JP2591800B2 - Semiconductor integrated circuit defect detection method and defect detection circuit - Google Patents

Semiconductor integrated circuit defect detection method and defect detection circuit

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JP2591800B2
JP2591800B2 JP63201762A JP20176288A JP2591800B2 JP 2591800 B2 JP2591800 B2 JP 2591800B2 JP 63201762 A JP63201762 A JP 63201762A JP 20176288 A JP20176288 A JP 20176288A JP 2591800 B2 JP2591800 B2 JP 2591800B2
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Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、半導体集積回路の製造工程中において発生
する絶縁膜欠陥や傷等、主に配線層の上下配線層間に存
在する製造上の欠陥を容易に検出し、それに基づく解析
を可能ならしめる半導体集積回路の欠陥検出方法及び欠
陥検出用回路に関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Industrial Application Field) The present invention relates to a manufacturing defect mainly present between upper and lower wiring layers of a wiring layer, such as an insulating film defect or a scratch generated during a manufacturing process of a semiconductor integrated circuit. The present invention relates to a defect detection method and a defect detection circuit for a semiconductor integrated circuit, which makes it possible to easily detect a defect and to perform an analysis based on the defect.

(従来の技術) 半導体集積回路の製造工程中において発生する各種欠
陥は、近年の製造工程の自動化及びその改善、或は製造
技術の向上等により減少しつつある。しかし、集積回路
の大チップ化及び高集積化に起因する欠陥は、依然とし
て大きな歩留り劣化要因となったり、製品完成後の潜在
的故障要因となっているのが実状である。
(Prior Art) Various defects generated during the manufacturing process of a semiconductor integrated circuit are decreasing due to recent automation and improvement of the manufacturing process, improvement of the manufacturing technology, and the like. However, defects caused by the increase in the size of chips and the degree of integration of integrated circuits still cause a large yield deterioration or a potential failure after completion of a product.

例えば、前記各種欠陥の発生要因は第5図によって説
明される。第5図は半導体集積回路を構成する配線層及
び絶縁膜の一例を示す断面図である。
For example, the causes of the various defects are described with reference to FIG. FIG. 5 is a cross-sectional view showing an example of a wiring layer and an insulating film constituting a semiconductor integrated circuit.

半導体基板1上には例えば、拡散層配線層2、第1,第
2ポリシリコン配線層3,4、及び第1,第2アルミニウム
配線層5,6が形成されており、これら配線層2〜6の間
には絶縁膜7が形成され、最上層にはパッシベーション
保護膜8が形成されている。
On the semiconductor substrate 1, for example, a diffusion layer wiring layer 2, first and second polysilicon wiring layers 3 and 4, and first and second aluminum wiring layers 5 and 6 are formed. 6, an insulating film 7 is formed, and a passivation protective film 8 is formed on the uppermost layer.

これらの各配線層2〜6において、各配線層2〜6間
を電気的に絶縁する絶縁膜7の絶縁性は、製造工程中に
作り込まれるホトリソ欠陥、異物残渣、オーバーエッチ
ング及びノッチ等の各種欠陥に影響され、短絡や絶縁耐
圧性の低下等を生じる。ウエハプロセス終了後の組立工
程において、パッシベーション保護膜8上からの機械的
ダメージによりその下部の配線層同士の短絡やリークを
生じることもある。
In each of these wiring layers 2 to 6, the insulating property of the insulating film 7 that electrically insulates the wiring layers 2 to 6 depends on photolithographic defects, foreign matter residues, overetching, notches, and the like created during the manufacturing process. It is affected by various kinds of defects, and causes short-circuiting and a decrease in dielectric strength. In the assembling process after the wafer process is completed, a short circuit or a leak may occur between wiring layers under the passivation protective film 8 due to mechanical damage from above the passivation protective film 8.

従来、このような欠陥を製造工程中において検出し、
これに対処するためには、主に次のような方法が採用さ
れてきた。
Conventionally, such defects are detected during the manufacturing process,
In order to deal with this, the following methods have been mainly adopted.

(1)実際の製品において発生した電気的特性の不良品
を詳細に解析して故障箇所を特定した後、必要に応じて
エッチング等の化学処理、元素分析等の実施及び電子顕
微鏡による観察等を通して原因を究明し、その結果とし
て製造上の欠陥を検出する方法。
(1) Defective products with electrical characteristics generated in actual products are analyzed in detail to identify failure points, and then, if necessary, through chemical treatment such as etching, elemental analysis, etc., and observation with an electron microscope, etc. A method of determining the cause and, as a result, detecting manufacturing defects.

(2)実際の製品の製造工程中の各段階にてウエハ、チ
ップの外観目視検査を実施し、外観上の異常として欠陥
部分を検出し、さらに上記(1)と同様の手順を経て原
因を究明する方法。
(2) At each stage during the actual product manufacturing process, a visual inspection of the appearance of wafers and chips is carried out, a defective portion is detected as an abnormal appearance, and the cause is determined through the same procedure as (1). How to find out.

(発明が解決しようとする課題) しかしながら、上記の半導体集積回路の欠陥検出方法
においては、次のような課題があった。
(Problems to be Solved by the Invention) However, the above-described method for detecting a defect in a semiconductor integrated circuit has the following problems.

