JP2008299924A - Semiconductor device and inspection method thereof - Google Patents

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JP2008299924A JP2007143042A JP2007143042A JP2008299924A JP 2008299924 A JP2008299924 A JP 2008299924A JP 2007143042 A JP2007143042 A JP 2007143042A JP 2007143042 A JP2007143042 A JP 2007143042A JP 2008299924 A JP2008299924 A JP 2008299924A
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Tomohiro Takamatsu
知広 高松
Kazuaki Takai
一章 高井
Kenichi Inoue
憲一 井上
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a structure of a semiconductor device and inspection method thereof, for efficiently detecting a failure of the semiconductor device by a measurement and management of various kinds of characteristic values of the semiconductor device. <P>SOLUTION: The semiconductor device is provided with: a plurality of capacitors 40 which are arranged in a matrix form in an array area of a semiconductor substrate and have lower electrodes 34, dielectric films 36 and upper electrodes 38 respectively; wirings 76 connected to the lower electrodes 34 of a part of capacitors among the plurality of capacitors 40, which is formed on a part of areas in the array area; wirings 72a connected to the upper electrodes 38 of a part of capacitors; an electrode 78 for measurement electrically connected to the lower electrodes 34 of a part of capacitors through the wirings 76; and an electrode 74a for measurement electrically connected to the upper electrodes 38 of a part of capacitors through the wirings 72a. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、半導体装置及びその検査方法に係り、特に、容量素子を有する半導体装置及びその製造方法に関する。   The present invention relates to a semiconductor device and an inspection method thereof, and more particularly, to a semiconductor device having a capacitive element and a manufacturing method thereof.

コンピュータの主記憶装置には、ダイナミックランダムアクセスメモリ(DRAM)及びスタティックランダムアクセスメモリ(SRAM)等の揮発性メモリが使用されている。揮発性メモリは、電源が供給されている期間のみデータを保持することができ、電源の供給が停止されると記憶されているデータは消失してしまう。   A volatile memory such as a dynamic random access memory (DRAM) and a static random access memory (SRAM) is used for a main storage device of a computer. The volatile memory can hold data only during a period when power is supplied, and the stored data is lost when the supply of power is stopped.

これに対して、自由に書換えが可能で、かつ、電源の供給を停止してもデータが消失しない不揮発性メモリとして、強誘電体膜を用いた強誘電体ランダムアクセスメモリ(以下、「FeRAM」という。)が知られている。FeRAMは、不揮発性メモリであることに加えて、電力消費量が少なく、高集積化が可能であるという長所を有する。   On the other hand, a ferroelectric random access memory (hereinafter referred to as “FeRAM”) using a ferroelectric film as a nonvolatile memory that can be freely rewritten and does not lose data even when power supply is stopped. Is known). In addition to being a non-volatile memory, FeRAM has the advantages of low power consumption and high integration.

FeRAMは、既存の半導体装置の製造プロセスに、自発分極を有する強誘電体キャパシタを形成するプロセスを組み入れることによって製造される。このため、FeRAMの信頼性を保証するにあたっては、通常の半導体プロセスでの保証内容に加えて、FeRAM特有の項目を保証する必要がある。FeRAM特有の保証項目としては、抜き取りサンプルでの高温放置試験、全ウェーハでのFeRAMの特性試験及びFeRAMの機能試験が挙げられる。   The FeRAM is manufactured by incorporating a process for forming a ferroelectric capacitor having spontaneous polarization into an existing semiconductor device manufacturing process. For this reason, in order to guarantee the reliability of the FeRAM, it is necessary to guarantee items unique to the FeRAM in addition to the guarantee contents in the normal semiconductor process. As guarantee items peculiar to FeRAM, there are a high temperature storage test on a sample sample, a FeRAM characteristic test on all wafers, and a FeRAM function test.

FeRAMの製造過程で行われるウェーハ状態での試験測定としては、FeRAM特有の特性値、例えば、強誘電体キャパシタの反転分極量(QSW)等の測定を行う特性試験や、FeRAMの動作や信頼性、書き込み及び読み出し動作やデータ保持特性等の測定を行う機能試験が行われていた。
特開2001−085634号公報
As test measurement in the wafer state performed in the manufacturing process of FeRAM, characteristic test for measuring characteristic values unique to FeRAM, for example, the amount of inversion polarization (Q SW ) of a ferroelectric capacitor, and the operation and reliability of FeRAM. Test has been performed to measure performance, write and read operations, data retention characteristics, and the like.
JP 2001-085634 A

FeRAMの試験測定では、各種特性値の測定管理(特性試験)では異常がみられないが、その後に行う機能試験で異常が発見されることがある。近年、半導体メーカでは各種特性値の測定管理のみを行い、顧客において機能試験以降を行う商談が増えてきている。このため、特性試験によって半導体装置の異常を十分に検知することができず、顧客における機能試験等において異常が頻発することがあった。   In the test measurement of FeRAM, no abnormality is observed in the measurement management (characteristic test) of various characteristic values, but an abnormality may be found in a functional test performed thereafter. In recent years, semiconductor manufacturers have increased the number of business negotiations in which only functional management of various characteristic values is performed and functional tests are performed by customers. For this reason, the abnormality of the semiconductor device cannot be sufficiently detected by the characteristic test, and the abnormality often occurs in the function test or the like in the customer.

本発明の目的は、半導体装置の各種特性値の測定管理によって半導体装置の異常を効率よく検知しうる半導体装置の構造及び検査方法を提供することにある。   An object of the present invention is to provide a structure of a semiconductor device and an inspection method capable of efficiently detecting an abnormality of the semiconductor device by measuring and managing various characteristic values of the semiconductor device.

本発明の一観点によれば、半導体基板のアレイ領域内にマトリクス状に配置され、下部電極と、前記下部電極上に形成された誘電体膜と、前記誘電体膜上に形成された上部電極とをそれぞれ有する複数のキャパシタと、前記複数のキャパシタのうち、前記アレイ領域内の一部の領域に形成された一部のキャパシタの前記下部電極に接続された第1の配線と、前記一部のキャパシタの前記上部電極に接続された第2の配線と、前記第1の配線を介して前記一部のキャパシタの前記下部電極に電気的に接続された第1の測定用電極と、前記第2の配線を介して前記一部のキャパシタの前記上部電極に電気的に接続された第2の測定用電極とを有する半導体装置が提供される。   According to one aspect of the present invention, a lower electrode, a dielectric film formed on the lower electrode, and an upper electrode formed on the dielectric film are arranged in a matrix in an array region of a semiconductor substrate. Each of the plurality of capacitors, a first wiring connected to the lower electrode of a part of the capacitors formed in a part of the array region, and the part A second wiring connected to the upper electrode of the capacitor, a first measurement electrode electrically connected to the lower electrode of the partial capacitor via the first wiring, There is provided a semiconductor device having a second measuring electrode electrically connected to the upper electrode of the partial capacitor through two wirings.

また、本発明の他の観点によれば、半導体基板のアレイ領域内にマトリクス状に配置され、下部電極と、前記下部電極上に形成された誘電体膜と、前記誘電体膜上に形成された上部電極とをそれぞれ有する複数のキャパシタと、前記複数のキャパシタのうち、前記アレイ領域内の一部の領域に形成された一部のキャパシタの前記下部電極に接続された第1の配線と、前記一部のキャパシタの前記上部電極に接続された第2の配線と、前記第1の配線を介して前記一部のキャパシタの前記下部電極に電気的に接続された第1の測定用電極と、前記第2の配線を介して前記一部のキャパシタの前記上部電極に電気的に接続された第2の測定用電極とを有する半導体装置の検査方法であって、前記第1の測定用電極と前記第2の測定用電極との間に所定の測定用電圧を印加することにより、前記一部のキャパシタの特性値を測定する半導体装置の検査方法が提供される。   According to another aspect of the present invention, a lower electrode, a dielectric film formed on the lower electrode, and a dielectric film formed on the dielectric film are arranged in a matrix in the array region of the semiconductor substrate. A plurality of capacitors each having an upper electrode, and a first wiring connected to the lower electrode of a part of the plurality of capacitors formed in a part of the array region; A second wiring connected to the upper electrode of the partial capacitor; a first measurement electrode electrically connected to the lower electrode of the partial capacitor via the first wiring; And a second measuring electrode electrically connected to the upper electrode of the partial capacitor through the second wiring, wherein the first measuring electrode And the second measuring electrode By applying a constant measuring voltage, a method of inspecting a semiconductor device for measuring the characteristic value of the portion of the capacitor is provided.

