JP3466289B2 - Semiconductor device - Google Patents

Semiconductor device

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JP3466289B2
JP3466289B2 JP22334094A JP22334094A JP3466289B2 JP 3466289 B2 JP3466289 B2 JP 3466289B2 JP 22334094 A JP22334094 A JP 22334094A JP 22334094 A JP22334094 A JP 22334094A JP 3466289 B2 JP3466289 B2 JP 3466289B2
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Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】この発明は、プロセス不良検出回
路を内蔵する半導体装置に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor device containing a process defect detection circuit.

【0002】[0002]

【従来の技術】半導体デバイスの微細化高集積化に伴
い、プロセスは年々複雑化しており、不良原因となる製
造工程を特定して行う不良解析は、重要であるととも
に、莫大な時間がかかり非常に難しいものである。ま
た、この傾向は、各種メモリデバイスに比べ、パターン
に規則性のないランダムロジックデバイスに顕著なもの
である。
2. Description of the Related Art As semiconductor devices become finer and more highly integrated, the process is becoming more and more complicated year by year, and failure analysis by identifying the manufacturing process that causes the failure is important and takes a huge amount of time. It's very difficult. Further, this tendency is more remarkable in the random logic device having no regularity in the pattern as compared with various memory devices.

【0003】従来から、半導体装置にはプロセス不良検
出用のテストパターンが搭載されており、この搭載方法
は以下に示す3つの方法が採られていた。第1に、プロ
セスモニタ用のウエハを本番ウエハと一緒にロットに含
める。第2に、ウエハ内の何点かについて、製品チップ
と置き換えてテストパターンを入れる。第3に、製品チ
ップ端部にダイシング用のスクライブラインに隣接して
領域を設け、そこにテストパターンを入れる。しかしな
がら、上記第1の方法では、枚葉処理のプロセスに対応
できないと共に、モニタにウエハを1枚費やすため生産
性が低下する。また、上記第2および第3の方法では、
テストパターンに用いる面積分だけウエハ内に搭載でき
る製品チップ数が減少する等の問題点があった。
Conventionally, a test pattern for detecting a process defect is mounted on a semiconductor device, and the mounting method has adopted the following three methods. First, a process monitor wafer is included in a lot together with a production wafer. Secondly, some points in the wafer are replaced with product chips and test patterns are inserted. Third, a region is provided at the end of the product chip adjacent to the scribe line for dicing, and a test pattern is put therein. However, the above-mentioned first method cannot cope with the single-wafer processing, and the productivity is lowered because one wafer is spent on the monitor. Further, in the second and third methods,
There is a problem that the number of product chips that can be mounted on the wafer is reduced by the area used for the test pattern.

【0004】図3は従来の半導体装置のチップ構成をゲ
ート・アレイのものについて示した平面図であり、プロ
セス不良検出用のテストパターンを上記第3の搭載方法
で搭載したものである。図において、1は基本ゲート・
アレイ・セル、2はダイシング用のスクライブライン、
3はチップ周辺部に配置される入出力回路領域、4はプ
ロセス不良検出用のテストパターンである。
FIG. 3 is a plan view showing a chip structure of a conventional semiconductor device for a gate array, in which a test pattern for process defect detection is mounted by the third mounting method. In the figure, 1 is the basic gate
Array cell, 2 is a scribe line for dicing,
Reference numeral 3 is an input / output circuit area arranged in the peripheral portion of the chip, and 4 is a test pattern for process defect detection.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】図に示すように、従来
のテストパターン4はチップ毎に、ダイシング用のスク
ライブライン2上もしくはチップの端部にスクライブラ
イン2に隣接して配置されていた。このため、テストパ
ターン4のための領域を確保しなければならず、高密度
集積化の妨げになるものであった。また、テストパター
ン4の面積を微細なものに抑えるために、プロセス不良
検出用としては規模が不十分なものであった。さらに、
基本ゲート・アレイ・セル1が形成されていない領域に
テストパターン4を形成するため、実際に製品として使
用する回路(以下、製品回路と称す)とは下地の状態が
異なり、プロセス不良検出の信頼性が低下するという問
題点があった。
As shown in the drawing, the conventional test pattern 4 is arranged for each chip on the scribe line 2 for dicing or at the end of the chip and adjacent to the scribe line 2. Therefore, the area for the test pattern 4 must be secured, which hinders high-density integration. Further, in order to suppress the area of the test pattern 4 to a minute one, the scale is insufficient for detecting a process defect. further,
Since the test pattern 4 is formed in the area where the basic gate array cell 1 is not formed, the underlying state differs from the circuit actually used as a product (hereinafter referred to as the product circuit), and the reliability of process defect detection is high. However, there is a problem in that