(i)実際に電気的故障を生じた製品について故障解析
を行なう方法では、近年の高集積かつ微細な半導体集積
回路に対し故障解析自体が困難であり、故障箇所を特定
することすら難しい。仮に故障が判った場合でも、その
原因を特定することはさらに困難であり、多大な工数も
必要であった。
(I) In a method of performing a failure analysis on a product in which an electrical failure has actually occurred, it is difficult to perform a failure analysis on a highly integrated and fine semiconductor integrated circuit in recent years, and it is even difficult to specify a failure location. Even if a failure is found, it is more difficult to identify the cause, and a large number of man-hours are required.

(ii)製品の外観目視検査を実施する方法では、製品の
回路パターンが高密度かつ複雑なため、かなり大きな欠
陥でなければ目視することができない。即ち、小さな欠
陥はほとんど検出不可能であった。
(Ii) In the method of performing a visual appearance inspection of a product, since the circuit pattern of the product is dense and complicated, it cannot be visually observed unless the defect is considerably large. That is, small defects were hardly detectable.

(iii)欠陥のチップ内及びウエハ内における分布、発
生率等を定量的に把握することが難しく、原因工程等の
追求がほとんど不可能であった。また、従来方法は本質
的に実製品の被壊検査であった。
(Iii) It is difficult to quantitatively grasp the distribution, occurrence rate, and the like of a defect in a chip and a wafer, and it has been almost impossible to pursue a cause process. In addition, the conventional method is essentially the inspection of the actual product for damage.

本発明は、前記従来技術がもっていた課題として、故
障製品に対する解析ではその欠陥検出が困難な点、外観
目視検査では小さな欠陥の検出が不可能な点、及び欠陥
の分布や発生率の定量的把握が難しく原因追求ができな
い点について解決した半導体集積回路の欠陥検出方法及
び欠陥検出用回路を提供するものである。
The present invention has the following problems that the prior art has problems in that it is difficult to detect a defect in an analysis of a faulty product, that a small defect cannot be detected in visual inspection, and that the distribution and occurrence rate of defects are quantitative. It is an object of the present invention to provide a method for detecting a defect in a semiconductor integrated circuit and a circuit for detecting a defect which solve the problem that it is difficult to grasp the cause and cannot find the cause.

(課題を解決するための手段) 前記課題を解決するために、本発明のうちの請求項1
の発明は、第1の方向に延在する複数の第1の配線と、
前記第1の方向と実質的に直交する第2の方向に延在
し、前記第1の配線と絶縁膜を介して対向する複数の第
2の配線と、前記複数の第1の配線と前記複数の第2の
配線との立体交差点に対応してそれぞれ配置された複数
の検出用単位素子及び複数のダイオードであって、前記
各検出用単位素子は、対応する前記第1の配線に接続さ
れた第1の導電層と、前記第1の導電層と絶縁膜を介し
て対向する第2の導電層とを有し、前記各ダイオード
は、対応する前記検出用単位素子の前記第2の導電層に
接続されたP型領域と、対応する前記第2の配線に接続
されたN型領域とを有する前記複数の検出用単位素子及
び複数のダイオードとを有する欠陥検出用回路を使用し
て行なう半導体集積回路の欠陥検出方法に於て、次のよ
うな手段を講じている。
(Means for Solving the Problems) In order to solve the problems, claim 1 of the present invention.
A plurality of first wirings extending in a first direction;
A plurality of second wirings extending in a second direction substantially orthogonal to the first direction and facing the first wirings with an insulating film interposed therebetween; A plurality of detection unit elements and a plurality of diodes, each of which is arranged corresponding to a three-dimensional intersection with a plurality of second wirings, wherein each of the detection unit elements is connected to the corresponding first wiring. A first conductive layer, and a second conductive layer opposed to the first conductive layer via an insulating film, wherein each of the diodes is connected to the second conductive layer of the corresponding detection unit element. This is performed using a defect detection circuit having a plurality of detection unit elements and a plurality of diodes each having a P-type region connected to a layer and an N-type region connected to the corresponding second wiring. The following measures have been taken in the method of detecting defects in semiconductor integrated circuits.

この請求項1の発明では、前記複数の検出用単位素子
にそれぞれ対応する前記複数の第1及び第2の配線に電
圧を印加することにより、前記複数の検出用単位素子の
電気的導通状態に応じて、前記各検出用単位素子が形成
された領域内の絶縁膜に係わる欠陥を検出するようにし
ている。
In the invention of claim 1, by applying a voltage to the plurality of first and second wirings respectively corresponding to the plurality of detection unit elements, the plurality of detection unit elements are brought into an electrically conductive state. Accordingly, a defect related to an insulating film in a region where each of the detection unit elements is formed is detected.

