JP2012109402A - Semiconductor device, method of manufacturing semiconductor device, and method of inspecting semiconductor device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、半導体装置、半導体装置の製造方法、及び半導体装置の検査方法に関する。 The present invention relates to a semiconductor device, a semiconductor device manufacturing method, and a semiconductor device inspection method.
近年の多層配線化した半導体装置では、層間絶縁膜中に発生したボイドにより、半導体装置の出荷後に半導体装置の不良が発生する場合がある。そこで、半導体装置にTEG(Test Element Group)パターンを設け、半導体装置の出荷前にボイドの有無を検査する方法が採用されている。 In a semiconductor device having a multi-layer wiring in recent years, a defect of the semiconductor device may occur after shipment of the semiconductor device due to a void generated in the interlayer insulating film. Therefore, a method of inspecting the presence or absence of voids before the shipment of the semiconductor device is employed by providing a TEG (Test Element Group) pattern in the semiconductor device.
例えば、特許文献1(特開2007−123755号公報)では、溝型素子分離領域に生じたボイドを検出するための方法が提案されている。特許文献1によれば、溝型素子分離領域の表面にボイドが発生した場合には、ボイド内部に導電体が部分的に残留する。そのため、ボイド内部に残留する導電体が、隣接する一対の電極に電気的に接続されている場合、当該一対の電極間は、電気的にショートする。したがって、その電極間に電圧を印加すれば、その際流れる電流値を測定することによって、溝型素子分離領域内のボイドの有無を判定することができると記載されている。
For example, Patent Document 1 (Japanese Patent Laid-Open No. 2007-123755) proposes a method for detecting a void generated in a groove type element isolation region. According to
しかし、特許文献1に記載の方法では、ボイド上に少なくとも二つ以上の電極(コンタクト領域)が形成され、そのボイド内部に導電体が埋め込まれなければ、ボイドの検出は不可能である。このため、特に微小ボイドに対しては検出が困難であり、検出感度が低いという課題があった。
However, in the method described in
本発明によれば、
多層配線層と、前記多層配線層中に形成された第一TEGパターンを備え、
前記第一TEGパターンは、
互いに平行に延伸した複数の第一下層配線と、
層間絶縁膜を貫通し、平面視で前記第一下層配線間に位置する第一ビアと、
前記多層配線層の最上層に形成され、前記第一ビアに接続している第一端子と、
前記最上層に形成され、前記第一下層配線に接続している第二端子と、
を備える半導体装置、が提供される。
According to the present invention,
A multilayer wiring layer, and a first TEG pattern formed in the multilayer wiring layer,
The first TEG pattern is:
A plurality of first lower layer wirings extending in parallel with each other;
A first via that penetrates the interlayer insulating film and is located between the first lower layer wirings in plan view;
A first terminal formed on the uppermost layer of the multilayer wiring layer and connected to the first via;
A second terminal formed on the uppermost layer and connected to the first lower layer wiring;
A semiconductor device is provided.
本発明によれば、
多層配線層中に第一TEGパターンを形成する工程と、
第一TEGパターンを検査する工程と、
を備え、
前記第一TEGパターンを形成する工程は、
互いに平行に延伸した複数の第一下層配線を形成する工程と、
前記第一下層配線間及び前記第一下層配線上に層間絶縁膜を形成する工程と、
前記層間絶縁膜を貫通し、平面視で前記第一下層配線間に位置する第一ビアを形成するビア形成工程と、
前記多層配線層の最上層に、前記第一ビアに接続する第一端子、及び前記第一下層配線に接続する第二端子を形成する工程と、
を備え、
前記第一TEGパターンを検査する工程において、
前記第一端子と前記第二端子との導通があったとき、前記層間絶縁膜中における隣り合う前記第一下層配線間にボイドが発生したと判断する半導体装置の製造方法、が提供される。
According to the present invention,
Forming a first TEG pattern in the multilayer wiring layer;
Inspecting the first TEG pattern;
With
The step of forming the first TEG pattern includes:
Forming a plurality of first lower layer wirings extending in parallel with each other;
Forming an interlayer insulating film between the first lower layer wiring and on the first lower layer wiring;
A via forming step of forming a first via that penetrates the interlayer insulating film and is located between the first lower layer wirings in plan view;
Forming a first terminal connected to the first via and a second terminal connected to the first lower layer wiring on the uppermost layer of the multilayer wiring layer;
With
In the step of inspecting the first TEG pattern,
Provided is a semiconductor device manufacturing method for determining that a void is generated between adjacent first lower-layer wirings in the interlayer insulating film when the first terminal and the second terminal are electrically connected. .
