JP2739857B2 - 導電性配線のグレインサイズ測定方法 - Google Patents
導電性配線のグレインサイズ測定方法Info
- Publication number
- JP2739857B2 JP2739857B2 JP1351596A JP1351596A JP2739857B2 JP 2739857 B2 JP2739857 B2 JP 2739857B2 JP 1351596 A JP1351596 A JP 1351596A JP 1351596 A JP1351596 A JP 1351596A JP 2739857 B2 JP2739857 B2 JP 2739857B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- grain size
- wiring
- measured
- current
- current density
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
Landscapes
- Measurement Of Resistance Or Impedance (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Electric Means (AREA)
- Testing Or Measuring Of Semiconductors Or The Like (AREA)
- Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置のチッ
プ上に形成された配線膜の管理方法に関し、特にチップ
上に形成された配線膜のグレインサイズ測定方法に関す
る。
プ上に形成された配線膜の管理方法に関し、特にチップ
上に形成された配線膜のグレインサイズ測定方法に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】いわゆるエレクトロマイグレーションは
粒界拡散（グレイン粒界をアルミニウム原子が移動）が
主な原因であるため、グレインサイズを制御すること
で、配線の寿命の改善がはかれる。グレインサイズの大
きい方が寿命が長いことが知られている。このため、グ
レインサイズをモニターすることが必要となっている。
粒界拡散（グレイン粒界をアルミニウム原子が移動）が
主な原因であるため、グレインサイズを制御すること
で、配線の寿命の改善がはかれる。グレインサイズの大
きい方が寿命が長いことが知られている。このため、グ
レインサイズをモニターすることが必要となっている。
【０００３】従来の半導体装置のチップ上に形成された
導電性配線のグレインサイズを測定する方法としては、
収束イオンビーム装置（以下ＦＩＢと記す。）が用いら
れる。
導電性配線のグレインサイズを測定する方法としては、
収束イオンビーム装置（以下ＦＩＢと記す。）が用いら
れる。
【０００４】この方法は、予め半導体装置のチップ上に
形成されている配線上のカバー膜等を除去し、その配線
にＦＩＢを用いてイオンビームを照射しチャネリングコ
ントラスト像を得る。このチャネリングコントラスト像
は配線材料の結晶方位の違いによって明暗模様を引き起
こす。このチャネリングコントラスト像からグレインサ
イズを測定していた。
形成されている配線上のカバー膜等を除去し、その配線
にＦＩＢを用いてイオンビームを照射しチャネリングコ
ントラスト像を得る。このチャネリングコントラスト像
は配線材料の結晶方位の違いによって明暗模様を引き起
こす。このチャネリングコントラスト像からグレインサ
イズを測定していた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】この従来のグレインサ
イズ測定方法では、ＦＩＢを必要とするため多額の設備
投資を要する。また配線上のカバー膜等を除去するとい
う半導体装置の破壊測定である。さらに一度の測定に多
大な工数を必要とする問題点があった。
イズ測定方法では、ＦＩＢを必要とするため多額の設備
投資を要する。また配線上のカバー膜等を除去するとい
う半導体装置の破壊測定である。さらに一度の測定に多
大な工数を必要とする問題点があった。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明の導電配線のグレ
インサイズ測定方法は半導体チップの所定位置に設けら
れた被測定用配線に電流密度の異なる電流を複数回印加
し、電圧を測定することにより抵抗増加量を求め、前記
抵抗増加量と前記電流密度から前記被測定用配線の平均
グレインサイズを求めることを特徴とする。
インサイズ測定方法は半導体チップの所定位置に設けら
れた被測定用配線に電流密度の異なる電流を複数回印加
し、電圧を測定することにより抵抗増加量を求め、前記
抵抗増加量と前記電流密度から前記被測定用配線の平均
グレインサイズを求めることを特徴とする。
【０００７】
【発明の実施の形態】本発明は、予め半導体装置のチッ
プ上に被測定導電性配線を設ける。次にその配線の電流
印加及び電圧を測定する装置を使用し、電流密度１×１
０4 〜１×１０7 Ａ／ｃｍ2 間で電流と電圧を測定す
る。この値の範囲とした理由は、１×１０4 以下では抵
抗変動がなく、１×１０7 以上では配線が溶断してしま
うからである。
プ上に被測定導電性配線を設ける。次にその配線の電流
印加及び電圧を測定する装置を使用し、電流密度１×１
０4 〜１×１０7 Ａ／ｃｍ2 間で電流と電圧を測定す
る。この値の範囲とした理由は、１×１０4 以下では抵
抗変動がなく、１×１０7 以上では配線が溶断してしま
うからである。
【０００８】次に、この測定結果から電流密度と抵抗増
加量を求める。この電流密度と抵抗増加量と測定時の周
囲温度から次式によってグレインサイズを求める。
加量を求める。この電流密度と抵抗増加量と測定時の周
囲温度から次式によってグレインサイズを求める。
【０００９】 ΔＲ＝Ｃ・ａＴＪ2 （１） ΔＲ：配線抵抗増加量（Ω） Ｃ ：定数 ａ ：平均グレインサイズ（μｍ） Ｔ ：絶対温度（°Ｋ） Ｊ ：電流密度（Ａ／ｃｍ2 ） 式（１）を得るに当って図１のブロック図に示すように
一実施例を示す。
一実施例を示す。
【００１０】予め従来方法によって測定したグレインサ
イズの異なる配線素材（Ａｌ−１％Ｓｉ）について被測