請求項2の発明は、マトリクス状に配列された複数の
素子であって、前記各素子は検出用単位素子とダイオー
ドとからなり、前記各検出用単位素子は、第1の導電層
と、前記第1の導電層と絶縁膜を介して対向する第2の
導電層とからなり、前記各ダイオードは、対応する前記
検出用単位素子の前記第2の導電層と接続されるP型領
域と、N型領域とからなる前記複数の素子と、複数の第
1の配線であって、前記各第1の配線は列方向に配置さ
れた前記複数の素子の第1の導電層に接続される前記複
数の第1の配線と、複数の第2の配線であって、前記各
第2の配線は行方向に配置された前記複数の素子のN型
領域に接続される前記複数の第2の配線とを有する欠陥
検出用回路を使用して行なう半導体集積回路の欠陥検出
方法に於て、次のような手段を講じている。
The invention according to claim 2 is a plurality of elements arranged in a matrix, wherein each of the elements includes a detection unit element and a diode, and each of the detection unit elements has a first conductive layer, A first conductive layer and a second conductive layer facing each other with an insulating film interposed therebetween, wherein each of the diodes is a P-type region connected to the second conductive layer of the corresponding detection unit element; A plurality of elements each including an N-type region; and a plurality of first wirings, wherein each of the first wirings is connected to a first conductive layer of the plurality of elements arranged in a column direction. A plurality of first wirings and a plurality of second wirings, wherein each of the second wirings is connected to an N-type region of the plurality of elements arranged in a row direction; In the defect detection method for a semiconductor integrated circuit performed by using the defect detection circuit having It has taken such means.

この請求項2の発明では、前記複数の検出用単位素子
にそれぞれ対応する前記複数の第1及び第2の配線に電
圧を印加することにより、前記複数の検出用単位素子の
電気的導通状態に応じて、前記各検出用単位素子が形成
された領域内の絶縁膜に係わる欠陥を検出するようにし
ている。
In the invention according to claim 2, by applying a voltage to the plurality of first and second wirings respectively corresponding to the plurality of detection unit elements, the plurality of detection unit elements are brought into an electrically conductive state. Accordingly, a defect related to an insulating film in a region where each of the detection unit elements is formed is detected.

請求項3の発明は、半導体基板に形成された欠陥検出
用回路に於て、マトリクス状に配列された複数の素子を
有している。この各素子は、検出用単位素子とダイオー
ドとからなり、前記各検出用単位素子は、第1の導電層
と、前記第1の導電層と絶縁膜を介して対向する第2の
導電層であって、前記半導体基板との最短距離は、前記
第1の導電層と前記半導体基板との最短距離と異なる前
記第2の導電層とからなり、前記各ダイオードは、対応
する前記検出用単位素子の前記第2の導電層と接続され
るP型領域と、N型領域とからなる。
According to a third aspect of the present invention, in the defect detection circuit formed on the semiconductor substrate, a plurality of elements are arranged in a matrix. Each of the elements includes a detection unit element and a diode. Each of the detection unit elements includes a first conductive layer and a second conductive layer opposed to the first conductive layer via an insulating film. The shortest distance from the semiconductor substrate is composed of the first conductive layer and the second conductive layer different from the shortest distance between the semiconductor substrate, and each diode is a corresponding one of the detection unit elements. A P-type region connected to the second conductive layer and an N-type region.

さらに、この請求項3の発明では、複数の第1の配線
であって、前記各第1の配線は列方向に配置された前記
複数の素子の第1の導電層に接続される前記複数の第1
の配線と、複数の第2の配線であって、前記各第2の配
線は行方向に配置された前記複数の素子のN型領域に接
続される前記複数の第2の配線とを有している。
Further, in the invention according to claim 3, there are a plurality of first wirings, wherein each of the first wirings is connected to a first conductive layer of the plurality of elements arranged in a column direction. First
And a plurality of second wirings, wherein each of the second wirings has a plurality of second wirings connected to N-type regions of the plurality of elements arranged in a row direction. ing.

請求項4の発明は、半導体基板上に形成された欠陥検
出用回路に於て、マトリクス状に配列された複数の検出
用単位素子を有している。この各検出用単位素子は、前
記半導体基板上に形成された第1の導電層と、前記第1
の導電層上に形成された絶縁膜上に形成され、複数本の
帯状導電片からなる第2の導電層とからなる。
According to a fourth aspect of the present invention, in a defect detection circuit formed on a semiconductor substrate, a plurality of detection unit elements arranged in a matrix are provided. Each of the detection unit elements includes a first conductive layer formed on the semiconductor substrate and the first conductive layer.
And a second conductive layer formed of a plurality of strip-shaped conductive pieces formed on the insulating film formed on the conductive layer.

さらに、この請求項4の発明では、複数の第1の配線
であって、前記各第1の配線は列方向に配置された前記
複数の素子の第1の導電層に接続される前記複数の第1
の配線と、複数の第2の配線であって、前記各第2の配
線は行方向に配置された前記複数の素子のN型領域に接
続される前記複数の第2の配線とを有している。
Furthermore, in the invention according to claim 4, there are a plurality of first wirings, wherein each of the first wirings is connected to a first conductive layer of the plurality of elements arranged in a column direction. First
And a plurality of second wirings, wherein each of the second wirings has a plurality of second wirings connected to N-type regions of the plurality of elements arranged in a row direction. ing.

(作用) 請求項1乃至3の発明によれば、ダイオードは、検出
すべき箇所の絶縁膜に対応する検出用単位素子を除く欠
陥のある絶縁膜に対応する複数の検出用単位素子を介し
て、検出すべき箇所の絶縁膜に対応する検出用単位素子
に対応する第1の配線と第2の配線との間に電気的導通
路が形成されるのを防ぐ働きがある。
(Operation) According to the first to third aspects of the present invention, the diode is connected via the plurality of detection unit elements corresponding to the defective insulating film excluding the detection unit element corresponding to the insulating film at the location to be detected. The function of preventing the formation of an electrical conduction path between the first wiring and the second wiring corresponding to the unit element for detection corresponding to the insulating film at the location to be detected.