本発明によれば、
層間絶縁膜中に生じたボイドを検出する半導体装置の検査方法であって、
前記半導体装置は、多層配線層中に第一TEGパターンを備え、
前記第一TEGパターンは、
互いに平行に延伸した複数の第一下層配線と、
層間絶縁膜を貫通し、平面視で前記第一下層配線間に位置する第一ビアと、
前記多層配線層の最上層に形成され、前記第一ビアに接続している第一端子と、
前記最上層に形成され、前記第一下層配線に接続している第二端子と、
を備え、
前記第一端子と前記第二端子との導通があったとき、前記層間絶縁膜中における隣り合う前記第一下層配線間に前記ボイドが発生したと判断する半導体装置の検査方法、が提供される。
According to the present invention,
A method for inspecting a semiconductor device for detecting voids generated in an interlayer insulating film,
The semiconductor device includes a first TEG pattern in a multilayer wiring layer,
The first TEG pattern is:
A plurality of first lower layer wirings extending in parallel with each other;
A first via that penetrates the interlayer insulating film and is located between the first lower layer wirings in plan view;
A first terminal formed on the uppermost layer of the multilayer wiring layer and connected to the first via;
A second terminal formed on the uppermost layer and connected to the first lower layer wiring;
With
Provided is a semiconductor device inspection method for determining that the void has occurred between the adjacent first lower-layer wirings in the interlayer insulating film when the first terminal and the second terminal are electrically connected. The
本発明によれば、半導体装置は、第一TEGパターンを備え、第一TEGパターンは、層間絶縁膜を貫通し、平面視で第一下層配線間に位置する第一ビアを備える。この第一ビアを形成する工程において、隣り合う第一下層配線間にボイドが存在すると、ビアホールからボイド内部にエッチングガスが侵入し、ボイドを拡張する。次いで、このボイドの拡張した部分まで金属を埋め込み、第一ビアを第一下層配線と短絡させる。これにより、第一TEGパターンを検査する工程において、第一端子と第二端子との導通があったとき、層間絶縁膜中における隣り合う第一下層配線間にボイドが発生したと判断することが出来る。以上のように、層間絶縁膜に生じたボイドを高感度に検出することが出来る。 According to the present invention, the semiconductor device includes a first TEG pattern, and the first TEG pattern includes a first via that penetrates the interlayer insulating film and is positioned between the first lower-layer wirings in plan view. In the step of forming the first via, if a void exists between the adjacent first lower layer wirings, the etching gas penetrates into the void from the via hole, and the void is expanded. Next, the metal is embedded up to the expanded portion of the void, and the first via is short-circuited with the first lower layer wiring. Thereby, in the step of inspecting the first TEG pattern, when there is conduction between the first terminal and the second terminal, it is determined that a void is generated between the adjacent first lower layer wirings in the interlayer insulating film. I can do it. As described above, voids generated in the interlayer insulating film can be detected with high sensitivity.
本発明によれば、層間絶縁膜に生じたボイドを高感度に検出することが出来る。 According to the present invention, voids generated in the interlayer insulating film can be detected with high sensitivity.
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。尚、すべての図面において、同様な構成要素には同様の符号を付し、適宜説明を省略する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In all the drawings, the same reference numerals are given to the same components, and the description will be omitted as appropriate.
(第一の実施形態)
図1は、第一の実施形態の半導体装置の構成を示す平面図である。この半導体装置は、多層配線層(非図示、以下略)と、多層配線層中に形成された第一TEGパターン(非図示、以下略)を備える。第一TEGパターンは、互いに平行に延伸した複数の第一下層配線402と、層間絶縁膜(後述、第二層間絶縁膜500)を貫通し、平面視で第一下層配線402間に位置する第一ビア602と、多層配線層の最上層(非図示、以下略)に形成され、第一ビア602に接続している第一端子762と、上記した同一の最上層に形成され、第一下層配線402に接続している第二端子764と、を備える。
(First embodiment)
FIG. 1 is a plan view showing the configuration of the semiconductor device of the first embodiment. This semiconductor device includes a multilayer wiring layer (not shown, hereinafter omitted) and a first TEG pattern (not shown, omitted hereinafter) formed in the multilayer wiring layer. The first TEG pattern passes through a plurality of first
図1のように、この半導体装置は、第一TEGパターンを備える。図1は、第一TEGパターンのみを表しており、その他にFET(Field Effect Transistor)(非図示、以下略)などを備える回路パターン(非図示、以下略)を有している。そのFETを備える回路パターンは、製品として出荷されるチップ領域(非図示、以下略)に形成されている。一方、第一TEGパターンは、半導体基板100を半導体チップ(非図示)に分割する際のスクライブ線上に設けられている。