本発明によれば、半導体装置の特性試験において、測定用素子が形成されたアレイ領域の特定の場所における特性値を測定するので、アレイ領域の特定の場所に依存する半導体装置の異常を効率よく検知することができる。これにより、特性試験の段階で半導体装置の異常を検知する感度が向上し、特性試験の結果から機能試験の結果を占うことが可能となる。また、機能試験前に出荷する場合にも、顧客による機能試験等において異常が頻発することを抑制することができる。また、特性試験の結果を迅速に製造工程にフィードバックすることができ、半導体装置の品質向上を図ることができる。   According to the present invention, in the characteristic test of the semiconductor device, the characteristic value at a specific location in the array region where the measurement element is formed is measured, so that the abnormality of the semiconductor device depending on the specific location in the array region can be efficiently performed. Can be detected. Thereby, the sensitivity for detecting an abnormality of the semiconductor device at the stage of the characteristic test is improved, and the result of the functional test can be forgotten from the result of the characteristic test. Further, even when shipping before a function test, it is possible to suppress frequent occurrences of abnormalities in a function test or the like by a customer. In addition, the result of the characteristic test can be quickly fed back to the manufacturing process, and the quality of the semiconductor device can be improved.

本発明の一実施形態による半導体装置及びその検査方法について図1乃至図11を用いて説明する。   A semiconductor device and an inspection method thereof according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.

図1はFeRAMの構造を示す概略断面図、図2は本実施形態による検査方法を示すフローチャート、図3は一般的な半導体装置における測定用素子の構造を示す平面図、図4は一般的な半導体装置における測定用素子の構造を示す概略断面図、図5は図3及び図4の測定用素子を用いて測定した特性試験の結果を示す図、図6は図5の測定を行ったウェーハについて機能試験を行った結果を示す図、図7は機能試験により不良と判定されたチップのフェイルビットマップを示す図、図8は本実施形態による半導体装置における測定用素子の構造を示す平面図、図9は本実施形態による半導体装置における測定用素子の構造を示す概略断面図、図10及び図11は図8及び図9の測定用素子を用いて測定した特性試験の結果を示す図である。   FIG. 1 is a schematic sectional view showing the structure of FeRAM, FIG. 2 is a flowchart showing the inspection method according to the present embodiment, FIG. 3 is a plan view showing the structure of a measuring element in a general semiconductor device, and FIG. FIG. 5 is a schematic cross-sectional view showing the structure of a measuring element in a semiconductor device, FIG. 5 is a diagram showing a result of a characteristic test measured using the measuring element of FIGS. 3 and 4, and FIG. 6 is a wafer on which the measurement of FIG. FIG. 7 is a diagram showing a fail bit map of a chip determined to be defective by the functional test, and FIG. 8 is a plan view showing the structure of the measuring element in the semiconductor device according to the present embodiment. FIG. 9 is a schematic cross-sectional view showing the structure of the measuring element in the semiconductor device according to the present embodiment. FIGS. 10 and 11 are diagrams showing the results of characteristic tests measured using the measuring element of FIGS. is there.

はじめに、FeRAMの基本構造について図1を用いて説明する。   First, the basic structure of FeRAM will be described with reference to FIG.

シリコン基板10上には、活性領域を画定する素子分離領域12が形成されている。活性領域のシリコン基板10内には、ウェル14が形成されている。活性領域の表面には、ゲート電極16及びソース/ドレイン領域18,20を有するMISトランジスタ22が形成されている。   An element isolation region 12 that defines an active region is formed on the silicon substrate 10. A well 14 is formed in the silicon substrate 10 in the active region. A MIS transistor 22 having a gate electrode 16 and source / drain regions 18 and 20 is formed on the surface of the active region.

MISトランジスタ22が形成されたシリコン基板10上には、層間絶縁膜24が形成されている。層間絶縁膜24には、タングステン等よりなりソース/ドレイン領域18,20に接続されたコンタクトプラグ26,28が埋め込まれている。   An interlayer insulating film 24 is formed on the silicon substrate 10 on which the MIS transistor 22 is formed. Contact plugs 26 and 28 made of tungsten or the like and connected to the source / drain regions 18 and 20 are buried in the interlayer insulating film 24.

コンタクトプラグ26,28が埋め込まれた層間絶縁膜24上には、コンタクトプラグ26,28の酸化を防止する酸化防止膜30と、アルミナ等よりなる密着層32とが形成されている。密着層32上には、プラチナ等よりなる下部電極34と、下部電極34上に形成されたPZT等の強誘電体材料よりなる強誘電体膜36と、強誘電体膜36上に形成された酸化イリジウム等よりなる上部電極38とを有する強誘電体キャパシタ40が形成されている。強誘電体キャパシタ40上には、保護膜42が形成されている。   On the interlayer insulating film 24 in which the contact plugs 26 and 28 are embedded, an antioxidant film 30 for preventing the contact plugs 26 and 28 from being oxidized and an adhesion layer 32 made of alumina or the like are formed. On the adhesion layer 32, a lower electrode 34 made of platinum or the like, a ferroelectric film 36 made of a ferroelectric material such as PZT formed on the lower electrode 34, and a ferroelectric film 36 are formed. A ferroelectric capacitor 40 having an upper electrode 38 made of iridium oxide or the like is formed. A protective film 42 is formed on the ferroelectric capacitor 40.

強誘電体キャパシタ40上には、層間絶縁膜44が形成されている。層間絶縁膜44には、タングステン等よりなりコンタクトプラグ26,28に接続されたコンタクトプラグ46,48と、タングステン等よりなり下部電極34に接続されたコンタクトプラグ50と、タングステン等よりなり上部電極38に接続されたコンタクトプラグ52とが埋め込まれている。   On the ferroelectric capacitor 40, an interlayer insulating film 44 is formed. The interlayer insulating film 44 includes contact plugs 46 and 48 made of tungsten or the like and connected to the contact plugs 26 and 28, a contact plug 50 made of tungsten or the like and connected to the lower electrode 34, and the upper electrode 38 made of tungsten or the like. The contact plug 52 connected to is embedded.

コンタクトプラグ46,48,50,52が埋め込まれた層間絶縁膜44上には、コンタクトプラグ26,46を介してMISトランジスタ22のソース/ドレイン領域18に接続された配線層54と、コンタクトプラグ28,48を介してMISトランジスタ22のソース/ドレイン領域20に、コンタクトプラグ38を介して上部電極38に、それぞれ接続され、ソース/ドレイン領域20と上部電極38とを電気的に接続する配線層56と、コンタクトプラグ34を介して下部電極34に接続された配線層58とが形成されている。   On the interlayer insulating film 44 in which the contact plugs 46, 48, 50, 52 are embedded, a wiring layer 54 connected to the source / drain region 18 of the MIS transistor 22 via the contact plugs 26, 46, and the contact plug 28 48 are connected to the source / drain region 20 of the MIS transistor 22 through the contact plug 38 and the upper electrode 38 through the contact plug 38, respectively, and electrically connect the source / drain region 20 and the upper electrode 38. In addition, a wiring layer 58 connected to the lower electrode 34 through the contact plug 34 is formed.

配線層54,56,58の上層には、図示しない複数の配線層が、図示しない層間絶縁膜を介して積層されている。   On the wiring layers 54, 56, and 58, a plurality of wiring layers (not shown) are laminated via an interlayer insulating film (not shown).

こうして、1つのメモリセルが1つのMISトランジスタ22と1つの強誘電体キャパシタ40により構成されたFeRAMが形成されている。   Thus, an FeRAM in which one memory cell is constituted by one MIS transistor 22 and one ferroelectric capacitor 40 is formed.

次に、半導体装置のウェーハプロセスから出荷までの流れについて、図2を用いて説明する。   Next, the flow from the wafer process to shipment of the semiconductor device will be described with reference to FIG.

