JP3997408B2 - 半導体集積回路装置の保護膜の評価方法 - Google Patents
半導体集積回路装置の保護膜の評価方法 Download PDFInfo
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、一枚の半導体基板に縦横に並べて形成されるペレット領域を保護する保護膜の品質を評価する半導体集積回路装置の保護膜の品質の評価方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
近年、半導体集積回路装置は、集積化が進み、それに伴い小さいペレット領域の回路素子への入出力配線を形成する配線層の配線が緻密になり、配線自体も細くなっている。
【0003】
この配線層の配線が腐食しないように、配線層を保護する保護膜が形成されていた。この保護膜は、耐湿性を目的とした窒化膜や酸化膜などで形成されていた。そして、この保護膜の厚みや表面状態などの品質を一枚の半導体基板であるウェハの状態で厚み測定器や光学顕微鏡など用い検査していた。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
ウェハに形成された保護膜は、下地である配線層の配線が有るか無いかで表面が凹凸になるので、ウェハ状態で保護膜の厚みを検査しても、ウェハに形成された保護膜の厚みをマクロ的な検査しかできない。個々の半導体集積回路装置となるペレット領域の品質、例えば厚みなどを検査することが困難である。
【0005】
従って、本発明の目的は、ウェハに縦横に並べ形成されるペレット領域毎に保護膜の品質を評価できる手段をもつ半導体集積回路装置の保護膜の評価方法を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】
本発明の特徴は、半導体基板に縦横に並べ形成される複数のペレット領域と、前記半導体基板の複数のペレット領域を覆う層間絶縁膜を介して配線層と、前記配線層を覆う保護膜と、それぞれの前記ペレット領域の回路素子形成領域の外周囲に形成されるフォトダイオ−ド部とを有する半導体集積回路装置の前記保護膜の評価方法であって、前記半導体基板を載置するXYステ−ジと、該XYステ−ジを収納する室と、前記フォトダイオ−ド部に前記保護膜を介して光を照射する光投射手段とを備える保護膜評価装置において、前記フォトダイオ−ドの出力を測定することによって前記保護膜の品質を評価する半導体集積回路装置の保護膜の評価方法である。
【0007】
また、前記フォトダイオ−ドは、前記回路素子形成領域と分離する一導電型素子分離領域を境界にし前記回路素子形成領域から外方に延在する一導電型層上に形成される逆導電型層を有することが望ましい。さらに、前記回路素子形成領域の上に形成される遮光膜を有することが望ましい。
【0009】
また、前記光投射手段は、前記光を集光させる集光レンズを備えることが望ましい。さらに、前記室は、暗室であることが望ましい。
【0010】
【発明の実施の形態】
次に、本発明について図面を参照して説明する。
【0011】
図1(a)および(b)は本発明の一実施の形態における半導体集積回路装置を説明するための平面図およびAA断面矢視図である。この半導体集積回路装置は、図1に示すように、半導体基板であるウェハに縦横に並べ形成される複数のペレット領域1と、このペレット領域1を覆う層間絶縁膜11を介して配線層10と、配線層10を覆う保護膜9を有し、それぞれのペレット領域1の回路素子形成領域4の外周囲に形成されるフォトダイオ−ド部2を有している。
【0012】
また、フォトダイオ−ド部2は、回路素子形成領域4と分離するP+型素子分離領域8を境界にし回路素子形成領域4から外方に延在するP型導電層上に形成されるN型導電層12を有している。
【0013】
さらに、フォトダイオ−ド部2の構造を詳細に説明すると、P型半導体基板上にエピタキシアル成長法で形成されたN型導電層12を有している。このN型導電層12のN+層とオ−ミックコンタクトするカソ−ド電極7と、P+型素子分離領域8と接続するアノ−ド電極7とを有している。また、アノ−ド電極7は接地電位とし、カソ−ド電極に、例えば、+5Vの電源電位VCCを印加することによってフォトダイオ−ド部2が逆バイアスされ、発生した空乏層に光信号が入射したとき光電流が流れる。
一方、回路素子形成領域4およびフォトダイオ−ド部2の上は層間絶縁膜11を介して配線層10が形成され、さらに配線層10を保護する保護膜9が形成されている。また、保護膜9から入光される光が回路素子形成領域4に侵入しないように、フォトダイオ−ド部2上の層間絶縁膜11を除いた部分に遮光膜3を形成することが望ましい。例えば、この遮光膜3はアルミニウム膜で形成される。このように、保護膜9の品質を評価するフォトダイオ−ド部2を半導体集積回路装置にもたせたことである。
【0014】
図2は本発明の半導体集積回路装置の保護膜の評価方法の一実施の形態を説明するための評価装置の斜視図である。この半導体集積回路装置の保護膜の評価装置は、図2に示すように、暗室16に収容されウェハ1aを載置するXYステ−ジ15と、ウェハ1aのペレット領域1に形成されたフォトダイオ−ド部2に光を投射する光投射手段13とを備えている。
