JP2013195414A - 半導体装置の測定方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】層間絶縁膜(IL1およびIL2)と、層間絶縁膜(IL1およびIL2)上に設けられた電極(BE等)と、を備える半導体装置SDを準備する。電極(BE等)の上側から、半導体装置SDに対して垂直な方向に圧子IDTを押込ながら、押し込み深さ及び荷重を測定する(測定工程)。次いで、押し込み深さと荷重との関係に基づいて、電極(BE等)の下方に位置する膜または電極に接する膜の耐性を判断する(評価工程)。
【選択図】図1
Description
図2を用い、第1の実施形態に係る半導体測定装置SDDについて説明する。この半導体測定装置SDDは、ステージSTG、圧子IDT、荷重機構部LSおよび測定制御部CTRを備えている。ステージSTGは、図1で示す層間絶縁膜(IL1およびIL2)と、層間絶縁膜(IL1およびIL2)上に設けられた電極(BE等)を備える半導体装置SDを載置する。図2の圧子IDTは、ステージSTGと対向する位置に設けられている。荷重機構部LSは、図1に示す半導体装置SDの電極BEの上側から、半導体装置SDに対して垂直な方向に圧子IDTを押し込む。測定制御部CTRは、荷重機構部LSを制御して圧子IDTを押し込みながら、押し込み深さ及び荷重を測定する。以下、詳細を説明する。
図6は、第2の実施形態に係る半導体装置の測定方法を説明するための断面図である。第2の実施形態は、電極がアンダーバンプメタル膜UBMのみである点を除いて、第1の実施形態と同様である。以下、詳細を説明する。
図7は、第3の実施形態に係る半導体装置の測定方法を説明するための断面図である。第3の実施形態は、評価対象の半導体装置SDの電極構成、および評価工程が異なる点を除いて、第1の実施形態と同様である。以下、詳細を説明する。
図11は、第4の実施形態に係る半導体装置の測定方法を説明するための断面図である。第4の実施形態は、半導体装置SDがピラー電極PLを備えている点を除いて、第1の実施形態と同様である。以下、詳細を説明する。
第5の実施形態は、以下の点を除いて、第1の実施形態または第3の実施形態と同様である。第1の実施形態では、耐性を評価するためのパラメータは臨界荷重であった。これに対して、第5の実施形態では、耐性を評価するためのパラメータは「荷重/押し込み深さの傾き」である。以下、詳細を説明する。
図16は、第6の実施形態に係る半導体装置の測定方法を説明するための断面図である。第6の実施形態は、測定工程において半導体装置SDを加熱する点を除いて、第1の実施形態または第3の実施形態と同様である。以下、詳細を説明する。
図17は、第7の実施形態に係る半導体装置の測定方法を説明するための断面図である。第7の実施形態は、測定工程において半導体装置SDを冷却する点を除いて、第1の実施形態または第3の実施形態と同様である。以下、詳細を説明する。
(付記1)
層間絶縁膜と、前記層間絶縁膜上に設けられた電極と、を備える半導体装置を準備する工程と、
前記電極の上側から前記半導体装置に対して垂直な方向に圧子を押込ながら、押し込み深さ及び荷重を測定する測定工程と、
前記押し込み深さと前記荷重との関係に基づいて、前記電極の下方に位置する膜または前記電極に接する膜の耐性を判断する評価工程と、
を備える半導体装置の測定方法。
(付記2)
付記1に記載の半導体装置の測定方法において、
前記層間絶縁膜の比誘電率は、3.2以下である半導体装置の測定方法。
(付記3)
付記1に記載の半導体装置の測定方法において、
前記半導体装置は、
複数の前記層間絶縁膜が設けられた多層配線層と、
前記多層配線層の最上層に設けられ、前記電極に接する金属膜と、
をさらに備える半導体装置の測定方法。
SDD 半導体測定装置
STG ステージ
HT ヒーター
CLS クーリングシステム
IDT 圧子
LS 荷重機構部
CTR 測定制御部
SUB 基板
LL ローカル配線層
GL グローバル配線層
IL1 層間絶縁膜
IC1 配線
BL1 拡散防止層
IL2 層間絶縁膜
IC2 配線
BL2 拡散防止層
CPL 保護層
CML 金属膜
UBM アンダーバンプメタル膜
BE バンプ電極
DBM 拡散防止膜
PL ピラー電極
CRK クラック
PLO 剥離
IDM 圧子の跡
Claims (20)
- 層間絶縁膜と、前記層間絶縁膜上に設けられた電極と、を備える半導体装置を準備する工程と、
前記電極の上側から前記半導体装置に対して垂直な方向に圧子を押込ながら、押し込み深さ及び荷重を測定する測定工程と、
前記押し込み深さと前記荷重との関係に基づいて、前記電極の下方に位置する膜または前記電極に接する膜の耐性を判断する評価工程と、