As shown in FIG. 1, the semiconductor device includes a first TEG pattern. FIG. 1 shows only the first TEG pattern, and in addition, has a circuit pattern (not shown, hereinafter omitted) including a FET (Field Effect Transistor) (not shown, hereinafter omitted). A circuit pattern including the FET is formed in a chip region (not shown, hereinafter omitted) shipped as a product. On the other hand, the first TEG pattern is provided on a scribe line when the
図1のように、第一TEGパターンは、互いに平行に延伸した複数の第一下層配線402を備える。第一下層配線402は、半導体基板100の表面に形成された下層絶縁膜(後述、200)上に、例えば、幅L、間隔S毎に等間隔で配置されている。
As shown in FIG. 1, the first TEG pattern includes a plurality of first
また、第一TEGパターンは、層間絶縁膜(後述、第二層間絶縁膜500)を貫通し、平面視で第一下層配線402間に位置する第一ビア602を備える。ここで、第一ビア602は、平面視で第一下層配線402間の中心、すなわち、第一下層配線402から間隔S/2の位置に配置されていることが好ましい。
The first TEG pattern includes a first via 602 that passes through an interlayer insulating film (second
図1のように、第一ビア602は、複数設けられていても良い。具体的には、複数の第一ビア602は、平面視で第一下層配線402間において、第一下層配線402が延伸する方向と平行の方向に、一定の間隔毎で等間隔に配置されていても良い。これにより、第一ビア602がボイド320と接触する確率を上げることが出来る。すなわち、ボイド320の検出感度を上げることが出来る。
As shown in FIG. 1, a plurality of
第一端子762は、多層配線層の最上層に形成されている。また、第一端子762は、第一ビア602上に形成された第一上層配線702を介して、第一ビア602と電気的に接続している。
The
また、上記した複数の第一ビア602は、同一の第一端子762に接続されていてもよい。これにより、後述する第一TEGパターンを検査する工程を短縮化することが出来る。
Further, the plurality of
図1のように、コンタクト604は、第一下層配線402上に形成されている。また、第二端子764は、多層配線層の最上層に形成されており、例えば、コンタクト604上に形成された第二上層配線704を介して、第一下層配線402と電気的に接続している。本実施形態では、コンタクト604は、第一下層配線402上に一定の間隔毎で配置されているが、このような配置に限られるものではない。例えば、少なくとも一つのコンタクト604により、第二端子764が第一下層配線402に電気的に接続されていればよい。
As shown in FIG. 1, the
以上のような構成の第一TEGパターンを備えることにより、後述するように、第一TEGパターンを検査する工程において、第一端子762と第二端子764との導通があったとき、層間絶縁膜(後述、第一層間絶縁膜300)中における隣り合う第一下層配線402間にボイド320が発生したと判断することが出来る。
By providing the first TEG pattern having the above-described configuration, as described later, when the
次に、図2〜4を用いて、図1に示した半導体装置の製造方法を説明する。図2〜4は、第一の実施形態の半導体装置の製造方法を説明するための断面図である。この半導体装置の製造方法は、多層配線層中に第一TEGパターンを形成する工程と、第一TEGパターンを検査する工程と、を備える。第一TEGパターンを形成する工程は、まず、互いに平行に延伸した複数の第一下層配線402を形成する。次いで、第一下層配線402間に第一層間絶縁膜300を、また第一下層配線402上に第二層間絶縁膜500を形成する。次いで、第二層間絶縁膜500を貫通し、平面視で第一下層配線402間に位置する第一ビア602を形成する(ビア形成工程)。次いで、多層配線層の最上層に、第一ビア602に接続する第一端子762、及び第一下層配線402に接続する第二端子764を形成する。また、第一TEGパターンを検査する工程において、第一端子762と第二端子764との導通があったとき、第一層間絶縁膜300中における隣り合う第一下層配線402間にボイド320が発生したと判断する。以下、詳細に説明する。
Next, a method for manufacturing the semiconductor device shown in FIG. 1 will be described with reference to FIGS. 2 to 4 are cross-sectional views for explaining the semiconductor device manufacturing method of the first embodiment. This method for manufacturing a semiconductor device includes a step of forming a first TEG pattern in a multilayer wiring layer and a step of inspecting the first TEG pattern. In the step of forming the first TEG pattern, first, a plurality of first
ここで、半導体基板100は、例えばシリコン基板である。半導体基板100には、以下で図示されていない領域(チップ領域)にFETなどが形成されている。
Here, the
図2(a)のように、半導体基板100上には、例えばシリコン酸化膜などの下層絶縁膜200が形成されている。まず、その下層絶縁膜200上のうちスクライブ領域(非図示)に、第一下層配線402、バリア層422、及びバリア層442を形成する。
As shown in FIG. 2A, a lower insulating
この工程において、チップ領域にFETと接続する配線(非図示、以下略)を形成する。このチップ領域の配線間隔は、第一下層配線402の間隔と同じである。
In this step, wiring (not shown, hereinafter omitted) connected to the FET is formed in the chip region. The wiring interval of this chip area is the same as the interval of the first
また、第一下層配線402は、例えばAlであり、バリア層422、及びバリア層442は、例えばTi、TiNである。これらを、例えばスパッタ法により成膜し、ドライエッチングによってパターニングする。
The first
次いで、図2(b)のように、第一下層配線402上、及び第一下層配線402間に、第一層間絶縁膜300を形成する。第一層間絶縁膜300は、例えばシリコン酸化膜である。このとき、第一層間絶縁膜300の成膜条件が不適であると、第一下層配線402間にはボイド320が発生してしまう。
Next, as shown in FIG. 2B, a first
次いで、図2(c)のように、第一層間絶縁膜300をCMP(Chemical Mechanical Polishing)により平坦化し、第一下層配線402上、及び第一層間絶縁膜300上に、第二層間絶縁膜500を形成する。第二層間絶縁膜500は、例えばシリコン酸化膜である。
Next, as shown in FIG. 2C, the first