半導体装置の製造過程では、半導体ウェーハ上に種々の素子を形成するウェーハプロセス(ステップS11)が完了すると、完成した半導体装置についてウェーハ状態で各種特性値に関する特性試験が行われる(ステップS12)。この特性試験には、MISトランジスタの各種特性値の測定や、コンタクト抵抗の測定等が含まれる。FeRAMを有する半導体装置では、FeRAM特有の特性値、例えば、強誘電体キャパシタの反転分極量(QSW)等の測定が行われる。 In the manufacturing process of the semiconductor device, when the wafer process (step S11) for forming various elements on the semiconductor wafer is completed, the completed semiconductor device is subjected to characteristic tests on various characteristic values in the wafer state (step S12). This characteristic test includes measurement of various characteristic values of the MIS transistor, measurement of contact resistance, and the like. In a semiconductor device having FeRAM, a characteristic value unique to FeRAM, for example, the amount of inversion polarization (Q SW ) of a ferroelectric capacitor is measured.

図3及び図4は、ステップS12において、FeRAMの特性試験を行うための一般的な測定用素子である。図3及び図4の測定用素子は、図1に示すFeRAMの強誘電体キャパシタ40のみをマトリクス状に配置し、並列に接続したものである。   3 and 4 are general measurement elements for performing a FeRAM characteristic test in step S12. 3 and 4 includes only the FeRAM ferroelectric capacitors 40 shown in FIG. 1 arranged in a matrix and connected in parallel.

図3及び図4に示すように、y方向に延在する下部電極34が、x方向に隣接して複数設けられている。各下部電極34上には、複数の上部電極38が強誘電体膜を介して形成されている。図3に示す測定用素子では、複数の上部電極38が、各下部電極34上に、y方向に沿って2列をなすように配置されている。   As shown in FIGS. 3 and 4, a plurality of lower electrodes 34 extending in the y direction are provided adjacent to each other in the x direction. On each lower electrode 34, a plurality of upper electrodes 38 are formed via a ferroelectric film. In the measuring element shown in FIG. 3, a plurality of upper electrodes 38 are arranged on each lower electrode 34 so as to form two rows along the y direction.

このように形成された複数の強誘電体キャパシタ40上には、y方向に延在する複数の配線層60が設けられている。配線層60は、y方向に隣接する強誘電体キャパシタ40上に延在して形成されており、コンタクトプラグ52を介して強誘電体キャパシタ40の上部電極38に接続されている。すなわち、配線層60は、各下部電極34毎に、2本ずつ設けられている。これら複数の配線層60は、一端において配線層62に接続されている。配線層62の一端には、測定用パッド64が設けられている。   A plurality of wiring layers 60 extending in the y direction are provided on the plurality of ferroelectric capacitors 40 thus formed. The wiring layer 60 is formed to extend on the ferroelectric capacitor 40 adjacent in the y direction, and is connected to the upper electrode 38 of the ferroelectric capacitor 40 through the contact plug 52. That is, two wiring layers 60 are provided for each lower electrode 34. The plurality of wiring layers 60 are connected to the wiring layer 62 at one end. A measurement pad 64 is provided at one end of the wiring layer 62.

複数の下部電極34の一端には、コンタクトプラグ50を介してそれぞれ配線層66が接続されている。これら複数の配線層66の一端には、測定用パッド68が設けられている。   A wiring layer 66 is connected to one end of each of the plurality of lower electrodes 34 via a contact plug 50. A measuring pad 68 is provided at one end of the plurality of wiring layers 66.

この測定用素子を用いた分極反転量QSWの測定では、測定用パッド64と測定用パッド68との間に所定の駆動電圧を印加して強誘電体キャパシタの分極方向を反転し、そのときの分極反転量QSWを測定する。 In the measurement of the polarization inversion amount Q SW using the measurement device, reverses the polarization direction of a predetermined intensity by applying a driving voltage dielectric capacitor between the measuring pad 64 and the measurement pad 68, when the The amount of polarization reversal QSW is measured.

次いで、特性試験により得られた特性値が、規格内であるか、規格内であってもトレンドに対して異常傾向は見られないか、の判定を行う。特性値に問題がある場合には、製品の製造履歴や装置状態を調査し、その原因及び影響を判断する。製品への影響が大若しくは不明の場合には、製品の出荷を取り止める。   Next, it is determined whether the characteristic value obtained by the characteristic test is within the standard or whether an abnormal tendency is observed with respect to the trend even if the characteristic value is within the standard. If there is a problem with the characteristic value, the production history and device status of the product are investigated, and the cause and effect are judged. If the impact on the product is significant or unknown, stop shipping the product.

特性値に問題のない場合や、問題があっても製品への影響が小さいと考えられる場合には、次の機能試験(ステップS13)を行う。なお、近年の商談では、後述するように、特性試験の後に製品を出荷することもある。機能試験では、素子の動作や信頼性などの試験が行われる。FeRAMを有する半導体装置では、FeRAMの書き込み及び読み出し動作やデータ保持特性に関する測定が行われる。   When there is no problem in the characteristic value, or when it is considered that the influence on the product is small even if there is a problem, the next function test (step S13) is performed. In recent business talks, as will be described later, products may be shipped after a characteristic test. In the functional test, tests such as element operation and reliability are performed. In a semiconductor device having FeRAM, measurements relating to writing and reading operations and data retention characteristics of FeRAM are performed.

半導体装置の機能試験は、特性試験と同様、ウェーハ状態で行われる。FeRAMの機能試験は、例えば以下の手順により行われる。FeRAMの機能試験は、上述の特性試験とは異なり、個別のFeRAMセルを用いて試験が行われる。   The function test of the semiconductor device is performed in the wafer state as in the characteristic test. The FeRAM functional test is performed, for example, by the following procedure. Unlike the above-described characteristic test, the FeRAM functional test is performed using individual FeRAM cells.

まず、初期機能動作を確認し、良品と不良品とに選別する(ステップS31)。   First, the initial function operation is confirmed and sorted into a non-defective product and a defective product (step S31).

次いで、強誘電体キャパシタにデータを書き込み、150〜250℃の温度でエージング処理を行う(ステップS32)。   Next, data is written into the ferroelectric capacitor, and an aging process is performed at a temperature of 150 to 250 ° C. (step S32).

次いで、ステップS32において書き込んだデータが読み出せるかどうかの試験を行う(ステップS33)。   Next, it is tested whether the data written in step S32 can be read (step S33).

次いで、ステップS33で書き込んだデータとは逆方向のデータを書き込み、書き込んだデータが読み出せるかどうかの試験を行う(ステップS34)。   Next, data is written in the opposite direction to the data written in step S33, and a test is performed to determine whether the written data can be read (step S34).

次いで、再び良品と不良品とに選別する(ステップS35)。   Next, the non-defective product and the defective product are sorted again (step S35).

次いで、ステップS33で書き込んだデータとは逆方向のデータを書き込み、150〜250℃の温度でエージング処理を行う(ステップS36)。   Next, data in a direction opposite to the data written in step S33 is written, and an aging process is performed at a temperature of 150 to 250 ° C. (step S36).

次いで、ステップS36において書き込んだデータが読み出せるかどうかの試験を行う(ステップS37)。   Next, it is tested whether the data written in step S36 can be read (step S37).

次いで、ステップS36で書き込んだデータとは逆方向のデータを書き込み、書き込んだデータが読み出せるかどうかの試験を行う(ステップS38)。   Next, data in the direction opposite to the data written in step S36 is written, and a test is performed to determine whether the written data can be read (step S38).

次いで、再び良品と不良品とに選別する(ステップS39)。   Next, the non-defective product and the defective product are sorted again (step S39).

次いで、機能試験により得られた結果が、規格内であるか、規格内であってもトレンドに対して異常傾向は見られないか、の判定を行う。製品の機能や信頼性に問題がある場合には、製品の製造履歴や装置状態を調査し、その原因及び影響を判断する。製品への影響が大若しくは不明の場合には、製品の出荷を取り止める。   Next, it is determined whether the result obtained by the functional test is within the standard or whether an abnormal tendency is observed with respect to the trend even if the result is within the standard. If there is a problem with the function or reliability of the product, the manufacturing history of the product and the state of the device are investigated, and the cause and effect are judged. If the impact on the product is significant or unknown, stop shipping the product.

