JP2867525B2 - コンタクトホール・エレクトロマイグレーション試験デバイスおよびその製造方法 - Google Patents
コンタクトホール・エレクトロマイグレーション試験デバイスおよびその製造方法Info
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- JP2867525B2 JP2867525B2 JP644190A JP644190A JP2867525B2 JP 2867525 B2 JP2867525 B2 JP 2867525B2 JP 644190 A JP644190 A JP 644190A JP 644190 A JP644190 A JP 644190A JP 2867525 B2 JP2867525 B2 JP 2867525B2
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- Japan
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- contact hole
- test device
- conductor
- electromigration
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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、コンタクトホール・エレクトロマイグレー
ション試験デバイス、特に温度センサを備えるコンタク
トホール・エレクトロマイグレーション試験デバイスお
よびその製造方法に関する。
ション試験デバイス、特に温度センサを備えるコンタク
トホール・エレクトロマイグレーション試験デバイスお
よびその製造方法に関する。
エレクトロマイグレーションの試験デバイスは、VLSI
デバイスにおける導体の信頼性を評価するために用いら
れている。VLSIデバイスにおいて、薄い導体およびサブ
ミクロン幅のコンタクトホールを流れる電流は、導体材
料のマイグレーションを引き起こし、動作を乱しデバイ
スを不良にする原因となる。
デバイスにおける導体の信頼性を評価するために用いら
れている。VLSIデバイスにおいて、薄い導体およびサブ
ミクロン幅のコンタクトホールを流れる電流は、導体材
料のマイグレーションを引き起こし、動作を乱しデバイ
スを不良にする原因となる。
このようなエレクトロマイグレーション現象を調べる
ために用いられるデバイスは、試験の進行を速めるため
に、通常、高い温度で試験される。試験中のデバイスの
温度は、導体材料のエレクトロマイグレーション抵抗の
決定およびデバイスの寿命の算出に用いられる重要なパ
ラメータである。
ために用いられるデバイスは、試験の進行を速めるため
に、通常、高い温度で試験される。試験中のデバイスの
温度は、導体材料のエレクトロマイグレーション抵抗の
決定およびデバイスの寿命の算出に用いられる重要なパ
ラメータである。
通常のエレクトロマイグレーション試験方法は、試験
デバイス周囲の空気の温度、または試験デバイスが設け
られている基板の温度を監視している（R.J.Dulniak,Ap
pl.Phys.Lett.54（1989）p1229）。
デバイス周囲の空気の温度、または試験デバイスが設け
られている基板の温度を監視している（R.J.Dulniak,Ap
pl.Phys.Lett.54（1989）p1229）。
コンタクトホール・エレクトロマイグレーション試験
の間にサブミクロン幅のコンタクトホールを流れる大き
な電流は、コンタクトホール周囲のデバイス温度を、基
板温度よりも増大させる。したがって、空気または基板
の温度を単に検出しても、この温度により決定される、
エレクトロマイグレーション抵抗およびデバイス寿命
は、デバイスの実際の試験状態を正確に反映していな
い。このため良好な試験精度が得られないという問題点
があった。
の間にサブミクロン幅のコンタクトホールを流れる大き
な電流は、コンタクトホール周囲のデバイス温度を、基
板温度よりも増大させる。したがって、空気または基板
の温度を単に検出しても、この温度により決定される、
エレクトロマイグレーション抵抗およびデバイス寿命
は、デバイスの実際の試験状態を正確に反映していな
い。このため良好な試験精度が得られないという問題点
があった。
本発明の目的は、このような問題点を解決し、コンタ
クトホールの温度をその場測定可能とするコンタクトホ