次いで、図3(a)のように、第二層間絶縁膜500を貫通し、第一下層配線402間に位置する第一ビア602を形成する(ビア形成工程)。このとき、第一ビア602を形成すると同時に、第一下層配線402上にコンタクト604を形成してもよい。第一下層配線402間にボイド320が発生した場合、このビア形成工程において、第一ビア602をボイド320に接続する。ここで、ボイド320を断面方向に第一下層配線402まで拡張し、第一ビア602を第一下層配線402と短絡させる。このビア形成工程は、詳細を後述する。
Next, as shown in FIG. 3A, a first via 602 that penetrates through the second
次いで、図3(b)のように、多層配線層の最上層に、第一ビア602に接続する第一上層配線702、バリア層722、及びバリア層742を形成する。このとき、第一上層配線702等を形成すると同時に、コンタクト604上に、第二上層配線704、バリア層724、及びバリア層744を形成する。また、図3(b)には図示されていないが、第一上層配線702等を形成すると同時に、第一端子762を第一上層配線702と電気的に接続するように形成する。また第二端子764を第二上層配線704と電気的に接続するように形成する。なお、図3(b)中の短絡部662については、詳細を後述する。
Next, as shown in FIG. 3B, the first
次に、前述したビア形成工程について、ボイド320が発生した場合の詳細を説明する。図4は、図3(a)におけるB部の拡大図を示している。
Next, details of the above-described via formation step when the
図4(a)は、図2(c)の第二層間絶縁膜500を形成した後の状態である。ここで、前述のように、第一層間絶縁膜300の成膜条件が不適であり、第一下層配線402間に、ボイド320が発生している。
FIG. 4A shows a state after the second
図4(b)のように、RIE(Reactive Ion Etching)を用いて、第一下層配線402間に、第一ビア602を形成するためのビアホール(非図示)を形成する。ここで、ビアホール(非図示)からボイド320内部にエッチングガスが侵入し、ボイド320の側壁を断面方向にエッチングして拡張する。このとき、ボイド320が拡張される際において、逆テーパ部322が発生してしまう。なお、ボイド320が発生していない場合は、この段階において、ビアホール(非図示)は第一層間絶縁膜300中のうち第二層間絶縁膜500との界面付近で止まり、図4(b)のように断面方向に拡張することはない。
As shown in FIG. 4B, via holes (not shown) for forming the
次いで、図4(c)のように、ビアホール(非図示)の内壁、及びボイド320の側壁に対して、バリア層622を成膜する。このとき、逆テーパ部322にはバリア層622が形成されにくいため、バリア層622においてバリア層欠陥部642が形成される。
Next, as shown in FIG. 4C, a
次いで、図4(d)のように、CVD(Chemical Vapor Deposition)により、第一ビア602の金属を埋め込む。第一ビア602またはコンタクト604等に用いられる材料は、例えばW(タングステン)である。
Next, as shown in FIG. 4D, the metal of the first via 602 is embedded by CVD (Chemical Vapor Deposition). The material used for the first via 602 or the
また、このビア形成工程において、CVDで用いられる金属原料は、例えばフッ化物である。具体的に本実施形態においては、例えば、WF6である。 In this via formation step, the metal material used in CVD is, for example, fluoride. In particular, in the embodiment, for example, a WF 6.
このフッ化物原料を用いる場合、金属堆積中の副生成ガスとして、HF等が発生する。これにより、第一ビア602の金属を埋め込みながら、HF等がバリア層欠陥部642から侵入し、例えばシリコン酸化膜である第一層間絶縁膜300をエッチングする。これにより、さらにボイド320を拡張し、断面方向に第一下層配線402まで拡張する。このようにして、ボイド320の拡張した部分(短絡部662)まで金属を埋め込み、この短絡部662を介して、第一ビア602を第一下層配線402と短絡させる。
When this fluoride raw material is used, HF or the like is generated as a by-product gas during metal deposition. Thus, HF or the like enters from the
以上のように、微小なボイド320が発生していたとしても、上記したHF等のエッチングにより、ボイド320を拡張する。これにより、高感度にボイド320を検出することが出来る。
As described above, even if the
次いで、第一TEGパターンを検査する工程が行われる。まず、図1に示した第一端子762及び第二端子764間に、例えば1.5V程度の電圧を印加し、第一端子762及び第二端子764間を流れる電流値を測定する。この測定された電流値と、予め測定しておいた短絡判定のための基準電流値とを比較することによって、第一端子762及び第二端子764の導通状態を評価する。このとき、第一端子762及び第二端子764間を流れる電流値が基準電流値以上であった場合、すなわち、第一端子762と第二端子764との導通があった場合、第一層間絶縁膜300中における隣り合う第一下層配線402間にボイド320が発生したと判断する。
Next, a step of inspecting the first TEG pattern is performed. First, a voltage of about 1.5 V, for example, is applied between the
次に、本実施形態の効果について説明する。本実施形態によれば、半導体装置は、第一TEGパターンを備え、第一TEGパターンは、第二層間絶縁膜500を貫通し、平面視で第一下層配線402間に位置する第一ビア602を備える。この第一ビア602を形成する工程において、隣り合う第一下層配線402間にボイド320が存在すると、ビアホール(非図示)からボイド320内部にエッチングガスが侵入し、ボイド320を拡張する。次いで、このボイド320の拡張した部分まで金属を埋め込み、第一ビア602を第一下層配線402と短絡させる。これにより、第一TEGパターンを検査する工程において、第一端子762と第二端子764との導通があったとき、第一層間絶縁膜300中における隣り合う第一下層配線402間にボイド320が発生したと判断することが出来る。以上のように、層間絶縁膜(第一層間絶縁膜300)に生じたボイド320を高感度に検出することが出来る。
Next, the effect of this embodiment will be described. According to this embodiment, the semiconductor device includes the first TEG pattern, and the first TEG pattern penetrates the second
なお、第一TEGパターンを検査する工程において、ボイド320が検出されなければ、チップ領域においてもボイド320が発生しなかったものとして、FETを備える半導体チップ(非図示)を出荷可能と判断することが出来る。
If the
(第二の実施形態)
図5は、第二の実施形態の半導体装置の構成を示す平面図である。本実施形態は、第一ビア602の平面視での形状を除いて、第一の実施形態と同じである。
(Second embodiment)
FIG. 5 is a plan view showing the configuration of the semiconductor device of the second embodiment. This embodiment is the same as the first embodiment except for the shape of the first via 602 in plan view.