次いで、試験後のウェーハを組み立て工場に送付し、良品のチップをウェーハからパッケージ若しくはモジュールに組み込む(ステップS14)。   Next, the tested wafer is sent to an assembly factory, and non-defective chips are assembled from the wafer into a package or module (step S14).

その後、製品の最終試験を行い(ステップS15)、半導体装置の信頼性試験を完了する。   Thereafter, the final test of the product is performed (step S15), and the reliability test of the semiconductor device is completed.

次いで、上記保証試験を経た製品は、顧客に出荷される(ステップS16)。   Next, the product that has undergone the warranty test is shipped to the customer (step S16).

顧客に対して出荷を行うためには、長期信頼性を保証する信頼性試験に合格している必要がある。その内容は、通常の半導体装置の試験項目に加えて、FeRAM特有の試験項目を加える必要がある。その試験が、上述のステップS11〜ステップS19の機能試験である。   In order to ship to customers, it is necessary to pass a reliability test that guarantees long-term reliability. The contents need to add FeRAM-specific test items in addition to the normal semiconductor device test items. The test is a functional test of the above-described steps S11 to S19.

上述の機能試験において、エージング処理の時間と活性化エネルギーからある不良率のもとでのデータ保持が可能な期間を保証することができる。この試験に合格したうえで、製品として出荷が可能であるかどうかを判断する。また、実際に製品を出荷する際には、各種トレンドに対して異常がないかを確認したうえで製品の信頼性を保証し、出荷を行う。   In the functional test described above, it is possible to guarantee a period in which data can be retained under a certain defect rate from the time of aging processing and the activation energy. After passing this test, it is determined whether the product can be shipped. Also, when actually shipping a product, it is checked whether there are any abnormalities with respect to various trends, and the reliability of the product is guaranteed before shipping.

従来は、半導体メーカで設計から製造、試験までを行い、顧客に出荷していたが、近年、顧客で設計及び試験を行い、半導体メーカでは製造のみを行い出荷を行う商談が増えてきている。   Conventionally, a semiconductor manufacturer performs everything from design to manufacturing and testing and then ships to customers. However, in recent years, there has been an increase in negotiations where customers design and test, and semiconductor manufacturers only manufacture and ship.

この場合、図2に示すように、半導体メーカでは半導体装置の各種特性のみを測定し(ステップS12)、ウェーハ状態で出荷することになる(ステップS17)。そして、顧客において、上述の機能試験(ステップS21)、パッケージアッセンブリ(ステップS22)、最終試験(ステップS23)が行われる。   In this case, as shown in FIG. 2, the semiconductor manufacturer measures only various characteristics of the semiconductor device (step S12) and ships in a wafer state (step S17). The customer performs the above-described function test (step S21), package assembly (step S22), and final test (step S23).

このような形態の商談においては、強誘電体キャパシタに関する特性試験のみを行い、その後の機能試験を行わずにウェーハ状態で出荷を行うが、特性値の管理だけでは機能試験の結果を予測できず、顧客における検査で不良が多発することがあった。   In this type of business negotiation, only the characteristic test on the ferroelectric capacitor is performed, and the subsequent functional test is performed in the wafer state, but the result of the functional test cannot be predicted only by managing the characteristic value. In the inspection at the customer, there was a frequent occurrence of defects.

図5は、図3及び図4に示す測定用素子を用いて測定した反転分極量のウェーハ面内分布の一例を示す図である。図中に示す数値は、ウェーハ上の各位置に対応するショット内に形成された測定用素子により測定した反転分極量QSW(μC/cm)である。 FIG. 5 is a view showing an example of the in-wafer distribution of the reversal polarization measured using the measuring element shown in FIGS. 3 and 4. The numerical value shown in the figure is the amount of inversion polarization Q SW (μC / cm 2 ) measured by the measuring element formed in the shot corresponding to each position on the wafer.

図5に示す結果では、ウェーハ上の各ショットにおいて測定した反転分極量QSWの値は、ウェーハ面内においてほぼ均一であり、ばらつきも小さかった。このため、この特性試験では、総てのチップが良品として検査をパスすることになる。 In the results shown in FIG. 5, the value of the inverted polarization Q SW measured in each shot on the wafer is substantially uniform in the wafer plane, the variation was small. For this reason, in this characteristic test, all chips pass the inspection as non-defective products.

図6は、同様のウェーハについて、上述の機能試験(ステップS11〜S19)を行った結果の一例を示す図である。図中、ハッチングを付した領域が、不良セルの存在している場所を示している。   FIG. 6 is a diagram illustrating an example of a result of performing the above-described functional test (steps S11 to S19) on the same wafer. In the figure, hatched areas indicate locations where defective cells exist.

図6に示すように、機能試験の結果ではウェーハ上部のショット(図中、丸で囲った領域)に固まって不良セルが多発しているのに対し、図5に示す特性試験の結果では、反転分極量QSWはウェーハ面内でほぼ均一であり、ウェーハ上部において反転分極量QSWの低下等はみられない。すなわち、この結果は、強誘電体キャパシタの特性試験によって異常がみられなくても、機能試験では異常が検知される可能性があることを示している。 As shown in FIG. 6, in the result of the functional test, defective cells are frequently generated in the shot on the upper part of the wafer (the circled area in the figure), whereas in the result of the characteristic test shown in FIG. The reversal polarization amount Q SW is substantially uniform within the wafer surface, and no decrease in the reversal polarization amount Q SW or the like is observed in the upper portion of the wafer. That is, this result shows that even if no abnormality is observed in the characteristic test of the ferroelectric capacitor, the abnormality may be detected in the functional test.

次に、強誘電体キャパシタの特性試験だけでは異常が検知できなかったことについて、本願発明者等が検討を行った結果について示す。   Next, the results of investigations made by the inventors of the present invention that an abnormality could not be detected only by the characteristic test of the ferroelectric capacitor will be described.

図7は、機能試験において不良となったチップについて、セルアレイ内のどのビットが不良になっているのかをFBM(フェイルビットマップ:Fail Bit Map)で確認した結果である。このFBMは、セルアレイ全体のイメージ図であり、不良となっているビットに対応する部分にプロットが付されており、プロットが付されていない部分は良品のビットである。   FIG. 7 shows the result of confirming which bit in the cell array is defective with respect to a chip that is defective in the functional test by FBM (Fail Bit Map). This FBM is an image diagram of the entire cell array, and a plot is attached to a portion corresponding to a defective bit, and a non-plotted portion is a non-defective bit.

図7の結果から、不良となっているビットは、セルアレイの全体から均一に発生しているのではなく、セルアレイの端部領域のビットが不良になっていることが解った。   From the results of FIG. 7, it was found that the defective bits are not uniformly generated from the entire cell array, but the bits in the end region of the cell array are defective.

特性試験に用いていた従来の測定用素子は、例えば図3及び図4に示すように、トータル面積が例えば2500μmとなるように複数の強誘電体キャパシタが並列に接続されたものである。このため、この構造の測定用素子で得られた反転分極量QSWは、アレイ内の全強誘電体キャパシタの反転分極量QSWの平均値となり、アレイ端部の強誘電体キャパシタの異常は他の正常な強誘電体キャパシタの特性に埋もれてしまい検知することができない。 For example, as shown in FIGS. 3 and 4, the conventional measuring element used for the characteristic test is one in which a plurality of ferroelectric capacitors are connected in parallel so that the total area becomes 2500 μm 2 , for example. For this reason, the inversion polarization quantity Q SW obtained by the measuring element of this structure is the average value of the inversion polarization quantity Q SW of all the ferroelectric capacitors in the array, and the abnormality of the ferroelectric capacitor at the end of the array is It is buried in the characteristics of other normal ferroelectric capacitors and cannot be detected.