請求項4の発明によれば、複数本の帯状導電片からな
る第2の導電層のエッジに生じる絶縁膜の製造欠陥を検
出できる。
According to the fourth aspect of the invention, it is possible to detect a manufacturing defect of the insulating film generated at the edge of the second conductive layer including the plurality of strip-shaped conductive pieces.

(実施例) 第6図は、本発明の実施例の前提となる技術を説明す
るための図であって、欠陥検出方法で用いられる欠陥検
出用回路の全体の平面図である。また、第7図(a),
(b)は第6図の欠陥検出用回路の一部を示し、同図
(a)は検出用単位素子の断面図、及び同図(b)は欠
陥検出用回路の部分平面図である。
(Example) FIG. 6 is a diagram for explaining a technique which is a premise of an example of the present invention, and is a plan view of an entire defect detection circuit used in a defect detection method. FIG. 7 (a),
6 (b) shows a part of the defect detection circuit of FIG. 6, FIG. 6 (a) is a sectional view of a detection unit element, and FIG. 6 (b) is a partial plan view of the defect detection circuit.

第7図(a)において、この検出用単位素子11は、例
えば第5図に示した上下配線層間における絶縁膜に係わ
る欠陥を検出するためのものである。検出用単位素子11
は、半導体基板12上に形成された第1の導電層13と、第
1の導電層13上に絶縁膜14を介して形成された第2の導
電層15とによって構成されている。第1の導電層13下に
は例えばフィルード酸化膜16が形成され、第2の導電層
15上には例えばパッシベーション保護膜17が形成されて
いる。検出用単位素子11は半導体集積回路の任意の上下
配線層間に着目して形成され、その構造は絶縁膜14で電
気的に絶縁されたキャパシタ類似構造を有している。
In FIG. 7 (a), the detection unit element 11 is for detecting a defect relating to the insulating film between the upper and lower wiring layers shown in FIG. 5, for example. Unit element for detection 11
Is composed of a first conductive layer 13 formed on a semiconductor substrate 12 and a second conductive layer 15 formed on the first conductive layer 13 with an insulating film 14 interposed therebetween. For example, a field oxide film 16 is formed under the first conductive layer 13 and the second conductive layer
For example, a passivation protection film 17 is formed on 15. The detection unit element 11 is formed by focusing on any upper and lower wiring layers of the semiconductor integrated circuit, and has a capacitor-like structure electrically insulated by an insulating film 14.

このように構成された複数の検出用単位素子11は、予
め第7図(b)に示すように半導体チップ上にマトリッ
クス状に配置され、欠陥検出用回路18を成している。即
ち、行方向に配列された検出用単位素子11は、それぞれ
の第2の導電層15が共通の行電極Y1,Y2に接続され、列
方向に配列された検出用単位素子11は、それぞれの第1
の導電層13が共通の列電極X1,X2に接続されている。こ
のようにしてマトリックス状に配置された検出用単位素
子11により、第6図に示すような欠陥検出用回路18が構
成されている。
The plurality of detection unit elements 11 configured as described above are arranged in advance in a matrix on a semiconductor chip as shown in FIG. 7B, and constitute a defect detection circuit 18. That is, in the detection unit elements 11 arranged in the row direction, the respective second conductive layers 15 are connected to the common row electrodes Y1 and Y2, and the detection unit elements 11 arranged in the column direction First
Are connected to the common column electrodes X1 and X2. The detection unit elements 11 thus arranged in a matrix form a defect detection circuit 18 as shown in FIG.

上記構成の欠陥検出用回路18は、検出用単位素子11を
キャパシタと考え、電気的等価回路を考えると第8図の
ようになる。
The defect detection circuit 18 having the above configuration is as shown in FIG. 8 when the detection unit element 11 is considered as a capacitor and an electrical equivalent circuit is considered.

第8図において、例えば行電極Y3と列電極X2の交点に
位置する検出用単位素子11が製造上の欠陥により短絡し
ているとすれば、電極Y3,X2間にバイアス電圧を印加し
たときのみ短絡電流が矢印Aの如く流れる。これによ
り、半導体チップ上の欠陥及びその位置が検出される。
ウエハ上における欠陥位置及び分布等を検出するために
は、ウエハ上に形成された各々の欠陥検出用回路18に個
別のコードを作り込めばよい。
In FIG. 8, for example, if the detection unit element 11 located at the intersection of the row electrode Y3 and the column electrode X2 is short-circuited due to a manufacturing defect, only when a bias voltage is applied between the electrodes Y3 and X2 A short-circuit current flows as indicated by arrow A. Thereby, the defect on the semiconductor chip and its position are detected.
In order to detect the defect position and distribution on the wafer, an individual code may be created in each of the defect detection circuits 18 formed on the wafer.