【0006】ところで、チップ内に配置される回路にお
いて、近年のように入出力信号が多くなると、周辺部に
多数パッドを配置する必要からチップサイズがパッド数
によって決定され、チップ内に空き領域が生じる。ま
た、ランダムロジック製品のうちゲート・アレイでは、
基本ゲート・アレイ・セルを列単位に規則正しく全面に
予め作って配置しておき、所望の論理回路をCADによ
り配線して形成するものであるため、配線によって回路
構成が決定され、配線されない部分、すなわち空き領域
が生じる。
By the way, in a circuit arranged in a chip, when the number of input / output signals increases as in recent years, the chip size is determined by the number of pads because it is necessary to arrange a large number of pads in the peripheral portion, and an empty area is formed in the chip. Occurs. Also, in the gate array of random logic products,
Since the basic gate array cells are regularly formed and arranged in advance on the entire surface in a column unit, and a desired logic circuit is wired and formed by CAD, a circuit configuration is determined by the wiring, and a portion which is not wired, That is, an empty area is created.

【0007】この発明は、これら空き領域に着目するこ
とにより、上述した従来の問題点を解消せんとするもの
で、プロセスの不良解析が容易に行えるとともに、製品
チップに用いられる面積を減少させることのない、信頼
性の高いプロセス不良検出用のテストパターンを内蔵す
る半導体装置を得ることを目的とする。
The present invention aims to solve the above-mentioned conventional problems by paying attention to these empty areas, and makes it possible to easily analyze process defects and reduce the area used for product chips. It is an object of the present invention to obtain a highly reliable semiconductor device having a built-in test pattern for detecting a process defect with high reliability.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】この発明の請求項1に係
わる半導体装置は、n層から成る多層金属配線構造の製
品チップ内の空き領域に、上記製品チップ内の製品回路
とは異なる回路構成のメモリセルをプロセス不良検出回
路として内蔵し、該プロセス不良検出回路は、k=1、
2、……、nのn種のkについて、それぞれ第1層金属
配線から第k層金属配線まで形成した回路を有し、該回
路は、第1層金属配線から第k層金属配線までを全て上
記製品回路と同じプロセスマージンで形成したものと、
最上層の金属配線である上記第k層金属配線形成工程の
みを上記製品回路より大きなプロセスマージンで形成し
たものとの2種を有するものである。
A semiconductor device according to claim 1 of the present invention has a circuit structure different from the product circuit in the product chip in an empty area in the product chip having a multilayer metal wiring structure composed of n layers. Of the memory cell is incorporated as a process failure detection circuit, and the process failure detection circuit is k = 1,
For n kinds of k of 2, ..., N, each has a circuit formed from the first layer metal wiring to the kth layer metal wiring, and the circuit includes the first layer metal wiring to the kth layer metal wiring. All formed with the same process margin as the above product circuit,
There are two types, that is, only the k-th layer metal wiring forming step which is the uppermost metal wiring is formed with a process margin larger than that of the product circuit.

【0009】この発明の請求項2に係わる半導体装置
は、n層から成る多層金属配線構造の製品チップ内の空
き領域に、上記製品チップ内の製品回路とは異なる回路
構成のメモリセルをプロセス不良検出回路として内蔵
し、該プロセス不良検出回路は、k=1、2、……、n
のn種のkについて、それぞれ第1層金属配線から第k
層金属配線まで形成した回路を有し、該回路は、下地条
件の違いにより複数種存在し上記第1層金属配線を接続
するためのコンタクトホールのうちいずれかを上記製品
回路と同じプロセスマージンで、他を上記製品回路より
大きなプロセスマージンで形成したものを、上記コンタ
クトホールの所望の組合せの数だけ有するものである。
In a semiconductor device according to a second aspect of the present invention, a memory cell having a circuit configuration different from that of the product circuit in the product chip is defective in a process in an empty area in the product chip having a multi-layer metal wiring structure composed of n layers. Built-in as a detection circuit, the process defect detection circuit is k = 1, 2, ..., N
For the n kinds of k in the
There is a circuit in which even the layer metal wiring is formed, and there are a plurality of types of the circuit depending on the underlying conditions, and one of the contact holes for connecting the first layer metal wiring has the same process margin as the product circuit. , Others having a process margin larger than that of the product circuit, and having the desired number of combinations of the contact holes.

【0010】この発明の請求項3に係わる半導体装置
は、請求項1または2において、上記製品チップ内の空
き領域は、基本ゲート・アレイ・セルが形成された領域
の空き領域である。
According to a third aspect of the present invention, in the semiconductor device according to the first or second aspect, the empty area in the product chip is an empty area in which the basic gate array cell is formed.