このように、特性試験と機能試験とでこのような相違が生じるのは、機能試験では1個1個のキャパシタ特性が測定結果に反映されるのに対し、特性試験では複数個のキャパシタの集合体としての結果が反映されるためである。強誘電体キャパシタにおいては、キャパシタがセルアレイのどこに配置されているかによって強誘電体特性が大きく異なる可能性があるため、セルアレイ上のキャパシタ配置場所ごとに特性値を測定できるように測定用素子を構成することが望ましい。   As described above, the difference between the characteristic test and the functional test occurs because each capacitor characteristic is reflected in the measurement result in the functional test, whereas in the characteristic test, a set of a plurality of capacitors is collected. This is because the result of the body is reflected. In a ferroelectric capacitor, the ferroelectric characteristics may vary greatly depending on where the capacitor is placed in the cell array, so the measurement element is configured so that the characteristic value can be measured for each capacitor placement location on the cell array It is desirable to do.

図8及び図9は、図3及び図4に示す測定用素子では検知できない不良チップを特性試験において検知することができる測定用素子の構造を示す平面図及び概略断面図である。   FIGS. 8 and 9 are a plan view and a schematic cross-sectional view showing the structure of a measuring element that can detect a defective chip that cannot be detected by the measuring element shown in FIGS. 3 and 4 in a characteristic test.

図8及び図9に示す測定用素子の構造は、上層の配線層の接続及び配置を除いては、図3及び図4に示す測定用素子と基本的に同様である。   The structure of the measuring element shown in FIGS. 8 and 9 is basically the same as the measuring element shown in FIGS. 3 and 4 except for the connection and arrangement of the upper wiring layer.

図8及び図9に示すように、半導体基板上のアレイ領域には、y方向に延在する下部電極34が、x方向に隣接して複数設けられている。なお、アレイ領域とは、素子がマトリクス状に形成された領域であり、メモリセルアレイ領域や、測定用の素子(例えば強誘電体キャパシタ)がマトリクス状に形成された領域である。   As shown in FIGS. 8 and 9, a plurality of lower electrodes 34 extending in the y direction are provided adjacent to each other in the x direction in the array region on the semiconductor substrate. The array region is a region in which elements are formed in a matrix, and is a region in which memory cell array regions and measurement elements (for example, ferroelectric capacitors) are formed in a matrix.

各下部電極34上には、複数の上部電極38が強誘電体膜を介して形成されている。図8に示す測定用素子では、複数の上部電極38が、各下部電極34上に、y方向に沿って2列をなすように配置されている。   On each lower electrode 34, a plurality of upper electrodes 38 are formed via a ferroelectric film. In the measurement element shown in FIG. 8, a plurality of upper electrodes 38 are arranged on each lower electrode 34 so as to form two rows along the y direction.

このように形成された複数の強誘電体キャパシタ40上には、x方向に延在する配線層72が設けられている。配線層72には、アレイ領域の端部に位置しx方向に隣接する複数の強誘電体キャパシタ40の上部電極38を共通接続する配線層72aと、アレイ領域の中央部に位置しx方向に隣接する複数の強誘電体キャパシタ40の上部電極38を共通接続する配線層72b,72cとが含まれる。   A wiring layer 72 extending in the x direction is provided on the plurality of ferroelectric capacitors 40 thus formed. The wiring layer 72 includes a wiring layer 72a that is commonly connected to the upper electrodes 38 of the plurality of ferroelectric capacitors 40 that are located at the end of the array region and are adjacent to each other in the x direction. Wiring layers 72b and 72c for commonly connecting upper electrodes 38 of a plurality of adjacent ferroelectric capacitors 40 are included.

配線層72a,72b,72cは、コンタクトプラグ52を介して強誘電体キャパシタ40の上部電極に接続されている。配線層72a,72b,72cの一端には、測定用パッド74a,74b,74cがそれぞれ設けられている。   The wiring layers 72 a, 72 b and 72 c are connected to the upper electrode of the ferroelectric capacitor 40 through the contact plug 52. Measurement pads 74a, 74b, and 74c are provided at one ends of the wiring layers 72a, 72b, and 72c, respectively.

複数の下部電極34の一端には、コンタクトプラグ50を介してそれぞれ配線層76が接続されている。これら複数の配線層76の一端には、測定用パッド78が設けられている。   A wiring layer 76 is connected to one end of each of the plurality of lower electrodes 34 via a contact plug 50. A measuring pad 78 is provided at one end of the plurality of wiring layers 76.

このようにして測定用素子を構成することにより、測定用パッド74aと測定用パッド78との間に構成される2端子素子は、アレイ領域の端部に位置する強誘電体キャパシタの並列接続体となり、測定用パッド74bと測定用パッド78との間又は測定用パッド74cと測定用パッド78との間に構成される2端子素子は、アレイ領域の中央部に位置する強誘電体キャパシタの並列接続体となる。すなわち、測定用パッド74a〜74cを任意に選択することにより、アレイ領域の端部に形成された強誘電体キャパシタの特性試験と、アレイ領域の中央部に形成された強誘電体キャパシタの特性試験とを、個別に行うことができる。   By configuring the measurement element in this manner, the two-terminal element formed between the measurement pad 74a and the measurement pad 78 is a parallel connection body of ferroelectric capacitors located at the end of the array region. Thus, the two-terminal element formed between the measurement pad 74b and the measurement pad 78 or between the measurement pad 74c and the measurement pad 78 is a parallel arrangement of ferroelectric capacitors located in the center of the array region. It becomes a connection body. That is, by arbitrarily selecting the measurement pads 74a to 74c, the characteristic test of the ferroelectric capacitor formed at the end of the array region and the characteristic test of the ferroelectric capacitor formed at the center of the array region Can be performed individually.

図10は、図8及び図9に示す測定用素子において、アレイ領域の中央部の強誘電体キャパシタ(測定用パッド74bと測定用パッド78又は測定用パッド74cと測定用パッド78)を用いて測定した反転分極量QSWのウェーハ面内分布の一例を示す図である。図中に示す数値は、ウェーハ上の各位置に対応するショット内に形成された測定用素子により測定した反転分極量QSW(μC/cm)である。 FIG. 10 shows a measurement element shown in FIGS. 8 and 9 using a ferroelectric capacitor (measurement pad 74b and measurement pad 78 or measurement pad 74c and measurement pad 78) in the center of the array region. It is a figure which shows an example of distribution in the wafer surface of the measured amount of reverse polarization QSW . The numerical value shown in the figure is the amount of inversion polarization Q SW (μC / cm 2 ) measured by the measuring element formed in the shot corresponding to each position on the wafer.

図10に示す結果では、ウェーハ上の各ショットにおいて測定した反転分極量QSWの値は、ウェーハ面内においてほぼ均一であり、ばらつきも小さかった。このため、この特性試験では、総てのチップが良品として検査をパスすることになる。 In the results shown in FIG. 10, the value of the inverted polarization Q SW measured in each shot on the wafer is substantially uniform in the wafer plane, the variation was small. For this reason, in this characteristic test, all chips pass the inspection as non-defective products.

図11は、図8及び図9に示す測定用素子において、アレイ領域の端部の強誘電体キャパシタ(測定用パッド74aと測定用パッド78)を用いて測定した反転分極量のウェーハ面内分布の一例を示す図である。図中に示す数値は、ウェーハ上の各位置に対応するショット内に形成された測定用素子により測定した反転分極量QSW(μC/cm)である。 FIG. 11 shows the in-wafer distribution of the amount of inversion polarization measured using the ferroelectric capacitors (measurement pad 74a and measurement pad 78) at the end of the array region in the measurement element shown in FIGS. It is a figure which shows an example. The numerical value shown in the figure is the amount of inversion polarization Q SW (μC / cm 2 ) measured by the measuring element formed in the shot corresponding to each position on the wafer.

図11に示すように、アレイ領域の端部の強誘電体キャパシタの試験結果は、図10の試験結果と比較して反転分極量QSWの値が全般的に小さく、ウェーハ面内のばらつきも大きい。特に、ウェーハ上部の3つのショット(図中、丸で囲んだショット)については、反転分極量QSWの値が他のショットと比較して極めて小さいことが判る。 As shown in FIG. 11, the test result of the ferroelectric capacitor at the end of the array region is generally smaller in the amount of inversion polarization Q SW than the test result in FIG. large. In particular, three shots of the wafer top for (in the figure, the shot circled), it can be seen that the value of the inverted polarization Q SW is very small compared to other shot.