ール・エレクトロマイグレーション試験デバイスおよび
その製造方法を提供することにある。
クトホールの温度をその場測定可能とするコンタクトホ
ール・エレクトロマイグレーション試験デバイスおよび
その製造方法を提供することにある。
本発明は、コンタクトホールを流れる電流による導体
材料のエレクトロマイグレーション現象を調べるコンタ
クトホール・エレクトロマイグレーション試験デバイス
であって、 コンタクトホールの近傍に、熱電対として機能する２
つの異なる導体からなる温度センサを備え、コンタクト
ホールの温度を、直接および前記コンタクトホールの近
傍で測定することを可能にしたことを特徴とする。
材料のエレクトロマイグレーション現象を調べるコンタ
クトホール・エレクトロマイグレーション試験デバイス
であって、 コンタクトホールの近傍に、熱電対として機能する２
つの異なる導体からなる温度センサを備え、コンタクト
ホールの温度を、直接および前記コンタクトホールの近
傍で測定することを可能にしたことを特徴とする。
また、本発明のコンタクトホール・エレクトロマイグ
レーション試験デバイスの製造方法は、 試験デバイスの下部導体を形成し、この下部導体を第
１の絶縁体で被覆する工程と、 前記第１の絶縁体上に温度センサの第１の導体層を形
成し、続いてこの第１の導体層上に、温度センサの第２
の導体層を形成し、この第２の導体層上を第２の絶縁体
で被覆する工程と、 前記第２の絶縁体，第２の導体層，第１の導体層，第
１の絶縁体をエッチングし、前記下部導体に至るコンタ
クトホールを形成する工程と、 コンタクトホールの内部側壁に第３の絶縁体を形成す
る工程と、 コンタクトホールの内部および上部に、試験デバイス
の上部導体を形成する工程とを含むことを特徴とする。
レーション試験デバイスの製造方法は、 試験デバイスの下部導体を形成し、この下部導体を第
１の絶縁体で被覆する工程と、 前記第１の絶縁体上に温度センサの第１の導体層を形
成し、続いてこの第１の導体層上に、温度センサの第２
の導体層を形成し、この第２の導体層上を第２の絶縁体
で被覆する工程と、 前記第２の絶縁体，第２の導体層，第１の導体層，第
１の絶縁体をエッチングし、前記下部導体に至るコンタ
クトホールを形成する工程と、 コンタクトホールの内部側壁に第３の絶縁体を形成す
る工程と、 コンタクトホールの内部および上部に、試験デバイス
の上部導体を形成する工程とを含むことを特徴とする。
VLSIデバイスに、したがってエレクトロマイグレーシ
ョン試験に用いられる代表的な導体は、アルミニウムま
たはアルミニウム合金、シリコンまたはポリシリコン、
およびコンタクトホールに障壁層として用いられる多種
類の金属である。
ョン試験に用いられる代表的な導体は、アルミニウムま
たはアルミニウム合金、シリコンまたはポリシリコン、
およびコンタクトホールに障壁層として用いられる多種
類の金属である。
表１は、数種類の可能な熱電対、およびこれらの熱電
対の温度が100℃および200℃にそれぞれ上昇したときに
発生するおおよその電圧を示している。２つの温度の間
における電圧差は、熱電対の感度を表す。
対の温度が100℃および200℃にそれぞれ上昇したときに
発生するおおよその電圧を示している。２つの温度の間
における電圧差は、熱電対の感度を表す。
２つの層間の電圧差を測定することによって、コンタク
トホールの実際の温度が決定できる。
トホールの実際の温度が決定できる。
表１によれば、熱電対の一方にシリコンまたはポリシ
リコンを用いると、２つの導体層の間において最大の電
圧差を生じることがわかる。
リコンを用いると、２つの導体層の間において最大の電
圧差を生じることがわかる。
〔実施例〕 第１図は、本発明のコンタクトホール・エレクトロマ
イグレーション試験デバイスの一実施例の模式的断面図
である。
イグレーション試験デバイスの一実施例の模式的断面図
である。
この試験デバイスは、試験デバイスのコンタクトホー
ルを通して接続される下部導体１と上部導体８と、コン
タクトホールの近傍に設けられた第１の導体層３と第２
の導体層４とを有しており、第１の導体層３と第２の導
体層４とは熱電対を構成し、温度センサとして機能す
る。コンタクトホールの内部側壁は絶縁体７で覆われ、
第１の導体層３および第２の導体層４が上部導体８と短
絡するのを防止している。
ルを通して接続される下部導体１と上部導体８と、コン
タクトホールの近傍に設けられた第１の導体層３と第２