【0011】この発明の請求項4に係わる半導体装置
は、請求項1または2において、製品チップ内の空き領
域に、プロセス不良検出回路として入出力バッファまた
はバウンダリスキャンパスレジスタを内蔵したものであ
る。
A semiconductor device according to a fourth aspect of the present invention is the semiconductor device according to the first or second aspect, wherein an input / output buffer or a boundary scan line register as a process defect detection circuit is built in an empty area in the product chip. It was done.

【0012】[0012]

【作用】この発明による半導体装置は、製品チップ内の
空き領域にプロセス不良検出回路を内蔵したため、プロ
セス不良検出回路のための領域を別途設ける必要がな
く、製品チップに用いる面積を減少させることはない。
またメモリセルを用いるため、ウエハテスト時に不良ビ
ットの位置から不良となるメモリセルが特定できるた
め、プロセス不良検出が容易に行える。また、この発明
によると、n層から成る多層金属配線構造の製品チップ
におい て、第1層まで、第1層から第2層まで、……、
第1層から第n層までの金属配線をそれぞれ形成したn
種のプロセス不良検出回路を形成したため、それぞれの
プロセス不良検出回路の評価を行うことにより不良とな
る金属配線が特定でき、不良工程が検出できる。
In the semiconductor device according to the present invention, since the process defect detection circuit is built in the empty area in the product chip, it is not necessary to separately provide a region for the process defect detection circuit, and the area used for the product chip can be reduced. Absent.
Further, since the memory cell is used, the defective memory cell can be specified from the position of the defective bit at the time of the wafer test, so that the process defect can be easily detected. Also, this invention
According to the product chip of multi-layer metal wiring structure consisting of n layers
Smell Te, up to the first layer, from the first layer to the second layer, ...,
N in which metal wirings from the first layer to the nth layer are formed
Since each process defect detection circuit is formed,
By evaluating the process failure detection circuit,
The metal wiring to be identified can be specified, and the defective process can be detected.

【0013】また、第1層金属配線から第k層金属配線
までを形成したプロセス不良検出回路の最上層の金属配
線形成工程のみを、製品回路より大きなプロセスマージ
ンで形成したものを有するため、第k層金属配線が不良
となる場合、第k層金属配線形成工程はプロセスマージ
ンが大きく不良となり得ないため、接続孔形成工程の不
良が識別できる。このため金属配線形成工程と接続孔形
成工程とを分離してプロセス不良検出が行える。ここで
プロセスマージンとは、設計寸法マージンおよびプロセ
ス装置、プロセスに用いる全ての材料の変動を含むマー
ジンである。
Also, from the first layer metal wiring to the kth layer metal wiring
The metal layer on the top layer of the process defect detection circuit
Only the line forming process, process merge larger than the product circuit
The metal wiring of layer k is defective
In this case, the k-th layer metal wiring forming process is a process merge.
The connection hole formation process is
Good can be identified. Because of this, metal wiring formation process and connection hole shape
Process defects can be detected separately from the process steps. here
The process margin is the design dimension margin and the process margin.
Equipment, including all material variations used in the process
It's Jin.

【0014】また、複数種のコンタクトホールのうちい
ずれかを製品回路と同じプロセスマージンで、他を大き
なプロセスマージンで形成したため、コンタクトホール
の種類別に不良を特定できる。
In addition, there are several types of contact holes.
The difference is the same process margin as the product circuit, and the others are larger.
Since it was formed with a wide process margin, contact holes
Defects can be specified by type.

【0015】また、基本ゲート・アレイ・セルが形成さ
れた空き領域に、プロセス不良検出回路を内蔵したた
め、製品回路の形成環境に忠実にプロセス不良検出回路
を形成でき、プロセス不良検出の信頼性が向上する。
Also, a basic gate array cell is formed.
Built-in process defect detection circuit in the free space
Therefore, the process defect detection circuit is faithful to the product circuit formation environment.
Can be formed, and the reliability of process defect detection is improved.

【0016】また、製品チップ内の空き領域に、プロセ
ス不良検出回路として入出力バッファまたはバウンダリ
スキャンパスレジスタを内蔵したため、空き領域が小さ
くメモリセルが形成できなくても、占有面積が小さくて
済む入出力バッファまたはバウンダリスキャンパスレジ
スタを用いることにより、有効なプロセス不良検出回路
を製品チップ内に有することができる。
In addition, a process is made in an empty area in the product chip.
I / O buffer or boundary
Small free space due to built-in scan path register
Even if a memory cell cannot be formed,
I / O buffer or boundary scan
Effective process failure detection circuit
Can be included in the product chip.