すなわち、レイアウト上、強誘電体キャパシタがセルアレイのどこに位置するかで反転分極量QSWが大きく変化している。この結果は、図7に示したFBMにおいてセルアレイ端部のビットが不良になる結果と対応している。 That is, the amount of inversion polarization QSW changes greatly depending on where the ferroelectric capacitor is located in the cell array in the layout. This result corresponds to the result that the bit at the end of the cell array becomes defective in the FBM shown in FIG.

このように、強誘電体キャパシタの特性試験に、図8及び図9に示す測定用素子を適用することにより、特性試験の段階で、半導体装置の異常を検知することが可能となる。   As described above, by applying the measuring element shown in FIGS. 8 and 9 to the characteristic test of the ferroelectric capacitor, it is possible to detect the abnormality of the semiconductor device at the stage of the characteristic test.

特性試験に用いる測定用素子は、ウェーハのダイシングによりカットされるチップとチップとの間(スクライブライン)にセルアレイを縮小したかたちで挿入したり、1ショットの中にある1チップを配線によってつないで特性試験用に配置したりすることができる。   The measurement element used for the characteristic test is inserted between the chips cut by wafer dicing (scribe lines) in a reduced size cell array, or one chip in one shot is connected by wiring. Or can be arranged for property testing.

このように、本実施形態によれば、半導体装置の特性試験において、測定用素子が形成されたアレイ領域の特定の場所における特性値を測定するので、アレイ領域の特定の場所に依存する半導体装置の異常を効率よく検知することができる。これにより、特性試験の段階で半導体装置の異常を検知する感度が向上し、特性試験の結果から機能試験の結果を占うことが可能となる。また、機能試験前に出荷する場合にも、顧客による機能試験等において異常が頻発することを抑制することができる。また、特性試験の結果を迅速に製造工程にフィードバックすることができ、半導体装置の品質向上を図ることができる。   As described above, according to the present embodiment, in the characteristic test of the semiconductor device, the characteristic value at the specific location in the array region where the measurement element is formed is measured. Therefore, the semiconductor device that depends on the specific location in the array region. Can be detected efficiently. Thereby, the sensitivity for detecting an abnormality of the semiconductor device at the stage of the characteristic test is improved, and the result of the functional test can be forgotten from the result of the characteristic test. Further, even when shipping before a function test, it is possible to suppress frequent occurrences of abnormalities in a function test or the like by a customer. In addition, the result of the characteristic test can be quickly fed back to the manufacturing process, and the quality of the semiconductor device can be improved.

本発明は、上記実施形態に限らず種々の変形が可能である。   The present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications can be made.

例えば、上記実施形態では、図8に示すように、アレイ領域の端部或いは中央部に位置し、x方向に隣接する一列の強誘電体キャパシタを並列に接続して測定用素子を構成したが、例えば図12に示すように、アレイ領域の端部或いは中央部に位置し、y方向に隣接する一列の強誘電体キャパシタを並列に接続して測定用素子を構成するようにしてもよい。   For example, in the above embodiment, as shown in FIG. 8, the measuring element is configured by connecting in parallel one row of ferroelectric capacitors located in the end or center of the array region and adjacent in the x direction. For example, as shown in FIG. 12, a measuring element may be configured by connecting in parallel one row of ferroelectric capacitors located in the end or center of the array region and adjacent in the y direction.

或いは、例えば図13に示すように、アレイ領域の中の任意の領域(図中、点線で示す領域82,84等)内に形成された強誘電体キャパシタを並列に接続して測定用素子を構成するようにしてもよい。   Alternatively, for example, as shown in FIG. 13, ferroelectric capacitors formed in an arbitrary region in the array region (regions 82 and 84 indicated by dotted lines in the figure) are connected in parallel to connect the measuring element. You may make it comprise.

アレイ領域内のどの強誘電体キャパシタを並列に接続するかについては、半導体装置の構造や製造プロセスに起因してどの領域に不良が生じやすいかを考慮したうえで、適宜選択することが望ましい。   It is desirable to select which ferroelectric capacitors in the array region are connected in parallel in consideration of which region is likely to be defective due to the structure of the semiconductor device and the manufacturing process.

また、上記実施形態では、y方向に沿って並ぶキャパシタの下部電極を共通電極としたが、上部電極と同様に個別電極としてもよい。また、下部電極に接続される配線層及び測定用パッドは、上記実施形態に記載のように共通でもよいし、アレイ領域内の測定領域毎に個別に設けてもよい。   In the above embodiment, the lower electrode of the capacitor arranged in the y direction is a common electrode. However, it may be an individual electrode similarly to the upper electrode. Further, the wiring layer and the measurement pad connected to the lower electrode may be common as described in the above embodiment, or may be provided for each measurement region in the array region.

また、上記実施形態では、測定用素子を構成するアレイ領域内の各強誘電体キャパシタの面積について特に記載していないが、総ての強誘電体キャパシタの面積は同じであってもよいし、一部に異なる面積の強誘電体キャパシタを設けるようにしてもよい。   Further, in the above embodiment, the area of each ferroelectric capacitor in the array region constituting the measuring element is not particularly described, but the area of all the ferroelectric capacitors may be the same, A ferroelectric capacitor having a different area may be provided in part.

また、上記実施形態では、特性試験において測定する強誘電体キャパシタの特性値が反転分極量QSWである場合について示したが、本発明を適用できる強誘電体キャパシタの特性値は反転分極量QSWに限定されるものではない。特性値としては、反転分極量QSWのほか、例えば容量値やリーク電流を適用することも可能である。 In the above-described embodiment, the case where the characteristic value of the ferroelectric capacitor measured in the characteristic test is the inversion polarization quantity QSW has been described. However, the characteristic value of the ferroelectric capacitor to which the present invention can be applied is the inversion polarization quantity QSW. It is not limited to SW . As the characteristic value, for example, a capacitance value or a leakage current can be applied in addition to the inversion polarization amount QSW .

また、上記実施形態では、FeRAMの強誘電体キャパシタの特性測定を行う測定用素子に本発明を適用した例を説明したが、他の容量素子、例えばDRAM等に用いられる常誘電体キャパシタの特性測定を行う測定用素子に本発明を適用するようにしてもよい。   In the above embodiment, the example in which the present invention is applied to the measurement element for measuring the characteristics of the FeRAM ferroelectric capacitor has been described. However, the characteristics of the paraelectric capacitor used in other capacitance elements such as DRAMs are described. You may make it apply this invention to the element for a measurement which measures.

以上詳述したように、本発明の特徴をまとめると以下の通りとなる。   As described above in detail, the features of the present invention are summarized as follows.

(付記1) 半導体基板のアレイ領域内にマトリクス状に配置され、下部電極と、前記下部電極上に形成された誘電体膜と、前記誘電体膜上に形成された上部電極とをそれぞれ有する複数のキャパシタと、
前記複数のキャパシタのうち、前記アレイ領域内の一部の領域に形成された一部のキャパシタの前記下部電極に接続された第1の配線と、
前記一部のキャパシタの前記上部電極に接続された第2の配線と、
前記第1の配線を介して前記一部のキャパシタの前記下部電極に電気的に接続された第1の測定用電極と、
前記第2の配線を介して前記一部のキャパシタの前記上部電極に電気的に接続された第2の測定用電極と
を有することを特徴とする半導体装置。
(Supplementary note 1) A plurality of lower electrodes, a dielectric film formed on the lower electrode, and an upper electrode formed on the dielectric film, arranged in a matrix in the array region of the semiconductor substrate. Capacitors of
A first wiring connected to the lower electrode of a part of the capacitors formed in a part of the array region among the plurality of capacitors;
A second wiring connected to the upper electrode of the partial capacitor;
A first measurement electrode electrically connected to the lower electrode of the partial capacitor through the first wiring;
And a second measuring electrode electrically connected to the upper electrode of the partial capacitor through the second wiring.

(付記2) 付記1記載の半導体装置において、
前記アレイ領域内の前記一部の領域は、前記アレイ領域の周縁部である
ことを特徴とする半導体装置。
(Appendix 2) In the semiconductor device according to Appendix 1,
The partial region in the array region is a peripheral portion of the array region.