定配線４を恒温槽３内に設置し、恒温槽内温度をセット
する。次に定電流電源１を接続し電流を印加する。その
時の被測定配線４の両端子の電圧を電圧モニター２にて
測定する。この電圧と印加電流より抵抗を求める。この
時恒温槽内温度を変化させた場合も同様に実施する。こ
れより電流密度と抵抗増加量の関係が得られる。この結
果を図２に示す。図２よりグレインサイズと抵抗増加量
についてみると、グレインサイズが大きい程抵抗増加量
が増すことが分る。これは大電流印加時、グレイン粒界
近傍に電流が流れるため、グレインサイズが大きいほど
グレイン粒界の総面積は小さくなり、グレインサイズの
小さいものに比べ電流密度が高くなるため大電流時の抵
抗も高くなる。
イズの異なる配線素材（Ａｌ−１％Ｓｉ）について被測
定配線４を恒温槽３内に設置し、恒温槽内温度をセット
する。次に定電流電源１を接続し電流を印加する。その
時の被測定配線４の両端子の電圧を電圧モニター２にて
測定する。この電圧と印加電流より抵抗を求める。この
時恒温槽内温度を変化させた場合も同様に実施する。こ
れより電流密度と抵抗増加量の関係が得られる。この結
果を図２に示す。図２よりグレインサイズと抵抗増加量
についてみると、グレインサイズが大きい程抵抗増加量
が増すことが分る。これは大電流印加時、グレイン粒界
近傍に電流が流れるため、グレインサイズが大きいほど
グレイン粒界の総面積は小さくなり、グレインサイズの
小さいものに比べ電流密度が高くなるため大電流時の抵
抗も高くなる。
【００１１】図２の結果をグレインサイズ，温度，電流
密度の各パラメータについて検討する。図３（ａ）は電
流密度と抵抗増加量、図３（ｂ）は絶対温度と抵抗増加
量、図３（ｃ）はグレインサイズと抵抗増加量の関係が
導出される。すなわち、図３（ａ）は配線抵抗増加分が
電流密度の２乗に比例している（両対数の傾きが２であ
る）。図３（ｂ）及び（ｃ）では、配線抵抗増加分が平
均グレインサイズ及び絶対温度に比例している（傾きが
１）。これより、式（１）が得られる。ここで定数Ｃ
は、被測定配線の構造、寸法、材料によって決定され
る。
密度の各パラメータについて検討する。図３（ａ）は電
流密度と抵抗増加量、図３（ｂ）は絶対温度と抵抗増加
量、図３（ｃ）はグレインサイズと抵抗増加量の関係が
導出される。すなわち、図３（ａ）は配線抵抗増加分が
電流密度の２乗に比例している（両対数の傾きが２であ
る）。図３（ｂ）及び（ｃ）では、配線抵抗増加分が平
均グレインサイズ及び絶対温度に比例している（傾きが
１）。これより、式（１）が得られる。ここで定数Ｃ
は、被測定配線の構造、寸法、材料によって決定され
る。
【００１２】次に本発明についてより具体的に説明す
る。まず被測定用配線４が設けてある半導体装置を恒温
槽３内に入れ、恒温槽内は所定の温度に保つ。次に被測
定配線４両端に定電流電源１を接続し印加する。その時
の被測定配線４両端の電圧を電圧モニター２にて測定す
る。定電流電源１からの印加電流は被測定配線４の温度
上昇を出来るだけおさえるようにデューティー１％以下
のパルス電流とする。測定電流は被測定配線４での電流
密度が、１×１０4 〜１×１０7 Ａ／ｃｍ2 まで徐々に
変え、それと同時に被測定配線４両端の電圧を電圧モニ
ター２によって測定する。これらの測定結果から電流密
度と抵抗増加量を求め、式（１）を用いて平均グレイン
サイズを求める。
る。まず被測定用配線４が設けてある半導体装置を恒温
槽３内に入れ、恒温槽内は所定の温度に保つ。次に被測
定配線４両端に定電流電源１を接続し印加する。その時
の被測定配線４両端の電圧を電圧モニター２にて測定す
る。定電流電源１からの印加電流は被測定配線４の温度
上昇を出来るだけおさえるようにデューティー１％以下
のパルス電流とする。測定電流は被測定配線４での電流
密度が、１×１０4 〜１×１０7 Ａ／ｃｍ2 まで徐々に
変え、それと同時に被測定配線４両端の電圧を電圧モニ
ター２によって測定する。これらの測定結果から電流密
度と抵抗増加量を求め、式（１）を用いて平均グレイン
サイズを求める。
【００１３】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、配線抵抗
増加分を測定することによって、グレインサイズを測定
可能としたので、高価で時間のかかるＦＩＢを使用せ
ず、簡単な電気的特性で代用でき、また半導体装置を非
破壊で測定できる。
増加分を測定することによって、グレインサイズを測定
可能としたので、高価で時間のかかるＦＩＢを使用せ
ず、簡単な電気的特性で代用でき、また半導体装置を非
破壊で測定できる。
【図１】本発明の一実施例のブロック図である。
【図２】図１に示した構成による、Ａｌ−１％Ｓｉの電
流密度と抵抗増加分を示す図である。
流密度と抵抗増加分を示す図である。
【図３】図２の結果を３つのパラメータに分けた図であ
る。
る。
１ 定電流電源 ２ 電圧モニター ３ 恒温槽 ４ 被測定配線
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平９−64129（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−283283（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−130817（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−14897（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−167312（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−340853（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−251528（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−235135（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−284641（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−236402（ＪＰ，Ａ)