【0017】[0017]

【実施例】実施例1. 以下、この発明の一実施例を図について説明する。な
お、従来のものと重複する箇所は、適宜その説明を省略
する。図1は、この発明の実施例1による半導体装置の
チップ構成をゲート・アレイのものについて示した平面
図である。図において、1〜3は従来のものと同じも
の、5はCADによる配線工程後に生じる空き領域、6
は製品チップの空き領域5に形成されたプロセス不良検
出回路としてのテストパターンである。このテストパタ
ーン6は基本ゲート・アレイ・セル1が形成された下地
上に、製品回路としての配線が施されない空き領域5に
形成され、多層金属配線の各層の金属配線がそれぞれ良
好であるかを評価するためのメモリ回路である。
EXAMPLES Example 1. An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. Note that the description of the same parts as those of the conventional one will be appropriately omitted. 1 is a plan view showing a chip structure of a semiconductor device according to a first embodiment of the present invention for a gate array. In the figure, 1 to 3 are the same as the conventional one, 5 is an empty area generated after the wiring process by CAD, 6
Is a test pattern as a process defect detection circuit formed in the empty area 5 of the product chip. This test pattern 6 is formed on the base on which the basic gate array cell 1 is formed in the empty area 5 where wiring as a product circuit is not provided, and whether the metal wiring of each layer of the multilayer metal wiring is good or not is checked. It is a memory circuit for evaluation.

【0018】上記テストパターン6で形成するメモリ回
路は、製品回路が例えば3層金属配線であるとすると、
第1層金属配線まで形成した第1のメモリセルと、第1
層金属配線から第2層金属配線まで形成した第2のメモ
リセルと、第1層金属配線から第3層金属配線まで形成
した第3のメモリセルとの3種のメモリセルによって構
成する。この3種のメモリセルはそれぞれ独立の3つの
メモリとしても、また、1つのメモリでアドレスによっ
て3種のメモリセルを識別可能にしても良い。後者の場
合は、3種のメモリセルが共通で用いる回路はプロセス
のマージンを大きくしたパターンとする。
In the memory circuit formed by the test pattern 6, if the product circuit is, for example, three-layer metal wiring,
A first memory cell formed up to the first layer metal wiring;
It is composed of three types of memory cells, that is, a second memory cell formed from the layer metal wiring to the second layer metal wiring and a third memory cell formed from the first layer metal wiring to the third layer metal wiring. The three types of memory cells may be independent three memories, or one type of memory may allow the three types of memory cells to be identified by addresses. In the latter case, the circuit commonly used by the three types of memory cells has a pattern with a large process margin.

【0019】上記のようなテストパターン6を形成し、
ウエハテストを行うことにより多層金属配線の各層の金
属配線の評価を行う。この場合の評価には、コンタクト
ホールまたはビアホール等の接続孔の開孔が確実か、ま
た金属配線の断線、ショートの有無がある。ここで、接
続孔と金属配線との関係を示すと、コンタクトホールを
埋め込むように第1層金属配線が形成され、その上に第
1ビアホールを埋め込むように第2層金属配線が形成さ
れ、さらにその上に第2ビアホールを埋め込むように第
3層金属配線が形成される。すなわち例えば、第2層金
属配線が不良であれば、第1ビアホール形成工程または
第2層金属配線形成工程に不良があることがわかる。各
メモリセルの評価と各層の金属配線の評価との対応を、
以下の表1に示す。
The test pattern 6 as described above is formed,
By performing a wafer test, the metal wiring of each layer of the multilayer metal wiring is evaluated. In this case, the evaluation includes whether the contact hole such as a contact hole or a via hole is surely opened, and whether the metal wiring is broken or short-circuited. Here, showing the relationship between the connection hole and the metal wiring, the first layer metal wiring is formed so as to fill the contact hole, and the second layer metal wiring is formed thereon so as to fill the first via hole. A third layer metal wiring is formed thereon so as to fill the second via hole. That is, for example, if the second layer metal wiring is defective, it can be seen that the first via hole forming step or the second layer metal wiring forming step is defective. Correspondence between the evaluation of each memory cell and the evaluation of the metal wiring of each layer,
The results are shown in Table 1 below.