(付記3) 付記1記載の半導体装置において、
前記アレイ領域内の前記一部の領域は、前記アレイ領域の中央部である
ことを特徴とする半導体装置。
(Supplementary note 3) In the semiconductor device according to supplementary note 1,
The partial region in the array region is a central portion of the array region.

(付記4) 付記1乃至3のいずれか1項に記載の半導体装置において、
前記一部のキャパシタは、前記複数のキャパシタのうち、第1の方向に並ぶ複数のキャパシタである
ことを特徴とする半導体装置。
(Appendix 4) In the semiconductor device according to any one of appendices 1 to 3,
The partial capacitor is a plurality of capacitors arranged in a first direction among the plurality of capacitors.

(付記5) 付記1乃至4のいずれか1項に記載の半導体装置において、
第2の方向に並ぶ複数のキャパシタの前記下部電極は、電極層により一体形成されている
ことを特徴とする半導体装置。
(Appendix 5) In the semiconductor device according to any one of appendices 1 to 4,
The semiconductor device, wherein the lower electrodes of the plurality of capacitors arranged in the second direction are integrally formed by an electrode layer.

(付記6) 付記5記載の半導体装置において、
前記第2の方向は、第1の方向と平行である
ことを特徴とする半導体装置。
(Appendix 6) In the semiconductor device described in Appendix 5,
The semiconductor device, wherein the second direction is parallel to the first direction.

(付記7) 付記5記載の半導体装置において、
前記第2の方向は、前記第1の方向と交差する方向である
ことを特徴とする半導体装置。
(Appendix 7) In the semiconductor device described in Appendix 5,
The semiconductor device is characterized in that the second direction is a direction crossing the first direction.

(付記8) 付記1記載の半導体装置において、
前記複数のキャパシタのうち、前記アレイ領域内の他の一部の領域に形成された他の一部のキャパシタの前記下部電極に接続された第3の配線と、
前記他の一部のキャパシタの前記上部電極に接続された第4の配線と、
前記第3の配線を介して前記他の一部のキャパシタの前記下部電極に電気的に接続された第3の測定用電極と、
前記第4の配線を介して前記他の一部のキャパシタの前記上部電極に電気的に接続された第4の測定用電極と
を更に有することを特徴とする半導体装置。
(Appendix 8) In the semiconductor device according to Appendix 1,
A third wiring connected to the lower electrode of another partial capacitor formed in another partial region in the array region among the plurality of capacitors;
A fourth wiring connected to the upper electrode of the other part of the capacitors;
A third measuring electrode electrically connected to the lower electrode of the other part of the capacitor via the third wiring;
And a fourth measuring electrode electrically connected to the upper electrode of the other part of the capacitor via the fourth wiring.

(付記9) 付記8記載の半導体装置において、
前記アレイ領域内の前記一部の領域は、前記アレイ領域の周縁部であり、
前記アレイ領域内の前記他の一部の領域は、前記アレイ領域の中央部である
ことを特徴とする半導体装置。
(Supplementary note 9) In the semiconductor device according to supplementary note 8,
The partial area in the array area is a peripheral edge of the array area,
The other partial region in the array region is a central portion of the array region. A semiconductor device, wherein:

(付記10) 付記8又は9記載の半導体装置において、
前記第1の測定用電極と前記第3の測定用電極とは、共通の電極であり、
前記第1の配線と前記第3の配線とは、共通の配線である
ことを特徴とする半導体装置。
(Supplementary note 10) In the semiconductor device according to supplementary note 8 or 9,
The first measurement electrode and the third measurement electrode are common electrodes,
The semiconductor device, wherein the first wiring and the third wiring are common wiring.

(付記11) 付記1乃至10のいずれか1項に記載の半導体装置において、
前記複数のキャパシタは、強誘電体キャパシタである
ことを特徴とする半導体装置。
(Appendix 11) In the semiconductor device according to any one of appendices 1 to 10,
The plurality of capacitors are ferroelectric capacitors. A semiconductor device, wherein:

(付記12) 半導体基板のアレイ領域内にマトリクス状に配置され、下部電極と、前記下部電極上に形成された誘電体膜と、前記誘電体膜上に形成された上部電極とをそれぞれ有する複数のキャパシタと、前記複数のキャパシタのうち、前記アレイ領域内の一部の領域に形成された一部のキャパシタの前記下部電極に接続された第1の配線と、前記一部のキャパシタの前記上部電極に接続された第2の配線と、前記第1の配線を介して前記一部のキャパシタの前記下部電極に電気的に接続された第1の測定用電極と、前記第2の配線を介して前記一部のキャパシタの前記上部電極に電気的に接続された第2の測定用電極とを有する半導体装置の検査方法であって、
前記第1の測定用電極と前記第2の測定用電極との間に所定の測定用電圧を印加することにより、前記一部のキャパシタの特性値を測定する
ことを特徴とする半導体装置の検査方法。
(Supplementary Note 12) A plurality of lower electrodes, a dielectric film formed on the lower electrode, and an upper electrode formed on the dielectric film, which are arranged in a matrix in the array region of the semiconductor substrate. A capacitor, a first wiring connected to the lower electrode of a part of the capacitors formed in a part of the array region, and the upper part of the part of the capacitors A second wiring connected to the electrode, a first measurement electrode electrically connected to the lower electrode of the partial capacitor via the first wiring, and the second wiring. A second measuring electrode electrically connected to the upper electrode of the part of the capacitors,
Inspecting a semiconductor device, wherein a characteristic value of the partial capacitor is measured by applying a predetermined measurement voltage between the first measurement electrode and the second measurement electrode Method.

(付記13) 付記12記載の半導体装置の検査方法において、
前記半導体装置は、前記複数のキャパシタのうち、前記アレイ領域内の他の一部の領域に形成された他の一部のキャパシタの前記下部電極に接続された第3の配線と、前記他の一部のキャパシタの前記上部電極に接続された第4の配線と、前記第3の配線を介して前記他の一部のキャパシタの前記下部電極に電気的に接続された第3の測定用電極と、前記第4の配線を介して前記他の一部のキャパシタの前記上部電極に電気的に接続された第4の測定用電極とを更に有し、
前記第1の測定用電極と前記第2の測定用電極との間に所定の測定用電圧を印加することにより、前記アレイ領域内の前記一部の領域に形成された前記一部のキャパシタの特性値を測定し、
前記第3の測定用電極と前記第4の測定用電極との間に所定の測定用電圧を印加することにより、前記アレイ領域内の前記他の一部の領域に形成された前記他の一部のキャパシタの特性値を測定する
ことを特徴とする半導体装置の検査方法。
(Additional remark 13) In the inspection method of the semiconductor device of Additional remark 12,
The semiconductor device includes: a third wiring connected to the lower electrode of another part of the plurality of capacitors formed in another part of the array region; and the other wiring A fourth wiring connected to the upper electrode of a part of the capacitors, and a third measuring electrode electrically connected to the lower electrode of the other part of the capacitor via the third wiring And a fourth measurement electrode electrically connected to the upper electrode of the other part of the capacitor through the fourth wiring,
By applying a predetermined measurement voltage between the first measurement electrode and the second measurement electrode, the partial capacitors formed in the partial region in the array region Measure the characteristic value,
By applying a predetermined measurement voltage between the third measurement electrode and the fourth measurement electrode, the other one formed in the other partial region in the array region. A method for inspecting a semiconductor device, comprising: measuring a characteristic value of a capacitor in a part.

(付記14) 付記13記載の半導体装置の検査方法において、
前記アレイ領域内の前記一部の領域は、前記アレイ領域の周縁部であり、
前記アレイ領域内の前記他の一部の領域は、前記アレイ領域の中央部である
ことを特徴とする半導体装置の検査方法。
(Additional remark 14) In the inspection method of the semiconductor device according to additional remark 13,
The partial area in the array area is a peripheral edge of the array area,
The method of inspecting a semiconductor device, wherein the other partial area in the array area is a central portion of the array area.

(付記15) 付記12乃至14のいずれか1項に記載の半導体装置の検査方法において、
前記複数のキャパシタは、強誘電体キャパシタであり、
前記キャパシタの特性値は、前記強誘電体キャパシタの反転分極量である
ことを特徴とする半導体装置の検査方法。
(Supplementary Note 15) In the semiconductor device inspection method according to any one of supplementary notes 12 to 14,
The plurality of capacitors are ferroelectric capacitors;
The characteristic value of the capacitor is the amount of inversion polarization of the ferroelectric capacitor.