Claims (3)
- 【請求項１】 半導体チップの所定位置に設けられた被
測定用配線に電流密度の異なる電流を複数回印加し、電
圧を測定することにより抵抗増加量を求め、前記抵抗増
加量と前記電流密度から前記被測定用配線の平均グレイ
ンサイズを求めることを特徴とする導電配線のグレイン
サイズ測定方法。 - 【請求項２】 前記電流密度をＪ、前記抵抗増加量をΔ
Ｒ、測定時の絶対温度をＴ、定数をＣ、前記平均グレイ
ンサイズをａとした時に、ΔＲ＝Ｃ・ａＴＪ2 の関係式
から前記平均グレインサイズを求めることを特徴とする
請求項１記載の導電配線のグレインサイズ測定方法。 - 【請求項３】 前記電流密度は１×１０4 乃至１×１０
7 Ａ／ｃｍ2 の範囲で変化させることを特徴とする請求
項１記載の導電配線のグレインサイズ測定方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1351596A JP2739857B2 (ja) | 1996-01-30 | 1996-01-30 | 導電性配線のグレインサイズ測定方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1351596A JP2739857B2 (ja) | 1996-01-30 | 1996-01-30 | 導電性配線のグレインサイズ測定方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09210939A JPH09210939A (ja) | 1997-08-15 |
| JP2739857B2 true JP2739857B2 (ja) | 1998-04-15 |
Family
ID=11835297
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1351596A Expired - Lifetime JP2739857B2 (ja) | 1996-01-30 | 1996-01-30 | 導電性配線のグレインサイズ測定方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2739857B2 (ja) |
-
1996
- 1996-01-30 JP JP1351596A patent/JP2739857B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH09210939A (ja) | 1997-08-15 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5497076A (en) | Determination of failure criteria based upon grain boundary electromigration in metal alloy films | |
| US5264377A (en) | Integrated circuit electromigration monitor | |
| US7804291B2 (en) | Semiconductor test device with heating circuit | |
| US6060895A (en) | Wafer level dielectric test structure and related method for accelerated endurance testing | |
| JPH07130817A (ja) | 金属配線の信頼性評価方法及び金属配線の信頼性評価装置 | |
| US6806107B1 (en) | Electrical fuse element test structure and method | |
| JP2739857B2 (ja) | 導電性配線のグレインサイズ測定方法 | |
| EP1771743A1 (en) | Method for determining time to failure of submicron metal interconnects | |
| US20070075398A1 (en) | Integrated thermal characterization and trim of polysilicon resistive elements | |
| JP3235272B2 (ja) | 配線の評価方法及び評価装置 | |
| JPH0114538B2 (ja) | ||
| JPH09246342A (ja) | エレクトロマイグレーション評価方法及び装置 | |
| JPH04223355A (ja) | 集積回路エレクトロマイグレーションモニター | |
| US4990218A (en) | Method of testing conductor film quality | |
| JP2001272434A (ja) | 半導体素子の試験方法およびその試験装置 | |
| JPH11287774A (ja) | 半導体素子の金属配線パッケージレベルテストパターン及びテスト方法 | |
| JPH06151537A (ja) | 配線寿命の評価方法 | |
| JP3776257B2 (ja) | 金属配線のエレクトロマイグレーション評価方法及び評価装置 | |
| JPH04164655A (ja) | 薄膜サーマルヘッドの抵抗体トリミング方法 | |
| JP2831854B2 (ja) | 薄膜サーマルヘッドの抵抗体トリミング方法 | |
| JP2906776B2 (ja) | シリコンウェーハの結晶評価方法 | |
| Von Hagen et al. | Extrapolation of highly accelerated electromigration tests on copper to operation conditions | |
| JPH09232396A (ja) | 半導体材料の評価方法とその装置 | |
| JPH04155937A (ja) | レーザ光のオーバーパワーモニタ方法 | |
| JPH0727831A (ja) | 配線特性評価法及びそれに用いる装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 19971224 |