【0020】[0020]

【表1】 [Table 1]

【0021】上記表1に示すように、例えば第1、第2
および第3のメモリセルが全て不良であるIの場合、少
なくとも第1層金属配線が不良であることがわかり、す
なわちコンタクトホール形成工程または第1層金属配線
形成工程に不良があると考えられる。また、例えば第1
および第2のメモリセルが良で第3のメモリセルが不良
であるIIIの場合、第1層および第2層金属配線は良
で第3層金属配線が不良であることがわかり、すなわち
第2ビアホール形成工程または第3層金属配線形成工程
に不良があると考えられる。このように、第1〜第3の
メモリセルの評価によって不良となる金属配線を特定で
き、不良工程が識別できる。テストパターン6の各メモ
リセルの動作テストは、製品チップに用いる既存のパッ
ドをスイッチ等で切り換えて用いても良い。また、別途
パッドを配置しても良いが、製品回路とは無関係なた
め、チップの周辺部に限る必要はない。
As shown in Table 1 above, for example, the first and second
When all the third memory cells are defective I, it is understood that at least the first layer metal wiring is defective, that is, the contact hole forming step or the first layer metal wiring forming step is considered to be defective. Also, for example, the first
And in the case where the second memory cell is good and the third memory cell is bad III, it can be seen that the first and second layer metal wirings are good and the third layer metal wirings are bad, that is, the second It is considered that there is a defect in the via hole forming process or the third layer metal wiring forming process. In this way, the defective metal wiring can be specified by the evaluation of the first to third memory cells, and the defective process can be identified. The operation test of each memory cell of the test pattern 6 may be performed by switching an existing pad used for a product chip with a switch or the like. Although pads may be separately arranged, they are not limited to the peripheral portion of the chip because they are unrelated to the product circuit.

【0022】以上のように、テストパターン6を基本ゲ
ート・アレイ・セル1が形成された下地で空き領域5に
形成したため、テストパターン6のための領域を別途設
ける必要がなく、製品チップに用いる面積を減少させる
ことがない。しかも製品回路と下地の状態が同じである
ため、製品回路の形成環境に忠実にテストパターン6を
形成でき、プロセス不良検出の信頼性が向上する。ま
た、テストパターン6にメモリ回路を用いるため、ウエ
ハテストの際に、不良ビットの位置から不良となるメモ
リセルが容易に特定でき、テストパターン6の評価がウ
エハテストの段階で容易に行える。さらに、3層金属配
線の製品回路に対して、第1層まで、第2層まで、第3
層までの金属配線がそれぞれ形成された3種のメモリセ
ルによってテストパターン6を構成するため、不良とな
る金属配線の特定が確実に行える。
As described above, since the test pattern 6 is formed in the empty area 5 on the base on which the basic gate array cell 1 is formed, it is not necessary to separately provide an area for the test pattern 6 and it is used for a product chip. Does not reduce the area. Moreover, since the product circuit and the underlying state are the same, the test pattern 6 can be formed faithfully in the environment in which the product circuit is formed, and the reliability of process defect detection is improved. Further, since the memory circuit is used for the test pattern 6, the defective memory cell can be easily specified from the position of the defective bit in the wafer test, and the test pattern 6 can be easily evaluated at the wafer test stage. Furthermore, for product circuits with three-layer metal wiring, up to the first layer, the second layer, the third layer
Since the test pattern 6 is composed of the three types of memory cells in which the metal wirings up to the layers are respectively formed, it is possible to reliably identify the defective metal wiring.

【0023】実施例2. 次に、上記実施例1において、コンタクトホールまたは
ビアホール等接続孔形成工程と、この接続孔を埋め込ん
で形成する金属配線形成工程とを分離して不良検出する
場合について以下に示す。第1層金属配線形成工程まで
用いて形成した第1のメモリセルにおいて、製品回路と
同じプロセスマージンで形成したメモリセルAと、コン
タクトホール形成工程は製品回路と同じプロセスマージ
ンで、第1層金属配線形成工程は製品回路より大きなプ
ロセスマージンで形成したメモリセルBとの2種のメモ
リセルを形成する。ウエハテストにおける上記A、Bの
2種からなる第1のメモリセルの評価と不良工程との対
応を、以下の表2に示す。
Example 2. Next, in the above-described first embodiment, a case will be described below in which the step of forming a contact hole such as a contact hole or a via hole and the step of forming a metal wiring formed by burying this connection hole are separately detected. In the first memory cell formed using the first layer metal wiring forming step, the memory cell A formed with the same process margin as the product circuit, and the contact hole forming step with the same process margin as the product circuit, the first layer metal In the wiring forming process, two types of memory cells, that is, the memory cell B formed with a larger process margin than the product circuit are formed. Table 2 below shows the correspondence between the evaluation of the first memory cell consisting of the two types A and B and the defective process in the wafer test.

【0024】[0024]

【表2】 [Table 2]

【0025】上記表2に示すように、例えばメモリセル
AおよびメモリセルBが不良であるIの場合、少なくと
もコンタクトホール形成工程に不良があることがわか
る。また、例えば、メモリセルAのみが不良であるII
の場合、コンタクトホール形成工程は良で第1層金属配
線形成工程に不良があることがわかる。
As shown in Table 2 above, for example, when the memory cell A and the memory cell B are defective I, it is understood that at least the contact hole forming step has a defect. Further, for example, only the memory cell A is defective II
In the case of, it can be seen that the contact hole forming process is good and the first layer metal wiring forming process is defective.