上記の欠陥検出用回路18は、半導体チップ上に多数存
在する配線層のうち、任意の配線層間における絶縁膜に
着目することによって、例えばAl配線層とポリシリコン
配線層間の組み合わせ、或はAl配線層間における組み合
わせ等、種々の構造を選択することができる。また、同
一半導体チップ上において、複数の構造を組み合わせる
ことにより、同時にいくつもの絶縁膜について欠陥検出
を行なうこともできる。
The above-described defect detection circuit 18 focuses on an insulating film between arbitrary wiring layers among a large number of wiring layers existing on a semiconductor chip, for example, a combination between an Al wiring layer and a polysilicon wiring layer, or an Al wiring layer. Various structures such as a combination between layers can be selected. Further, by combining a plurality of structures on the same semiconductor chip, it is possible to detect defects in several insulating films at the same time.

欠陥検出用回路18のウエハレベルでの配置・構成は、
その目的や着目する対象に応じて、第9図(a),
(b)に示す2種類に大別できる。
The arrangement and configuration of the defect detection circuit 18 at the wafer level are as follows.
FIG. 9 (a),
It can be roughly classified into two types shown in FIG.

即ち、第9図(a)の配置・構成は、半導体集積回路
の製造工程或は製造ロットの品質モニタとして欠陥検出
用回路18を定常的に使用する場合のもので、ウエハ19上
の数箇所に製品の代りに配置し、スキップTEGとして運
用するものである。
That is, the arrangement and configuration shown in FIG. 9A are for the case where the defect detection circuit 18 is used constantly as a quality monitor of a semiconductor integrated circuit manufacturing process or a manufacturing lot. In place of products and operate as a skip TEG.

また、第9図(b)の配置・構成は、製造工程におけ
る事故・トラブル解析、歩留り解析及び製造条件の設定
・変更時評価等の目的で欠陥検出用回路18を配置するも
のである。この場合には、ウエハ19全面に欠陥検出用回
路18を形成し、個々の欠陥検出用回路18に個別のコード
を作り込むことにより、組立工程で半導体チップが個々
に分割された後においても、ウエハ19上の欠陥分布及び
欠陥発生率等の定量的解析が可能となる。
The arrangement and configuration shown in FIG. 9 (b) are for arranging the defect detecting circuit 18 for the purpose of analyzing accidents / troubles in the manufacturing process, analyzing the yield, and evaluating the setting / change of the manufacturing conditions. In this case, the defect detection circuit 18 is formed on the entire surface of the wafer 19, and individual codes are formed in the individual defect detection circuits 18, so that even after the semiconductor chips are individually divided in the assembly process, Quantitative analysis of the defect distribution on the wafer 19, the defect occurrence rate, and the like becomes possible.

以上のような欠陥検出方法においては、着目する任意
の配線層間における絶縁膜の欠陥を容易に検出でき、そ
の位置や分布等を定量的に解析することができる。ま
た、ウエハプロセス終了後の組立工程における機械的ダ
メージによる配線層間絶縁膜の欠陥に対しても同様な検
出・解析が可能である。これらの欠陥情報を分析し、特
徴をつかむことによって、従来困難であった原因工程の
追求を容易に行なうことができる。
In the above-described defect detection method, a defect in an insulating film between any wiring layers of interest can be easily detected, and the position, distribution, and the like can be quantitatively analyzed. Further, the same detection and analysis can be performed on a defect of the wiring interlayer insulating film due to mechanical damage in an assembling process after completion of the wafer process. By analyzing the defect information and grasping the characteristics, it is possible to easily pursue the cause process which has been difficult in the past.

第1図は本発明の実施例の欠陥検出方法において用い
られる検出用単位素子の平面図であり、第2図は第1図
のA−A線断面図である。
FIG. 1 is a plan view of a detection unit element used in a defect detection method according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line AA of FIG.

この実施例が前記第7図と異なる点は、半導体基板12
上の第1及び第2の導電層20,21のうち、第2の導電層2
1を多数の帯状導電片21aの平行配置によって形成したこ
とである。
This embodiment differs from FIG. 7 in that the semiconductor substrate 12
Of the first and second conductive layers 20 and 21 above, the second conductive layer 2
1 is formed by arranging a number of strip-shaped conductive pieces 21a in parallel.

このような構成としても、第7図のものとほぼ同様の
作用、効果が得られると共に、配線層のエッジに依存し
て発生する欠陥の検出にも効果的に対応できるという利
点がある。即ち、第7図の方法が比較的大きな面積を有
する上下配線層間に生じる絶縁膜欠陥の検出に適するの
に対し、この実施例は配線層エッジに生じる絶縁膜の製
造欠陥にも対応できるようにしたものである。
Even with such a configuration, there are advantages that substantially the same operation and effect as those of FIG. 7 can be obtained, and that detection of a defect generated depending on the edge of the wiring layer can be effectively dealt with. That is, while the method of FIG. 7 is suitable for detecting an insulating film defect generated between upper and lower wiring layers having a relatively large area, this embodiment can cope with a manufacturing defect of the insulating film generated at the edge of the wiring layer. It was done.