図5のように、第一ビア602は、平面視でスリット状であっても良い。第一ビア602のスリット方向は、第一下層配線402の延伸する方向と平行の方向であることが好ましい。
As shown in FIG. 5, the first via 602 may have a slit shape in plan view. The slit direction of the first via 602 is preferably a direction parallel to the extending direction of the first
本実施形態によれば、第一ビア602がボイド320と接触する確率を上げることが出来る。すなわち、ボイド320の検出感度を上げることが出来る。 According to this embodiment, the probability that the first via 602 contacts the void 320 can be increased. That is, the detection sensitivity of the void 320 can be increased.
(第三の実施形態)
図6は、第三の実施形態の半導体装置の構成を示す平面図である。本実施形態は、第一下層配線402の配置を除いて、第一の実施形態と同じである。
(Third embodiment)
FIG. 6 is a plan view showing the configuration of the semiconductor device of the third embodiment. This embodiment is the same as the first embodiment except for the arrangement of the first
図6のように、第一下層配線402は、異なる間隔で配置されていても良い。互いに平行に延伸した4本の第一下層配線402は、例えば、S1、S2、S3の間隔で配置されていても良い。例えば、第二端子764a及び第二端子764b間、第二端子764b及び第二端子764c間、そして第二端子764c及び第二端子764d間のそれぞれの導通を検査することにより、第一下層配線402の異なる間隔におけるボイド320の発生確率を調査することが出来る。
As shown in FIG. 6, the first
また、上記した第一下層配線402のいずれかの間隔を、FETを備えるチップ領域における配線間隔と同一にしておくことが出来る。
In addition, the interval between any of the first
一般に、多層配線層の配線間隔が狭いほど、層間絶縁膜のカバレッジ性が悪くなり、ボイドが発生しやすくなる。そこで、例えば、チップ領域における配線の最少間隔をS2(>S1)としておく。これにより、安全を考慮して、第一TEGパターンのうち間隔S1の第一下層配線402間においてボイド320が検出されなければ、FETを備える半導体チップ(非図示)を出荷可能という判断をすることが出来る。
In general, the narrower the wiring interval of the multilayer wiring layers, the worse the coverage of the interlayer insulating film, and the more easily voids are generated. Therefore, for example, the minimum interval of wiring in the chip region is set to S 2 (> S 1 ). Thus, in consideration of safety, if a void 320 is detected in between the first
(第四の実施形態)
図7は、第四の実施形態の半導体装置の構成を示す平面図である。本実施形態は、第二TEGパターンを設ける点を除いて、第一の実施形態と同じである。
(Fourth embodiment)
FIG. 7 is a plan view showing the configuration of the semiconductor device of the fourth embodiment. This embodiment is the same as the first embodiment except that a second TEG pattern is provided.
図7のように、第一TEGパターンと平面視で重ならない領域に配置された第二TEGパターン(非図示、以下略)を備える。第二TEGパターンは、第二下層配線404、第二ビア606、第三端子766を備える。第二下層配線404は、第一下層配線402と同一の層に形成されている。また、第二ビア606は、第一ビア602と同じ径であり、第一ビア602と同一の層に形成されている。さらに、第二ビア606は、平面視で、第二下層配線404に対して、第一下層配線402と第一ビア602の中心との間隔S4と同じ間隔で設けられている。また、第三端子766は、多層配線層の最上層に形成され、第二ビア606に接続している。以下、詳細に説明する。
As shown in FIG. 7, a second TEG pattern (not shown, hereinafter omitted) is provided in a region that does not overlap the first TEG pattern in plan view. The second TEG pattern includes a second
第二TEGパターンとは、第一ビア602等の位置ずれを検出するためのTEGパターンである。以下でいう「位置ずれ」とは、第一ビア602、及び第一ビア602と同一の層に形成された第二ビア606等の平面視での位置ずれを言う。 The second TEG pattern is a TEG pattern for detecting a positional shift of the first via 602 or the like. The “positional deviation” referred to below refers to a positional deviation in a plan view of the first via 602 and the second via 606 formed in the same layer as the first via 602.