【0026】なお、上記実施例1における第1〜第3の
メモリセルのそれぞれについてA、B2種のメモリセル
を形成すると、3層金属配線の全ての層の接続孔形成工
程と金属配線形成工程とを分離して不良を検出できる。
この場合、メモリセルBとは接続孔評価のため最終工程
となる層の金属配線形成工程のプロセスマージンを大き
くして形成したものである。
When the memory cells of A and B types are formed for each of the first to third memory cells in the first embodiment, the connecting hole forming step and the metal wiring forming step of all layers of the three-layer metal wiring are formed. And can be separated to detect defects.
In this case, the memory cell B is formed by enlarging the process margin of the metal wiring forming process of the final layer for the evaluation of the contact hole.

【0027】実施例3. 次に、上記実施例2においてコンタクトホール形成工程
の不良検出の際、コンタクトホールの種類を分離して不
良検出する場合について示す。コンタクトホールには、
ゲート電極上、N型拡散層上、またはP型拡散層上
に形成したものがあり、それらは層間絶縁膜の膜厚や下
地条件の違いにより形状等が微妙に違うものである。こ
のため不良の発生も同様ではなく、どの種類のコンタク
トホールが不良であるか以下のように識別する。
Example 3. Next, a case will be described in which the type of contact hole is separated and the defect is detected when the defect is detected in the contact hole forming step in the second embodiment. In the contact hole,
Some are formed on the gate electrode, the N + type diffusion layer, or the P + type diffusion layer, and their shapes are slightly different depending on the thickness of the interlayer insulating film and the underlying conditions. Therefore, the occurrence of defects is not the same, and which kind of contact hole is defective is identified as follows.

【0028】上記実施例2におけるテストパターン6の
第1のメモリセルのメモリセルBにおいて、ゲート電極
上コンタクトホール、N型拡散層上コンタクトホー
ル、またはP型拡散層上コンタクトホールのうち、着
目するコンタクトホールのみを製品回路と同じプロセス
マージンとし、その他のコンタクトホールと第1層金属
配線とを製品回路よりも大きなプロセスマージンで形成
する。すなわち、3種類のコンタクトホールのそれぞれ
に着目する3種類のメモリセルで上記メモリセルBを構
成する。これにより、ウエハテストにおいて上記3種類
のメモリセルのいずれかに不良が検出されると、不良と
なったメモリセルが着目する種類のコンタクトホールが
不良であることがわかる。このように、コンタクトホー
ルの種類を分離して不良を検出することができる。
In the memory cell B of the first memory cell of the test pattern 6 in the second embodiment, among the contact hole on the gate electrode, the contact hole on the N + type diffusion layer, or the contact hole on the P + type diffusion layer, Only the contact hole of interest has the same process margin as the product circuit, and the other contact holes and the first layer metal wiring are formed with a larger process margin than the product circuit. That is, the memory cell B is composed of three types of memory cells focusing on each of the three types of contact holes. Thus, when a defect is detected in any of the above-mentioned three types of memory cells in the wafer test, it can be seen that the contact hole of the type focused on by the defective memory cell is defective. In this way, defects can be detected by separating the types of contact holes.

【0029】実施例4. 上記実施例1〜3では、テストパターン6に複数種のメ
モリセルから成るメモリ回路を用いたが、スペースの都
合上、メモリ回路が形成できない等の場合、あらゆるデ
バイスに存在する入出力バッファ、またはトランジスタ
を含む論理回路であり、アセンブリされたチップを実装
されたボード上でテストするためのバウンダリスキャン
パスレジスタを用いても良い。これら入出力バッファお
よびバウンダリスキャンパスレジスタは占有面積がメモ
リセルに比べて小さいため、小さな領域でも有効なテス
トパターン6を構成することができる。
Example 4. In the first to third embodiments, the test pattern 6 uses the memory circuit including a plurality of types of memory cells. However, in the case where the memory circuit cannot be formed due to space limitations, the input / output buffers existing in all devices, or A logic circuit including a transistor, and a boundary scan path register for testing an assembled chip on a mounted board may be used. Since these I / O buffers and boundary scan campus registers occupy a smaller area than memory cells, it is possible to construct an effective test pattern 6 even in a small area.