この場合の考え方は、配線層のパターニング時に配線
エッジに発生する絶縁膜欠陥、例えばオーバエッチング
によるボイドやエッジにおける異物残渣等による欠陥の
発生は総エッジ長にほぼ比例すると考え、検出用単位素
子11の外形面積は変えずに相対的にエッジ長をできるだ
け長くしようとするものである。
In this case, the idea is that the occurrence of an insulating film defect occurring at the wiring edge during patterning of the wiring layer, for example, the occurrence of a void due to over-etching or a defect due to foreign matter residue at the edge is almost proportional to the total edge length. Is to make the edge length as long as possible without changing the external area.

第3図は本発明の他の実施例の欠陥検出方法において
用いられる検出用単位素子の断面図であり、第4図はそ
の検出用単位素子から成る欠陥検出用回路の電気的等価
回路図である。
FIG. 3 is a sectional view of a detection unit element used in a defect detection method according to another embodiment of the present invention, and FIG. 4 is an electrical equivalent circuit diagram of a defect detection circuit including the detection unit element. is there.

この実施例は第7図の検出用単位素子11に第3図のよ
うにN+−pダイオード22を組み込み、第4図に示すよう
な欠陥検出用回路18を構成することによって、各検出用
単位素子11を電気的に分離したものである。
In this embodiment, an N + -p diode 22 is incorporated in the detection unit element 11 of FIG. 7 as shown in FIG. 3 and a defect detection circuit 18 as shown in FIG. The unit element 11 is electrically separated.

このような構成とすれば、第7図のものとほぼ同様の
作用、効果が得られることに加え、検出用単位素子11の
電気的分離によって、複数の欠陥の位置や分布を的確に
検出することが可能となる。即ち、1個の半導体チップ
上に複数箇所の欠陥が存在するような場合にあっても、
個々の欠陥の位置や分布等を確実に識別、検出すること
ができる。
With such a configuration, in addition to obtaining substantially the same operation and effect as those in FIG. 7, the positions and distributions of a plurality of defects can be accurately detected by electrical separation of the detection unit element 11. It becomes possible. That is, even when a plurality of defects exist on one semiconductor chip,
The position and distribution of each defect can be reliably identified and detected.

なお、本発明は図示の実施例に限定されず、種々の変
形が可能であり、例えば次のような変形例が挙げられ
る。
The present invention is not limited to the illustrated embodiment, and various modifications are possible, for example, the following modifications.

(イ)第2図及び第3図では検出用単位素子11を平面上
に形成するものとしたが、これを段差構造とすることも
できる。例えば、第1の導電層13,20と第2の導電層15,
21の間、もしくは第1の導電層13,20下の絶縁膜に意図
的に段差構造を作り込めば、その段差構造や絶縁膜のス
テップカバレッジに依存して発生する欠陥を検出するこ
とができる。
(A) In FIGS. 2 and 3, the detection unit element 11 is formed on a plane, but this may be a step structure. For example, the first conductive layers 13 and 20 and the second conductive layers 15 and
If a step structure is intentionally formed between 21 or in the insulating film below the first conductive layers 13 and 20, a defect generated depending on the step structure and the step coverage of the insulating film can be detected. .

(ロ)第3図では第7図の検出用単位素子11にダイオー
ド22を組み込むものとしたが、第1図の検出用単位素子
11にダイオード22を組み込んでもよい。
(B) In FIG. 3, the diode 22 is incorporated in the detection unit element 11 in FIG. 7, but the detection unit element in FIG.
A diode 22 may be incorporated in 11.

(ハ)検出用単位素子11の形状やダイオード22の構造等
は図示のものにとらわれず、対象とする半導体集積回路
に応じて任意に変えることができる。
(C) The shape of the detection unit element 11, the structure of the diode 22, and the like are not limited to those shown in the figure and can be arbitrarily changed according to the target semiconductor integrated circuit.

(ニ)第1図及び第2図では第2の導電層21を帯状導電
片21aで形成するものとしたが、第1の導電層20を帯状
導電片で形成してもよい。
(D) In FIGS. 1 and 2, the second conductive layer 21 is formed of the strip-shaped conductive piece 21a, but the first conductive layer 20 may be formed of the strip-shaped conductive piece.

(ホ)本発明はMOS及びバイポーラ構造を問わず、如何
なる構造の半導体集積回路に対しても適用可能である。
(E) The present invention is applicable to semiconductor integrated circuits of any structure, irrespective of MOS and bipolar structures.

(発明の効果) 以上詳細に説明したように、請求項1及び2の発明に
よれば、検出用単位素子と第2の配線との間にダイオー
ドが設けられた欠陥検出用回路を用いて絶縁膜に係わる
欠陥を検出するようにしているので、検出作業に工数や
時間をかけることなく、各検出用単位素子が形成される
領域内の絶縁膜に係わる欠陥(即ち、複数の絶縁膜の欠
陥位置)を的確に検出することができる。
(Effects of the Invention) As described in detail above, according to the first and second aspects of the present invention, insulation is achieved by using a defect detection circuit in which a diode is provided between a detection unit element and a second wiring. Since the defect relating to the film is detected, the defect relating to the insulating film in the region where each unit element for detection is formed (that is, the defect of a plurality of insulating films) can be performed without taking any man-hour or time for the detecting operation. Position) can be accurately detected.