図7のように、第二下層配線404は、第一下層配線402と同一の層に形成されている。第二下層配線404上には、例えば、コンタクト608が第一ビア602と同一の層に形成されている。コンタクト608は、例えばコンタクト608上に形成された第四上層配線708に接続することにより、第二端子764と電気的に接続している。なお、第二端子764とは別に、第二TEGパターンのコンタクト608のための端子を設けていても良い。
As shown in FIG. 7, the second
ここで、第二下層配線404は、第一下層配線402の幅よりも広めに形成しておいても良い。これにより、第一ビア602及びコンタクト608等の位置ずれが発生したとしても、コンタクト608は確実に第二下層配線404に接続する。すなわち、上記した位置ずれが発生したとしても、第二TEGパターンは確実に検査可能となる。
Here, the second
また、図7のように、第二ビア606は、第一ビア602と同じ径であり、第一ビア602と同一の層に形成されている。さらに、第二ビア606は、平面視で、第二下層配線404に対して、第一下層配線402と第一ビア602の中心との間隔S4と同じ間隔で設けられている。
As shown in FIG. 7, the second via 606 has the same diameter as the first via 602 and is formed in the same layer as the first via 602. Furthermore, the second via 606 is provided at the same interval as the interval S 4 between the first
第一TEGパターンにおける第一ビア602及びコンタクト604、並びに第二TEGパターンにおける第二ビア606及びコンタクト608は、例えば、同一のフォトマスクを用いて形成されている。これにより、第一ビア602に位置ずれが生じている場合には、同時に他の第二ビア606等も、第一ビア602と同一の方向に位置ずれをしていることとなる。
The first via 602 and the
第三端子766は、多層配線層の最上層に形成されている。また、第三端子766は、第二ビア606上に形成された第三上層配線706に接続することにより、第二ビア606に接続している。なお、第三上層配線706は、例えば第一上層配線702の幅よりも広めに形成しておいても良い。これにより、第一ビア602及び第二ビア606等の位置ずれが発生したとき、第二ビア606が第三上層配線706に接続する確率が高くなる。このため、上記した位置ずれが発生したとしても、第二TEGパターンの検出感度が高くなる。
The
さらに、図7のように、例えば、第二下層配線404に対して同じ間隔S4で設けられた第二ビア606の反対側には、同じ間隔S4内に第二下層配線404が形成されていない。これにより、第二TEGパターンにはボイド320が形成されないようにすることが出来る。
Furthermore, as shown in FIG. 7, for example, on the opposite side of the second via 606, which is provided at the same spacing S 4 to the second
また、図7のように、少なくとも二組以上の第二下層配線404と第二ビア606の組は、第一下層配線402の延伸方向と垂直の方向に対して、互いに異なる向き(逆向き)に形成されていても良い。これにより、第一下層配線402の延伸方向と垂直の方向のどちらの向きにおいても、第一ビア602等の位置ずれを検出することが出来る。または、互いに異なる向きを区別して、第一ビア602等の位置ずれを検出することが出来る。
In addition, as shown in FIG. 7, at least two or more sets of the second
なお、上記した第二TEGパターンを検査する工程は、第一TEGパターンを検査する工程と同時に行っても良い。 The step of inspecting the second TEG pattern may be performed simultaneously with the step of inspecting the first TEG pattern.
図7〜10を用いて、第四の実施形態の効果について説明する。図8〜10は、第四の実施形態の効果を説明するための図である。本実施形態によれば、上述した第二TEGパターンを第一TEGパターンと同一の半導体基板100に形成する。これにより、第一TEGパターンを検査する工程において導通があった場合、第二TEGパターンを検査することにより、ボイド320の発生による導通であるのか、第一ビア602等の位置ずれによる導通であるのかを判断することが出来る。
The effect of the fourth embodiment will be described with reference to FIGS. 8-10 is a figure for demonstrating the effect of 4th embodiment. According to this embodiment, the second TEG pattern described above is formed on the
まず、図8、図9を用いて、第一ビア602等に位置ずれが生じている場合を説明する。 First, with reference to FIGS. 8 and 9, the case where the first via 602 and the like are misaligned will be described.
図8は、第一ビア602等が第一端子762側に位置ずれしている場合を示している。第一TEGパターンにおいて、ボイド320の有無に関わらず、第一ビア602の位置ずれにより、第一端子762と第二端子764が導通している。第一TEGパターンを検査するだけでは、その導通の原因がボイド320の発生によるものなのか、第一ビア602等の位置ずれによるものなのか判断することはできない。
FIG. 8 shows a case where the first via 602 and the like are displaced to the
一方、図8のように、第二TEGパターンにおいては、第二ビア606が位置ずれをすることにより、C部において第二下層配線404に接続している。これにより、第二TEGパターンにおいて、第二端子764と第三端子766が導通している。
On the other hand, as shown in FIG. 8, in the second TEG pattern, the second via 606 is displaced and connected to the second
図8の場合は、図10の(a)の状況である。第一TEGパターンは導通(Short)、第二TEGパターンも導通(Short)の状況であり、第一ビア602等に位置ずれが発生したと判断することができる。 The case of FIG. 8 is the situation of FIG. The first TEG pattern is conductive (Short) and the second TEG pattern is also conductive (Short), and it can be determined that the first via 602 and the like have been misaligned.
