に異なる電位として配線間のショートの検出を可能とした半導体装置。
3. 平行な複数の櫛歯状導体を有する櫛状の第１の配線と、
   平行な複数の櫛歯状導体を有し、前記第１の配線に対して入れ子状に配置された第２の配線と、
   を有する基本配線パターンを具備することを特徴とし、前記第１の配線と前記第２の配線とを電気的に異なる電位として配線間のショートの検出を可能とした半導体装置。
4. 前記第１の配線を電気的に接地電位にし、前記第２の配線をフローティング電位としたことを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１つに記載の半導体装置。
5. 平行な櫛歯状導体を有するコの字状の配線を有する基本配線パターンを具備し、一方の前記櫛歯状導体の端部に所定の電位を与えることを特徴とし、配線オープンを検出可能とした半導体装置。
6. ジグザグ状の配線を有する基本配線パターンを具備することを特徴とし、該配線を所定の電位に設定して配線オープンを検出可能とした半導体装置。
7. 複数の平行な導体を有するジグザグ状の第１の配線と、
   前記第１の配線に対して入れ子状に配置された櫛状の第２の配線であって、前記第１の配線の対向する導体の間に、前記第２の配線の櫛歯状導体を位置させてなる第２の配線と、
   を有する基本配線パターンを具備することを特徴とし、前記第１の配線と前記第２の配線とを電気的に異なる電位として配線間のショートと配線オープンとを検出可能とした半導体装置。
8. 平行な複数の櫛歯状導体を有する櫛状の第１の配線と、
   複数の平行な導体を有するジグザグ状の第２の配線であって、前記第１の配線の対向する櫛歯状導体の間に、少なくとも一対の前記導体を位置させてなる第２の配線と、
   前記第１の配線の櫛歯状導体とは逆の方向に延び且つ前記第２の配線の対向する導体の間に位置する平行なる複数の櫛歯状導体を有する櫛状の第３の配線と、
   を有する基本配線パターンを具備することを特徴とし、前記第２の配線を所定の電位とし、前記第１の配線と前記第３の配線とを前記所定の電位とは異なる電位として配線間のショートと配線オープンとを検出可能とした半導体装置。
9. 平行な複数の櫛歯状導体を有する櫛状の第１の配線と、
   前記櫛歯状導体に対して交互に配置された複数の直線状の導体の隣り合う少なくとも２本の導体の間を接続した第２の配線と、
   を有する基本配線パターンを具備することを特徴とし、前記第１の配線を所定の電位とし、前記第２の配線を前記所定の電位とは異なる電位として配線間のショートを検出可能とした半導体装置。
10. 平行な複数の導体を有するジグザグの第１の配線と、
    複数のコの字状の導体を備える第２の配線であって、それぞれの前記コの字状の導体が、前記第１の配線の一対の対向する前記導体を、前記第１の配線の長さ方向に関して両側から挟むよう配置されてなる第２の配線と、
    を有する基本配線パターンを具備することを特徴とし、前記第１の配線を所定の電位とし、前記第２の配線を前記所定の電位とは異なる電位として配線間のショートと配線オープンとを検出可能とした半導体装置。
11. 第１の層に形成された２つの隣り合う導体の対向する端部間が、コンタクト及び第２層に形成された導体を介して相互接続される構造のビアチェーンを１個以上有する基本配線パターンを具備することを特徴とし、該ビアチェーンを所定の電位としてビアの導通不良を検出可能とした半導体装置。
12. 前記ビアチェーンをジグザグ状の線を形成するよう配置した基本配線パターンを備えることを特徴とする、請求項１１に記載の半導体装置。
13. 複数個の前記ビアチェーンが直線上に配列されてなり、所定の電位に保持された少なくとも１つのレファレンス行を、前記配線パターンに隣接して設けたことを特徴とする、請求項１２に記載の半導体装置。
14. 前記基本配線パターンがｎ行ｍ列に配置された配線パターンを有することを特徴とする、請求項１〜１３のいずれか１つに記載の半導体装置。
15. 請求項１〜１４のいずれか一つに記載の半導体装置を検査する際に使用する検査装置の最少ピクセル・サイズを配線ピッチとすることを特徴とする、半導体装置の検査方法。
16. 請求項１〜１４のいずれか一つに記載の半導体装置を検査する際に使用する検査装置の最大ピクセル・サイズを、検査のための電子ビームのスキャン方向における基本配線パターンのサイズ又は該スキャン方向において基本配線パターンに現れる同一パターンのサイズとすることを特徴とする、半導体装置の検査方法。

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