請求項3の発明によれば、欠陥検出用回路に於て、検
出用単位素子と第2の配線との間にダイオードを設けた
ので、請求項1及び2の発明と同様に、検出作業に工数
や時間をかけることなく、複数の絶縁膜の欠陥位置を的
確に検出できる。
According to the third aspect of the present invention, a diode is provided between the detection unit element and the second wiring in the defect detection circuit. Defect positions of a plurality of insulating films can be accurately detected without man-hours or time.

請求項4の発明によれば、検出用単位素子の第2の導
電層を複数本の帯状導電片で構成したので、この第2の
導電層エッジに生じる絶縁膜の製造欠陥を検出すること
ができる。
According to the fourth aspect of the present invention, since the second conductive layer of the detection unit element is constituted by a plurality of strip-shaped conductive pieces, it is possible to detect a manufacturing defect of the insulating film generated at the edge of the second conductive layer. it can.

したがって、これらの欠陥情報を分析することによっ
て、従来困難であった欠陥原因の追求が容易となり、半
導体集積回路の品質や歩留りの向上、及びトラブルの早
期解決等に多大な貢献を及ぼすことができる。
Therefore, by analyzing the defect information, it is easy to pursue the cause of the defect, which has been difficult in the past, and it is possible to greatly contribute to the improvement of the quality and yield of the semiconductor integrated circuit and the early resolution of the trouble. .

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

第1図は本発明の実施例における検出用単位素子の平面
図、第2図は第1図のA−A線断面図、第3図は本発明
の他の実施例における検出用単位素子の断面図、第4図
は第3図の検出用単位素子から成る欠陥検出用回路の電
気的等価回路図、第5図は半導体集積回路の配線層断面
図、第6図は欠陥検出用回路の全体平面図、第7図
(a),(b)は第6図の欠陥検出用回路の一部を示
し、同図(a)は検出用単位素子の断面図及び同図
(b)は欠陥検出用回路の部分平面図、第8図は第7図
(b)の電気的等価回路図、第9図(a),(b)は欠
陥検出用回路のウエハ上における配置を示す平面図であ
る。 11……検出用単位素子、12……半導体基板、13,20……
第1の導電層、14……絶縁膜、15,21……第2の導電
層、18……欠陥検出用回路、21a……帯状導電片、22…
…ダイオード。
FIG. 1 is a plan view of a detection unit element according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a sectional view taken along line AA of FIG. 1, and FIG. FIG. 4 is an electrical equivalent circuit diagram of a defect detection circuit composed of the detection unit elements of FIG. 3, FIG. 5 is a cross-sectional view of a wiring layer of a semiconductor integrated circuit, and FIG. FIGS. 7 (a) and 7 (b) show a part of the defect detection circuit of FIG. 6, and FIG. 7 (a) is a sectional view of a detection unit element and FIG. FIG. 8 is a partial plan view of the detection circuit, FIG. 8 is an electrical equivalent circuit diagram of FIG. 7B, and FIGS. 9A and 9B are plan views showing an arrangement of the defect detection circuit on the wafer. is there. 11 ... Detection unit element, 12 ... Semiconductor substrate, 13,20 ...
1st conductive layer, 14... Insulating film, 15, 21... 2nd conductive layer, 18... Defect detection circuit, 21a.
…diode.