【0030】図2はチップの内部構成を示す模式図であ
る。図2(a)において、7は入力バッファ、8は出力
バッファ、9はランダムロジック回路、10はスイッチ
制御回路であり、ランダムロジック回路9の部分拡大図
を図2(b)に示す。図2(b)において、11はバウ
ンダリスキャンパスレジスタ、12は内部論理回路であ
る。
FIG. 2 is a schematic diagram showing the internal structure of the chip. In FIG. 2A, 7 is an input buffer, 8 is an output buffer, 9 is a random logic circuit, and 10 is a switch control circuit. A partially enlarged view of the random logic circuit 9 is shown in FIG. 2B. In FIG. 2B, 11 is a boundary scan path register, and 12 is an internal logic circuit.

【0031】上記実施例4においても、テストパターン
はチップ内の空き領域に形成し、上記実施例1〜3と同
様に、多層金属配線における使用工程またはプロセスマ
ージンの異なる複数種の入出力バッファ(またはバウン
ダリスキャンパスレジスタ)を形成し、スイッチ制御回
路10によりスイッチを切り換えて各入出力バッファ
(またはバウンダリスキャンパスレジスタ)の動作テス
トを行う。
In the fourth embodiment as well, the test pattern is formed in a vacant area in the chip, and like the first to third embodiments, a plurality of types of input / output buffers having different use steps or process margins in the multilayer metal wiring ( Alternatively, a boundary scan campus register) is formed, and switches are switched by the switch control circuit 10 to perform an operation test of each input / output buffer (or boundary scan campus register).

【0032】[0032]

【発明の効果】以上のように、この発明によれば製品チ
ップ内の空き領域に、プロセス不良検出回路を内蔵した
ため、製品チップに用いる面積を減少させることがな
い。また、プロセス不良検出回路としてメモリセルを用
いたためウエハテストの段階で不良の検出が容易に行え
る。また、n層から成る多層金属配線構造において、第
1層金属配線から第k層金属配線までを形成したプロセ
ス不良検出回路をk=1、2、……nのn種について有
したため、不良となる金属配線が容易に特定でき不良工
程が検出できる。さらに、第1層金属配線から第k層金
属配線までを形成したプロセス不良検出回路を、製品回
路と同じプロセスマージンで形成したものと、第k層金
属配線形成工程を製品回路より大きなプロセスマージン
で形成したものとの2種類有するため、金属配線形成工
程と接続孔形成工程とを分離して、プロセス不良検出が
行える。
As described above, according to the present invention, since the process defect detection circuit is built in the empty area in the product chip, the area used for the product chip is not reduced. Further, since the memory cell is used as the process defect detection circuit, the defect can be easily detected at the wafer test stage. In addition, in the multi-layer metal wiring structure consisting of n layers,
A process from the first layer metal wiring to the kth layer metal wiring
There is a defect detection circuit for n types of k = 1, 2, ...
Therefore, the defective metal wiring can be easily identified and
Can be detected. Furthermore, from the first layer metal wiring to the kth layer gold
A process defect detection circuit that includes even metal wiring is
Formed with the same process margin as the road, and the k-th layer gold
Larger process margin for metal wiring formation process than product circuit
Since it has two types, one formed with
Process defect detection process by separating the process
You can do it.

【0033】また、複数種のコンタクトホールのうちい
ずれかを製品回路と同じプロセスマージンで、他を大き
なプロセスマージンで形成したため、コンタクトホール
を種類別に分離して不良検出できる。
In addition, among the plural kinds of contact holes
The difference is the same process margin as the product circuit, and the others are larger.
Since it was formed with a wide process margin, contact holes
Can be separated by type to detect defects.

【0034】また、基本ゲート・アレイ・セルが形成さ
れた空き領域に、プロセス不良検出回路を内蔵したた
め、製品回路の形成環境に忠実となり、プロセス不良検
出の信頼性が向上する。
Also, a basic gate array cell is formed.
Built-in process defect detection circuit in the free space
Therefore, it becomes true to the production environment of the product circuit and the process failure detection
The reliability of output is improved.

【0035】また、プロセス不良検出回路として入出力
バッファまたはバウンダリスキャン パスレジスタを用い
たため、空き領域が小さくても有効なプロセス不良検出
回路を製品チップ内に内蔵できる。
Input / output as a process defect detection circuit
Using a buffer or boundary scan path register
Therefore, even if the free space is small, effective process defect detection is possible.
The circuit can be built into the product chip.

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

【図1】 この発明の実施例1による半導体装置のチッ
プ構成を示した平面図である。
FIG. 1 is a plan view showing a chip configuration of a semiconductor device according to a first embodiment of the present invention.

【図2】 チップの内部構成を示す模式図である。FIG. 2 is a schematic diagram showing an internal configuration of a chip.