図9は、第一ビア602等が第一端子762と反対側に位置ずれしている場合を示している。図8の場合と同様にして、第一TEGパターンにおいて、ボイド320の有無に関わらず、第一ビア602の位置ずれにより、第一端子762と第二端子764が導通している。第一TEGパターンを検査するだけでは、その導通の原因がボイド320の発生によるものなのか、第一ビア602等の位置ずれによるものなのか判断することはできない。
FIG. 9 shows a case where the first via 602 and the like are displaced to the opposite side to the
一方、図9のように、第二TEGパターンにおいては、第二ビア606が位置ずれをすることにより、D部において第二下層配線404に接続している。これにより、第二TEGパターンにおいて、第二端子764と第三端子766が導通している。
On the other hand, as shown in FIG. 9, in the second TEG pattern, the second via 606 is displaced and connected to the second
図9の場合は、図8の場合と同様に、図10の(a)の状況である。第一TEGパターンは導通(Short)、第二TEGパターンも導通(Short)の状況であり、第一ビア602等に位置ずれが発生したと判断することができる。 In the case of FIG. 9, the situation of FIG. 10A is the same as in the case of FIG. The first TEG pattern is conductive (Short) and the second TEG pattern is also conductive (Short), and it can be determined that the first via 602 and the like have been misaligned.
図8、図9に対して、図7は、第一ビア602等が位置ずれしておらず、第一ビア602等の正しい設計位置においてボイド320を検出している場合を示している。すなわち、図7の第一TEGパターンは、第一の実施形態で述べた状況と同じ状況である。
8 and FIG. 9, FIG. 7 shows a case where the first via 602 and the like are not displaced and the
第一TEGパターンにおいてボイド320が発生している場合は、第一端子762と第二端子764は導通している。一方、第二TEGパターンにおいて、第二端子764と第三端子766は導通していない。したがって、この状況が第一ビア602等の位置ずれによるものではなく、ボイド320の発生による導通であることが分かる。
When the void 320 is generated in the first TEG pattern, the
図7の場合は、図10の(b)の状況である。第一TEGパターンは導通(Short)、第二TEGパターンは絶縁(Open)の状況であり、ボイド320が発生したと判断することができる。
In the case of FIG. 7, the situation is as shown in FIG. It can be determined that the first TEG pattern is conductive (short) and the second TEG pattern is insulated (open), and the
そのほか、図10の(c)の状況は、第一TEGパターンはオープン(Open)、第二TEGパターンもオープン(Open)の状況であり、ボイド320の発生も、第一ビア602等の位置ずれも起こっていないと判断することが出来る。なお、第一TEGパターンはオープン(Open)、第二TEGパターンは導通(Short)という状況は原理的に起こらないものと考えられる。
10C, the first TEG pattern is open (Open), the second TEG pattern is also open (Open), the
以上のようにして、本実施形態によれば、第二TEGパターンを第一TEGパターンと同一の半導体基板100に形成する。これにより、第一TEGパターンを検査する工程において導通があった場合、第二TEGパターンを検査することにより、ボイド320の発生による導通であるのか、第一ビア602等の位置ずれによる導通であるのかを判断することが出来る。
As described above, according to the present embodiment, the second TEG pattern is formed on the
以上、図面を参照して本発明の実施形態について述べたが、これらは本発明の例示であり、上記以外の様々な構成を採用することもできる。 As mentioned above, although embodiment of this invention was described with reference to drawings, these are the illustrations of this invention, Various structures other than the above are also employable.
100 半導体基板
200 下層絶縁膜
300 第一層間絶縁膜
320 ボイド
322 逆テーパ部
402 第一下層配線
404 第二下層配線
422 バリア層
442 バリア層
500 第二層間絶縁膜
602 第一ビア
604 コンタクト
606 第二ビア
608 コンタクト
622 バリア層
642 バリア層欠陥部
662 短絡部
702 第一上層配線
704 第二上層配線
706 第三上層配線
708 第四上層配線
722 バリア層
724 バリア層
742 バリア層
744 バリア層
762 第一端子
764 第二端子
764a 第二端子
764b 第二端子
764c 第二端子
764d 第二端子
766 第三端子
100
Claims (11)
前記第一TEGパターンは、
互いに平行に延伸した複数の第一下層配線と、
層間絶縁膜を貫通し、平面視で前記第一下層配線間に位置する第一ビアと、
前記多層配線層の最上層に形成され、前記第一ビアに接続している第一端子と、
前記最上層に形成され、前記第一下層配線に接続している第二端子と、
を備える半導体装置。 A multilayer wiring layer, and a first TEG pattern formed in the multilayer wiring layer,
The first TEG pattern is:
A plurality of first lower layer wirings extending in parallel with each other;
A first via that penetrates the interlayer insulating film and is located between the first lower layer wirings in plan view;
A first terminal formed on the uppermost layer of the multilayer wiring layer and connected to the first via;
A second terminal formed on the uppermost layer and connected to the first lower layer wiring;
A semiconductor device comprising:
前記第一ビアは、複数設けられている半導体装置。 The semiconductor device according to claim 1,
A semiconductor device in which a plurality of the first vias are provided.
複数の前記第一ビアは、同一の前記第一端子に接続している半導体装置。 The semiconductor device according to claim 2,
The plurality of first vias are semiconductor devices connected to the same first terminal.
前記第一ビアは、平面視でスリット状である半導体装置。 The semiconductor device according to claim 1,
The first via is a semiconductor device having a slit shape in plan view.
前記第一下層配線は、異なる間隔で配置されている半導体装置。 In the semiconductor device according to any one of claims 1 to 4,
The semiconductor device in which the first lower layer wirings are arranged at different intervals.