を備える半導体装置の測定方法。 - 請求項1に記載の半導体装置の測定方法において、
前記測定工程において、前記押し込み深さに対する、前記押し込み深さあたりの前記荷重を測定する半導体装置の測定方法。 - 請求項2に記載の半導体装置の測定方法において、
前記測定工程において、前記押し込み深さあたりの前記荷重が落ち込む変曲点に至ったときの前記荷重を臨界荷重として求め、
異なる複数の前記半導体装置に対して、前記測定工程を行い、
前記評価工程において、前記臨界荷重に基づいて、前記耐性を相対的に比較する半導体装置の測定方法。 - 請求項3に記載の半導体装置の測定方法において、
前記評価工程において、前記臨界荷重に基づいて、前記層間絶縁膜の膜強度を相対的に比較する半導体装置の測定方法。 - 請求項3に記載の半導体装置の測定方法において、
前記評価工程において、前記臨界荷重に基づいて、前記電極と当該電極と接する膜との密着性を相対的に比較する半導体装置の測定方法。 - 請求項1に記載の半導体装置の測定方法において、
異なる前記層間絶縁膜を有する複数の前記半導体装置に対して、同一の前記押し込み深さ又は前記荷重まで前記測定工程を行い、
前記評価工程において、前記層間絶縁膜に生じたクラックの幅に基づいて、前記層間絶縁膜の膜強度を相対的に比較する半導体装置の測定方法。 - 請求項6に記載の半導体装置の測定方法において、
前記クラックの幅をScanning Acoustic Tomographyにより測定する半導体装置の測定方法。 - 請求項1に記載の半導体装置の測定方法において、
前記評価工程において、前記押し込み深さに対する、前記押し込み深さあたりの前記荷重の傾きに基づいて、前記耐性を判断する半導体装置の測定方法。 - 請求項8に記載の半導体装置の測定方法において、
前記半導体装置は、前記層間絶縁膜上に設けられ、前記電極と接する保護層をさらに備え、
異なる前記保護層を有する複数の前記半導体装置に対して、同一の前記荷重まで前記測定工程を行い、
前記評価工程において、前記傾きに基づいて、前記保護層の膜強度を相対的に比較する半導体装置の測定方法。 - 請求項1に記載の半導体装置の測定方法において、
前記電極は、前記層間絶縁膜上に設けられたアンダーバンプメタル膜と、前記アンダーバンプメタル膜上に設けられたバンプ電極と、を備える半導体装置の測定方法。 - 請求項10に記載の半導体装置の測定方法において、
前記バンプ電極は、SnおよびAgを含む半導体装置の測定方法。 - 請求項1に記載の半導体装置の測定方法において、
前記電極は、Snの拡散を防止する材料からなるアンダーバンプメタル膜のみである半導体装置の測定方法。 - 請求項1に記載の半導体装置の測定方法において、
前記電極は、前記層間絶縁膜上に設けられたアンダーバンプメタル膜と、前記アンダーバンプメタル膜上に設けられたバンプ電極と、を備え、
前記測定工程の前に前記半導体装置を準備する工程において、少なくとも前記バンプ電極を研磨し、
前記測定工程において、研磨された前記バンプ電極に前記圧子を押し込む半導体装置の測定方法。 - 請求項1に記載の半導体装置の測定方法において、
前記電極は、前記層間絶縁膜上に設けられた拡散防止膜と、前記拡散防止膜上に設けられたピラー電極と、を備える半導体装置の測定方法。 - 請求項14に記載の半導体装置の測定方法において、
前記ピラー電極は、Cuを含む半導体装置の測定方法。 - 請求項1に記載の半導体装置の測定方法において、
前記測定工程において、前記圧子を水平方向に移動させることなく前記垂直な方向にのみ押し込む半導体装置の測定方法。 - 請求項1に記載の半導体装置の測定方法において、
前記圧子の少なくとも先端部は、鋭角である半導体装置の測定方法。 - 請求項1に記載の半導体装置の測定方法において、
前記荷重は50mN以上である半導体装置の測定方法。 - 請求項1に記載の半導体装置の測定方法において、
前記測定工程において、前記半導体装置を50℃以上に加熱する半導体装置の測定方法。 - 請求項1に記載の半導体装置の測定方法において、
前記測定工程において、前記半導体装置を−10℃以下に冷却する半導体装置の測定方法。
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JP2012066740A JP2013195414A (ja) | 2012-03-23 | 2012-03-23 | 半導体装置の測定方法 |
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2012
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