【図3】 従来の半導体装置のチップ構成を示した平面
図である。
FIG. 3 is a plan view showing a chip configuration of a conventional semiconductor device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 基本ゲート・アレイ・セル、5 空き領域、6 プ
ロセス不良検出回路としてのテストパターン、7 入力
バッファ、8 出力バッファ、11 バウンダリスキャ
ンパスレジスタ。
1 basic gate array cell, 5 free areas, 6 test pattern as process defect detection circuit, 7 input buffer, 8 output buffer, 11 boundary scan campus register.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平2−307266(JP,A) 特開 平5−45421(JP,A) 特開 平5−166911(JP,A) 特開 平6−258390(JP,A) 特開 平3−163844(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 21/82 H01L 21/822 H01L 21/66 H01L 27/118 H01L 27/04 G06F 17/50 G01R 31/28 ─────────────────────────────────────────────────── --Continued from the front page (56) References JP-A-2-307266 (JP, A) JP-A-5-45421 (JP, A) JP-A-5-166911 (JP, A) JP-A-6- 258390 (JP, A) JP-A-3-163844 (JP, A) (58) Fields investigated (Int.Cl. 7 , DB name) H01L 21/82 H01L 21/822 H01L 21/66 H01L 27/118 H01L 27/04 G06F 17/50 G01R 31/28

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 n層から成る多層金属配線構造の製品チ
ップ内の空き領域に、上記製品チップ内の製品回路とは
異なる回路構成のメモリセルをプロセス不良検出回路と
して内蔵し、該プロセス不良検出回路は、k=1、2、
……、nのn種のkについて、それぞれ第1層金属配線
から第k層金属配線まで形成した回路を有し、該回路
は、第1層金属配線から第k層金属配線までを全て上記
製品回路と同じプロセスマージンで形成したものと、最
上層の金属配線である上記第k層金属配線形成工程のみ
を上記製品回路より大きなプロセスマージンで形成した
ものとの2種を有することを特徴とする半導体装置。
1. A memory cell having a circuit configuration different from that of the product circuit in the product chip is incorporated as a process defect detection circuit in an empty area in the product chip having a multi-layered metal wiring structure composed of n layers, and the process defect detection circuit is detected. The circuit is k = 1,2,
.., for n kinds of k, each has a circuit formed from the first-layer metal wiring to the k-th layer metal wiring, and the circuit includes all of the first-layer metal wiring to the k-th layer metal wiring as described above. It is characterized by having two types: one formed with the same process margin as the product circuit, and one formed with only the k-th layer metal wiring forming step which is the uppermost metal wiring with a larger process margin than the product circuit. Semiconductor device.
【請求項2】 n層から成る多層金属配線構造の製品チ
ップ内の空き領域に、上記製品チップ内の製品回路とは
異なる回路構成のメモリセルをプロセス不良検出回路と
して内蔵し、該プロセス不良検出回路は、k=1、2、
……、nのn種のkについて、それぞれ第1層金属配線
から第k層金属配線まで形成した回路を有し、該回路
は、下地条件の違いにより複数種存在し上記第1層金属
配線を接続するためのコンタクトホールのうちいずれか
を上記製品回路と同じプロセスマージンで、他を上記製
品回路より大きなプロセスマージンで形成したものを、
上記コンタクトホールの所望の組合せの数だけ有するこ
とを特徴とする半導体装置。
2. A memory cell having a circuit configuration different from that of the product circuit in the product chip is incorporated as a process defect detection circuit in an empty area in the product chip having a multilayer metal wiring structure composed of n layers, and the process defect detection circuit is provided. The circuit is k = 1,2,
.., for n kinds of n k, each has a circuit formed from the first-layer metal wiring to the k-th layer metal wiring, and there are a plurality of types of the circuits depending on the underlying conditions. One of the contact holes for connecting the is formed with the same process margin as the above product circuit, and the other is formed with a larger process margin than the above product circuit.
A semiconductor device having a desired number of combinations of the contact holes.
【請求項3】 上記製品チップ内の空き領域は、基本ゲ
ート・アレイ・セルが形成された領域の空き領域である
ことを特徴とする請求項1または2記載の半導体装置。
3. The semiconductor device according to claim 1, wherein the empty area in the product chip is an empty area in which the basic gate array cell is formed.
【請求項4】 製品チップ内の空き領域に、プロセス不
良検出回路として入出力バッファまたはバウンダリスキ
ャンパスレジスタを内蔵したことを特徴とする請求項1
または2記載の半導体装置。
4. A claim in an empty area in the product chip, characterized in that a built-in output buffer or boundary scan path register as process failure detection circuit 1
Alternatively, the semiconductor device according to item 2 .
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