【0015】
光投射手段13は、白色光源である光源ランプ13aと、光源ランプ13aの光を集光させる集光レンズ14とで構成されている。そして、この集光された光は、ウェハ1aに形成されたペレット領域1のフォトダイオ−ド部2に投射される。光を受光したフォトダイオ−ド部2は光電変換し電流を発生し、その電流はテスタのプロ−ブ(図示せず)に収集され測定される。
【0016】
図3は本発明の半導体集積回路装置の保護膜の評価方法を説明するためのフロ−チャ−トである。まず、ステップAで、フォトダイオ−ド部2の受光面積および光電変換効率が同じであるフォトダイオ−ド(図示せず)に光投射手段13の光を投射しその発生電流を測定し、その電流値を出力基準値とし記憶装置に記憶させる。
【0017】
次に、ステップBで、XYステ−ジ15により測定すべきペレット領域1のフォトダイオ−ド部2を光投射手段13の真下に位置決めする。そして、ステップCで、光投射手段13からフォトダイオ−ド部2に光を投射する。
【0018】
投射された光は、図1の保護膜9を透過しさらに層間絶縁膜11を透過しN型導電層12に到達する。そして、ステップDで、発生した電流値を測定し出力値として記憶装置に記憶させる。ここで、光投射手段からの光は保護膜9に一部が吸収され、光透過率の高い層間絶縁膜11に吸収されずそのまま透過する。次に、ステップEで、記憶装置より出力基準値および出力値を取り出し、演算部で出力値を出力基準値で除し、その比率をパ−セントで求める。
【0019】
次に、ステップFで、保護膜9の光透過率を示す規定値が演算値より大きいか小さいかを比較する。ここで、この光透過率は、保護膜9の緻密度や厚さに反比例するので、規定値より大きければ、ステップGで、保護膜9の膜質に問題があるとしてこのペレット領域の半導体装置を不良と判定する。また、規定値より小さければ、ステップHで、このペレット領域1の半導体装置を良と判定する。
【0020】
そして、ステップBに戻り次のペレット領域1を位置決めし、繰り返して、保護膜9の評価を行う。このように、各ペレット領域1に形成される半導体集積回路装置毎に保護膜9の膜質を評価すれば、品質の良好な保護膜をもつ半導体集積回路装置が得られる。
【0021】
【発明の効果】
以上説明したように本発明は、ペレット領域の回路素子形成領域に隣接し保護膜の品質を評価するフォトダイオ−ド部を形成し、このフォトダイオ−ド部に上部に形成される保護膜を介して光を投射し、フォトダイオ−ド部の発生電流を測定し、その電流値によって保護膜の光透過率を判定し、保護膜の品質の良否を判定しうるので、保護膜の品質の良い半導体集積回路装置が得られるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施の形態における半導体集積回路装置を説明するための平面図およびAA断面矢視図である。
【図2】本発明の半導体集積回路装置の保護膜の評価方法の一実施の形態を説明するための評価装置の斜視図である。
【図3】本発明の半導体集積回路装置の保護膜の評価方法を説明するためのフロ−チャ−トである。
【符号の説明】
1 ペレット領域
1a ウェハ
2 フォトダイオ−ド部
3 遮光膜
4 回路素子形成領域
13 光投射手段
13a 光源ランプ
14 集光レンズ
15 XYステ−ジ
16 暗室
Claims (5)
- 半導体基板に縦横に並べ形成される複数のペレット領域と、前記半導体基板の複数のペレット領域を覆う層間絶縁膜を介して配線層と、前記配線層を覆う保護膜と、それぞれの前記ペレット領域の回路素子形成領域の外周囲に形成されるフォトダイオ−ド部とを有する半導体集積回路装置の前記保護膜の評価方法であって、
前記半導体基板を載置するXYステ−ジと、該XYステ−ジを収納する室と、前記フォトダイオ−ド部に前記保護膜を介して光を照射する光投射手段とを備える保護膜評価装置において、前記フォトダイオ−ドの出力を測定することによって前記保護膜の品質を評価することを特徴とする半導体集積回路装置の保護膜の評価方法。 - 前記フォトダイオ−ド部は、前記回路素子形成領域と分離する一導電型素子分離領域を境界にし前記回路素子形成領域から外方に延在する一導電型層上に形成される逆導電型層を有することを特徴とする請求項1記載の半導体集積回路装置の保護膜の評価方法。
- 前記回路素子形成領域の上に形成される遮光膜を有することを特徴とする請求項1または請求項2記載の半導体集積回路装置の保護膜の評価方法。
- 前記光投射手段は、前記光を集光させる集光レンズを備えることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか 1 項に記載の半導体集積回路装置の保護膜の評価方法。
- 前記室は、暗室であることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか 1 項に記載の半導体集積回路装置の保護膜の評価方法。
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