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】第1の方向に延在する複数の第1の配線
と、 前記第1の方向と実質的に直交する第2の方向に延在
し、前記第1の配線と絶縁膜を介して対向する複数の第
2の配線と、 前記複数の第1の配線と前記複数の第2の配線との立体
交差点に対応してそれぞれ配置された複数の検出用単位
素子及び複数のダイオードであって、前記各検出用単位
素子は、対応する前記第1の配線に接続された第1の導
電層と、前記第1の導電層と絶縁膜を介して対向する第
2の導電層とを有し、前記各ダイオードは、対応する前
記検出用単位素子の前記第2の導電層に接続されたP型
領域と、対応する前記第2の配線に接続されたN型領域
とを有する前記複数の検出用単位素子及び複数のダイオ
ードとを有する欠陥検出用回路を使用して行なう半導体
集積回路の欠陥検出方法に於て、 前記複数の検出用単位素子にそれぞれ対応する前記複数
の第1及び第2の配線に電圧を印加することにより、前
記複数の検出用単位素子の電気的導通状態に応じて、前
記各検出用単位素子が形成された領域内の絶縁膜に係わ
る欠陥を検出する半導体集積回路の欠陥検出方法。
A first wiring extending in a first direction; a second wiring extending in a second direction substantially perpendicular to the first direction; A plurality of second wirings facing each other, a plurality of detection unit elements and a plurality of diodes respectively arranged corresponding to a three-dimensional intersection of the plurality of first wirings and the plurality of second wirings. In addition, each of the detection unit elements includes a first conductive layer connected to the corresponding first wiring, and a second conductive layer facing the first conductive layer via an insulating film. The plurality of diodes each having a P-type region connected to the second conductive layer of the corresponding detection unit element and an N-type region connected to the corresponding second wiring. Collection using a defect detection circuit having a plurality of detection unit elements and a plurality of diodes In the method for detecting a defect in a circuit, a voltage is applied to the plurality of first and second wirings respectively corresponding to the plurality of detection unit elements, so that the plurality of detection unit elements are electrically connected. A method for detecting a defect related to an insulating film in a region where each of the detection unit elements is formed.
【請求項2】マトリクス状に配列された複数の素子であ
って、前記各素子は検出用単位素子とダイオードとから
なり、前記各検出用単位素子は、第1の導電層と、前記
第1の導電層と絶縁膜を介して対向する第2の導電層と
からなり、前記各ダイオードは、対応する前記検出用単
位素子の前記第2の導電層と接続されるP型領域と、N
型領域とからなる前記複数の素子と、 複数の第1の配線であって、前記各第1の配線は列方向
に配置された前記複数の素子の第1の導電層に接続され
る前記複数の第1の配線と、 複数の第2の配線であって、前記各第2の配線は行方向
に配置された前記複数の素子のN型領域に接続される前
記複数の第2の配線とを有する欠陥検出用回路を使用し
て行なう半導体集積回路の欠陥検出方法に於て、 前記複数の検出用単位素子にそれぞれ対応する前記複数
の第1及び第2の配線に電圧を印加することにより、前
記複数の検出用単位素子の電気的導通状態に応じて、前
記各検出用単位素子が形成された領域内の絶縁膜に係わ
る欠陥を検出する半導体集積回路の欠陥検出方法。
2. A plurality of devices arranged in a matrix, wherein each of the devices comprises a detecting unit element and a diode, wherein each of the detecting unit elements comprises a first conductive layer and a first conductive layer. , And a second conductive layer facing each other with an insulating film interposed therebetween, wherein each of the diodes has a P-type region connected to the second conductive layer of the corresponding detection unit element;
A plurality of devices each including a mold region; and a plurality of first wires, wherein each of the first wires is connected to a first conductive layer of the plurality of devices arranged in a column direction. A plurality of second wirings, wherein each of the second wirings is connected to an N-type region of the plurality of elements arranged in a row direction. In the defect detection method for a semiconductor integrated circuit performed by using the defect detection circuit having: a voltage applied to the plurality of first and second wirings respectively corresponding to the plurality of detection unit elements. A defect detection method for a semiconductor integrated circuit for detecting a defect relating to an insulating film in a region where each of the detection unit elements is formed, according to an electrical conduction state of the plurality of detection unit elements.
【請求項3】半導体基板に形成された欠陥検出用回路に
於て、 マトリクス状に配列された複数の素子であって、前記各
素子は検出用単位素子とダイオードとからなり、前記各
検出用単位素子は、第1の導電層と、前記第1の導電層
と絶縁膜を介して対向する第2の導電層であって、前記
半導体基板との最短距離は、前記第1の導電層と前記半
導体基板との最短距離と異なる前記第2の導電層とから
なり、前記各ダイオードは、対応する前記検出用単位素
子の前記第2の導電層と接続されるP型領域と、N型領
域とからなる前記複数の素子と、 複数の第1の配線であって、前記各第1の配線は列方向
に配置された前記複数の素子の第1の導電層に接続され
る前記複数の第1の配線と、 複数の第2の配線であって、前記各第2の配線は行方向
に配置された前記複数の素子のN型領域に接続される前
記複数の第2の配線とを有することを特徴とする欠陥検
出用回路。
3. A defect detection circuit formed on a semiconductor substrate, comprising: a plurality of elements arranged in a matrix, wherein each of said elements comprises a detection unit element and a diode; The unit element is a first conductive layer, a second conductive layer facing the first conductive layer via an insulating film, and a shortest distance from the semiconductor substrate is equal to the first conductive layer. The second conductive layer, which is different from the shortest distance from the semiconductor substrate, wherein each of the diodes has a P-type region connected to the second conductive layer of the corresponding detection unit element, and an N-type region. And a plurality of first wirings, wherein each of the first wirings is connected to a first conductive layer of the plurality of elements arranged in a column direction. One wiring and a plurality of second wirings, wherein each of the second wirings is arranged in a row direction. Defect detection circuit; and a location has been the second wiring of said plurality being connected to the N-type region of said plurality of elements.
【請求項4】半導体基板上に形成された欠陥検出用回路
に於て、 マトリクス状に配列された複数の検出用単位素子であっ
て、前記各検出用単位素子は、前記半導体基板上に形成
された第1の導電層と、前記第1の導電層上に形成され
た絶縁膜上に形成され、複数本の帯状導電片からなる第
2の導電層とからなる前記複数の検出用単位素子と、 複数の第1の配線であって、前記各第1の配線は列方向
に配置された前記複数の素子の第1の導電層に接続され
る前記複数の第1の配線と、 複数の第2の配線であって、前記各第2の配線は行方向
に配置された前記複数の素子のN型領域に接続される前
記複数の第2の配線とを有する欠陥検出用回路。
4. A defect detecting circuit formed on a semiconductor substrate, comprising: a plurality of detecting unit elements arranged in a matrix, wherein each of the detecting unit elements is formed on the semiconductor substrate. The plurality of detection unit elements, comprising: a first conductive layer formed on the first conductive layer; and a second conductive layer formed on the insulating film formed on the first conductive layer and including a plurality of strip-shaped conductive pieces. A plurality of first wirings, wherein each of the first wirings is connected to a first conductive layer of the plurality of elements arranged in a column direction; A second wiring, wherein each of the second wirings is connected to an N-type region of the plurality of elements arranged in a row direction; and the plurality of second wirings.
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