の導体層４とを有しており、第１の導体層３と第２の導
体層４とは熱電対を構成し、温度センサとして機能す
る。コンタクトホールの内部側壁は絶縁体７で覆われ、
第１の導体層３および第２の導体層４が上部導体８と短
絡するのを防止している。
このようなコンタクトホール・エレクトロマイグレー
ション試験デバイスによれば、コンタクトホール・エレ
クトロマイグレーション試験の際に、温度センサによっ
てコンタクトホールの温度を直接かつその場で測定する
ことができる。
ション試験デバイスによれば、コンタクトホール・エレ
クトロマイグレーション試験の際に、温度センサによっ
てコンタクトホールの温度を直接かつその場で測定する
ことができる。
次に、第１図の試験デバイスの製造方法を第２図を参
照しながら説明する。なお、第２図は製造工程の各段階
での模式的断面図を示している。
照しながら説明する。なお、第２図は製造工程の各段階
での模式的断面図を示している。
まず第２図（ａ）に示すように、SiO2からなる絶縁体
２上に、砒素がドープされたシリコンからなる、試験デ
バイスの下部導体１を形成する。そして、この拡散層で
ある下部導体１をSiO2からなる絶縁体２で覆う。
２上に、砒素がドープされたシリコンからなる、試験デ
バイスの下部導体１を形成する。そして、この拡散層で
ある下部導体１をSiO2からなる絶縁体２で覆う。
次に第２図（ｂ）に示すように、ドープされたポリシ
リコンを温度センサの第１の導体層３としてデポジット
し、リソグラフィ技術を用いてエッチングし、ポリシリ
コンパターンを形成する。
リコンを温度センサの第１の導体層３としてデポジット
し、リソグラフィ技術を用いてエッチングし、ポリシリ
コンパターンを形成する。
次に第２図（ｃ）に示すように、ポリシリコンパター
ン上に温度センサの第２の導体層４としてアルミニウム
をスパッタし、リソグラフィ技術を用いてアルミニウム
パターンを形成する。
ン上に温度センサの第２の導体層４としてアルミニウム
をスパッタし、リソグラフィ技術を用いてアルミニウム
パターンを形成する。
次に第２図（ｄ）に示すように、アルミニウムパター
ン上に、SiO2からなる絶縁体５をデポジットする。
ン上に、SiO2からなる絶縁体５をデポジットする。
次に第２図（ｅ）に示すように、リソグラフィ技術を
用いて、上部SiO2層5,アルミニウム層4,ポリシリコン層
3,および下部SiO2層２をエッチングして、下部導体１に
至るコンタクトホール６を形成する。
用いて、上部SiO2層5,アルミニウム層4,ポリシリコン層
3,および下部SiO2層２をエッチングして、下部導体１に
至るコンタクトホール６を形成する。
次に第２図（ｆ）に示すように、SiO2の薄し層７を、
SiO2層５上およびコンタクトホール６の内部にデポジッ
トする。
SiO2層５上およびコンタクトホール６の内部にデポジッ
トする。
次に第２図（ｇ）に示すように、コンタクトホール側
壁にSiO2層７をそのまま残して、コンタクトホール６の
底部およびSiO2層５上のSiO2層７をエッチバック（etch
back）する。残されたSiO2層は、コンタクトホール周囲
にある温度センサの導体層3,4がコンタクトホール内部
にある試験デバイスの導体と短絡するのを防止する。
壁にSiO2層７をそのまま残して、コンタクトホール６の
底部およびSiO2層５上のSiO2層７をエッチバック（etch
back）する。残されたSiO2層は、コンタクトホール周囲
にある温度センサの導体層3,4がコンタクトホール内部
にある試験デバイスの導体と短絡するのを防止する。
最後に、試験デバイスの下部導体１に接続されるよう
にコンタクトホール６の内部とSiO2層５上に、アルミニ
ウムからなる上部導体８をデポジットし、リソグラフィ
技術を用いてパターン形成して、第１図の構造の試験デ
バイスを完成する。
にコンタクトホール６の内部とSiO2層５上に、アルミニ
ウムからなる上部導体８をデポジットし、リソグラフィ
技術を用いてパターン形成して、第１図の構造の試験デ
バイスを完成する。
本発明のコンタクトホール・エレクトロマイグレーシ
ョン試験デバイスは、コンタクトホールの近傍に温度セ
ンサを有しているので、この温度センサが、エレクトロ
マイグレーション試験中のコンタクトホールの温度を有
効に検出し、これにより試験精度を増加することができ
る。
ョン試験デバイスは、コンタクトホールの近傍に温度セ
ンサを有しているので、この温度センサが、エレクトロ