FeRAMの構造を示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows the structure of FeRAM. 本発明の一実施形態による検査方法を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the inspection method by one Embodiment of this invention. 一般的な半導体装置における測定用素子の構造を示す平面図である。It is a top view which shows the structure of the element for a measurement in a common semiconductor device. 一般的な半導体装置における測定用素子の構造を示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows the structure of the element for a measurement in a common semiconductor device. 図3及び図4に示す測定用素子を用いて測定した特性試験の結果を示す図である。It is a figure which shows the result of the characteristic test measured using the element for a measurement shown in FIG.3 and FIG.4. 図5の測定を行ったウェーハについて機能試験を行った結果を示す図である。It is a figure which shows the result of having performed the function test about the wafer which performed the measurement of FIG. 機能試験により不良と判定されたチップのフェイルビットマップを示す図である。It is a figure which shows the fail bit map of the chip | tip determined as the defect by a functional test. 本発明の一実施形態による半導体装置における測定用素子の構造を示す平面図である。It is a top view which shows the structure of the element for a measurement in the semiconductor device by one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態による半導体装置における測定用素子の構造を示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows the structure of the element for a measurement in the semiconductor device by one Embodiment of this invention. 図8及び図9に示す測定用素子を用いて測定した特性試験の結果を示す図(その1)である。FIG. 10 is a diagram (part 1) illustrating a result of a characteristic test measured using the measurement element illustrated in FIGS. 8 and 9; 図8及び図9に示す測定用素子を用いて測定した特性試験の結果を示す図(その2)である。FIG. 10 is a diagram (part 2) illustrating a result of a characteristic test measured using the measurement element illustrated in FIGS. 8 and 9. 本発明の実施形態の第1変形例による半導体装置における測定用素子の構造を示す平面図である。It is a top view which shows the structure of the element for a measurement in the semiconductor device by the 1st modification of embodiment of this invention. 本発明の実施形態の第2変形例による半導体装置における測定用素子の構造を示す平面図である。It is a top view which shows the structure of the element for a measurement in the semiconductor device by the 2nd modification of embodiment of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

10…シリコン基板
12…素子分離膜
14…ウェル
16…ゲート電極
18,20…ソース/ドレイン領域
22…MISトランジスタ
24,44…層間絶縁膜
26,28,46,48,50,52…コンタクトプラグ
30…酸化防止膜
32…密着層
34…下部電極
36…強誘電体膜
38…上部電極
40…強誘電体キャパシタ
42…保護膜
54,56,58,60,62,66,72,76…配線層
64,68,74,78…測定用パッド
82,84…領域
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Silicon substrate 12 ... Element isolation film 14 ... Well 16 ... Gate electrode 18, 20 ... Source / drain region 22 ... MIS transistor 24, 44 ... Interlayer insulating film 26, 28, 46, 48, 50, 52 ... Contact plug 30 ... Antioxidation film 32 ... Adhesion layer 34 ... Lower electrode 36 ... Ferroelectric film 38 ... Upper electrode 40 ... Ferroelectric capacitor 42 ... Protective films 54, 56, 58, 60, 62, 66, 72, 76 ... Wiring layer 64, 68, 74, 78 ... measuring pads 82, 84 ... area

Claims (6)

半導体基板のアレイ領域内にマトリクス状に配置され、下部電極と、前記下部電極上に形成された誘電体膜と、前記誘電体膜上に形成された上部電極とをそれぞれ有する複数のキャパシタと、
前記複数のキャパシタのうち、前記アレイ領域内の一部の領域に形成された一部のキャパシタの前記下部電極に接続された第1の配線と、
前記一部のキャパシタの前記上部電極に接続された第2の配線と、
前記第1の配線を介して前記一部のキャパシタの前記下部電極に電気的に接続された第1の測定用電極と、
前記第2の配線を介して前記一部のキャパシタの前記上部電極に電気的に接続された第2の測定用電極と
を有することを特徴とする半導体装置。
A plurality of capacitors disposed in a matrix in the array region of the semiconductor substrate, each having a lower electrode, a dielectric film formed on the lower electrode, and an upper electrode formed on the dielectric film;
A first wiring connected to the lower electrode of a part of the capacitors formed in a part of the array region among the plurality of capacitors;
A second wiring connected to the upper electrode of the partial capacitor;
A first measurement electrode electrically connected to the lower electrode of the partial capacitor through the first wiring;
And a second measuring electrode electrically connected to the upper electrode of the partial capacitor through the second wiring.
請求項1記載の半導体装置において、
前記アレイ領域内の前記一部の領域は、前記アレイ領域の周縁部である
ことを特徴とする半導体装置。
The semiconductor device according to claim 1,
The partial region in the array region is a peripheral portion of the array region.
請求項1又は2記載の半導体装置において、
前記一部のキャパシタは、前記複数のキャパシタのうち、第1の方向に並ぶ複数のキャパシタである
ことを特徴とする半導体装置。
The semiconductor device according to claim 1 or 2,
The partial capacitor is a plurality of capacitors arranged in a first direction among the plurality of capacitors.
請求項1記載の半導体装置において、
前記複数のキャパシタのうち、前記アレイ領域内の他の一部の領域に形成された他の一部のキャパシタの前記下部電極に接続された第3の配線と、
前記他の一部のキャパシタの前記上部電極に接続された第4の配線と、
前記第3の配線を介して前記他の一部のキャパシタの前記下部電極に電気的に接続された第3の測定用電極と、
前記第4の配線を介して前記他の一部のキャパシタの前記上部電極に電気的に接続された第4の測定用電極と
を更に有することを特徴とする半導体装置。
The semiconductor device according to claim 1,
A third wiring connected to the lower electrode of another partial capacitor formed in another partial region in the array region among the plurality of capacitors;
A fourth wiring connected to the upper electrode of the other part of the capacitors;
A third measuring electrode electrically connected to the lower electrode of the other part of the capacitor via the third wiring;
And a fourth measuring electrode electrically connected to the upper electrode of the other part of the capacitor via the fourth wiring.
請求項4記載の半導体装置において、
前記アレイ領域内の前記一部の領域は、前記アレイ領域の周縁部であり、
前記アレイ領域内の前記他の一部の領域は、前記アレイ領域の中央部である
ことを特徴とする半導体装置。
The semiconductor device according to claim 4.
The partial area in the array area is a peripheral edge of the array area,
The other partial region in the array region is a central portion of the array region. A semiconductor device, wherein:
半導体基板のアレイ領域内にマトリクス状に配置され、下部電極と、前記下部電極上に形成された誘電体膜と、前記誘電体膜上に形成された上部電極とをそれぞれ有する複数のキャパシタと、前記複数のキャパシタのうち、前記アレイ領域内の一部の領域に形成された一部のキャパシタの前記下部電極に接続された第1の配線と、前記一部のキャパシタの前記上部電極に接続された第2の配線と、前記第1の配線を介して前記一部のキャパシタの前記下部電極に電気的に接続された第1の測定用電極と、前記第2の配線を介して前記一部のキャパシタの前記上部電極に電気的に接続された第2の測定用電極とを有する半導体装置の検査方法であって、
前記第1の測定用電極と前記第2の測定用電極との間に所定の測定用電圧を印加することにより、前記一部のキャパシタの特性値を測定する
ことを特徴とする半導体装置の検査方法。
A plurality of capacitors disposed in a matrix in the array region of the semiconductor substrate, each having a lower electrode, a dielectric film formed on the lower electrode, and an upper electrode formed on the dielectric film; Of the plurality of capacitors, a first wiring connected to the lower electrode of a part of the capacitor formed in a part of the array region, and connected to the upper electrode of the part of the capacitor. A second wiring, a first measurement electrode electrically connected to the lower electrode of the capacitor via the first wiring, and the part via the second wiring. And a second measuring electrode electrically connected to the upper electrode of the capacitor of the semiconductor device,
Inspecting a semiconductor device, wherein a characteristic value of the partial capacitor is measured by applying a predetermined measurement voltage between the first measurement electrode and the second measurement electrode Method.
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