さらに、前記第一TEGパターンと平面視で重ならない領域に配置された第二TEGパターンを備え、
前記第二TEGパターンは、
前記第一下層配線と同一の層に形成された第二下層配線と、
前記第一ビアと同じ径であり、前記第一ビアと同一の層に形成され、平面視で、前記第二下層配線に対して、前記第一下層配線と前記第一ビアの中心との間隔と同じ間隔で設けられている第二ビアと、
前記最上層に形成され、前記第二ビアに接続している第三端子と、
を備える半導体装置。 In the semiconductor device according to any one of claims 1 to 5,
And a second TEG pattern arranged in a region not overlapping with the first TEG pattern in plan view,
The second TEG pattern is:
A second lower layer wiring formed in the same layer as the first lower layer wiring;
The same diameter as the first via, formed in the same layer as the first via, and in plan view, with respect to the second lower layer wiring, between the first lower layer wiring and the center of the first via A second via provided at the same interval as the interval;
A third terminal formed in the uppermost layer and connected to the second via;
A semiconductor device comprising:
前記第二下層配線に対して前記同じ間隔で設けられた前記第二ビアの反対側には、前記同じ間隔内に前記第二下層配線が形成されていない半導体装置。 The semiconductor device according to claim 6.
A semiconductor device in which the second lower layer wiring is not formed within the same interval on the opposite side of the second via provided at the same interval with respect to the second lower layer wiring.
少なくとも二組以上の前記第二下層配線と前記第二ビアの組は、前記第一下層配線の延伸方向と垂直の方向に対して、互いに異なる向きに形成されている半導体装置。 The semiconductor device according to claim 7,
A semiconductor device in which at least two or more sets of the second lower layer wiring and the second via are formed in different directions with respect to a direction perpendicular to the extending direction of the first lower layer wiring.
第一TEGパターンを検査する工程と、
を備え、
前記第一TEGパターンを形成する工程は、
互いに平行に延伸した複数の第一下層配線を形成する工程と、
前記第一下層配線間及び前記第一下層配線上に層間絶縁膜を形成する工程と、
前記層間絶縁膜を貫通し、平面視で前記第一下層配線間に位置する第一ビアを形成するビア形成工程と、
前記多層配線層の最上層に、前記第一ビアに接続する第一端子、及び前記第一下層配線に接続する第二端子を形成する工程と、
を備え、
前記第一TEGパターンを検査する工程において、
前記第一端子と前記第二端子との導通があったとき、前記層間絶縁膜中における隣り合う前記第一下層配線間にボイドが発生したと判断する半導体装置の製造方法。 Forming a first TEG pattern in the multilayer wiring layer;
Inspecting the first TEG pattern;
With
The step of forming the first TEG pattern includes:
Forming a plurality of first lower layer wirings extending in parallel with each other;
Forming an interlayer insulating film between the first lower layer wiring and on the first lower layer wiring;
A via forming step of forming a first via that penetrates the interlayer insulating film and is located between the first lower layer wirings in plan view;
Forming a first terminal connected to the first via and a second terminal connected to the first lower layer wiring on the uppermost layer of the multilayer wiring layer;
With
In the step of inspecting the first TEG pattern,
A method of manufacturing a semiconductor device, wherein when there is electrical connection between the first terminal and the second terminal, it is determined that a void is generated between adjacent first lower-layer wirings in the interlayer insulating film.
前記ビア形成工程における金属原料は、フッ化物である半導体装置の製造方法。 In the manufacturing method of the semiconductor device according to claim 9,
The method for manufacturing a semiconductor device, wherein the metal raw material in the via forming step is fluoride.
前記半導体装置は、多層配線層中に第一TEGパターンを備え、
前記第一TEGパターンは、
互いに平行に延伸した複数の第一下層配線と、
層間絶縁膜を貫通し、平面視で前記第一下層配線間に位置する第一ビアと、
前記多層配線層の最上層に形成され、前記第一ビアに接続している第一端子と、
前記最上層に形成され、前記第一下層配線に接続している第二端子と、
を備え、
前記第一端子と前記第二端子との導通があったとき、前記層間絶縁膜中における隣り合う前記第一下層配線間に前記ボイドが発生したと判断する半導体装置の検査方法。 A method for inspecting a semiconductor device for detecting voids generated in an interlayer insulating film,
The semiconductor device includes a first TEG pattern in a multilayer wiring layer,
The first TEG pattern is:
A plurality of first lower layer wirings extending in parallel with each other;
A first via that penetrates the interlayer insulating film and is located between the first lower layer wirings in plan view;
A first terminal formed on the uppermost layer of the multilayer wiring layer and connected to the first via;
A second terminal formed on the uppermost layer and connected to the first lower layer wiring;
With
A method for inspecting a semiconductor device, wherein when the first terminal and the second terminal are electrically connected, it is determined that the void is generated between the adjacent first lower layer wirings in the interlayer insulating film.
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CN109560001A (en) * | 2018-11-30 | 2019-04-02 | 上海华力微电子有限公司 | Defects detection structure, device and its detection method of semiconductor devices |
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- 2010-11-17 JP JP2010257140A patent/JP2012109402A/en active Pending
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