マイグレーション試験中のコンタクトホールの温度を有
効に検出し、これにより試験精度を増加することができ
る。
また本発明の製造方法によれば、コンタクトホールの
近傍に温度センサを有するコンタクトホール・エレクト
ロマイグレーション試験デバイスを容易に製造すること
ができる。
近傍に温度センサを有するコンタクトホール・エレクト
ロマイグレーション試験デバイスを容易に製造すること
ができる。
第１図は本発明のコンタクトホールエレクトロマイグレ
ーション試験デバイスの一実施例の模式的断面図、 第２図は第１図の試験デバイスの製造方法を説明するた
めの各製造工程での模式的断面図である。 １……試験デバイスの下部導体 2,5,7……絶縁体 ３……温度センサの第１の導体層 ４……温度センサの第２の導体層 ６……コンタクトホール
ーション試験デバイスの一実施例の模式的断面図、 第２図は第１図の試験デバイスの製造方法を説明するた
めの各製造工程での模式的断面図である。 １……試験デバイスの下部導体 2,5,7……絶縁体 ３……温度センサの第１の導体層 ４……温度センサの第２の導体層 ６……コンタクトホール
Claims (2)
- 【請求項１】コンタクトホールを流れる電流による導体
材料のエレクトロマイグレーション現象を調べるコンタ
クトホール・エレクトロマイグレーション試験デバイス
であって、 コンタクトホールの近傍に、熱電対として機能する２つ
の異なる導体からなる温度センサを備え、コンタクトホ
ールの温度を、直接および前記コンタクトホールの近傍
で測定することを可能にしたことを特徴とするコンタク
トホール・エレクトロマイグレーション試験デバイス。 - 【請求項２】請求項１記載のコンタクトホール・エレク
トロマイグレーション試験デバイスを製造する方法にお
いて、 試験デバイスの下部導体を形成し、この下部導体を第１
の絶縁体で被覆する工程と、 前記第１の絶縁体上に温度センサの第１の導体層を形成
し、続いてこの第１の導体層上に、温度センサの第２の
導体層を形成し、この第２の導体層上を第２の絶縁体で
被覆する工程と、 前記第２の絶縁体，第２の導体層，第１の導体層，第１
の絶縁体をエッチングし、前記下部導体に至るコンタク
トホールを形成する工程と、 コンタクトホールの内部側壁に第３の絶縁体を形成する
工程と、 コンタクトホールの内部および上部に、試験デバイスの
上部導体を形成する工程とを含むことを特徴とするコン
タクトホール・エレクトロマイグレーション試験デバイ
スを製造する方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP644190A JP2867525B2 (ja) | 1990-01-17 | 1990-01-17 | コンタクトホール・エレクトロマイグレーション試験デバイスおよびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP644190A JP2867525B2 (ja) | 1990-01-17 | 1990-01-17 | コンタクトホール・エレクトロマイグレーション試験デバイスおよびその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03211855A JPH03211855A (ja) | 1991-09-17 |
| JP2867525B2 true JP2867525B2 (ja) | 1999-03-08 |
Family
ID=11638490
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP644190A Expired - Fee Related JP2867525B2 (ja) | 1990-01-17 | 1990-01-17 | コンタクトホール・エレクトロマイグレーション試験デバイスおよびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2867525B2 (ja) |
-
1990
- 1990-01-17 JP JP644190A patent/JP2867525B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH03211855A (ja) | 1991-09-17 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |