JP5428001B2 - Resistance evaluation wafer and resistance evaluation method - Google Patents
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Description
この発明は、絶縁膜として、一般的に比誘電率が3以下の低い誘電率kである低誘電率(low−k)材料を用いた半導体ウェハ又はこの半導体ウェハの各セルをダイシングにより個々に分割して形成される半導体チップにおける、外部からの荷重による絶縁膜の耐圧力を評価するための耐性評価用ウェハ及び耐性評価方法に関する。特に、ウェハテスト工程における、半導体ウェハの各セルのボンディングパッド上にプローブ針を当てて各セルの電気的試験を行なう時に、プローブ針により加えられる力(以下、プローブ荷重と称す)、又はボンディング工程における、半導体チップのボンディングパッドに対するワイヤの接合時に、ボンディングツールを介して加えられる力(以下、ボンディング荷重と称す)による、絶縁膜の耐圧力を評価するための耐性評価用ウェハ及び耐性評価方法に関する。 According to the present invention, a semiconductor wafer using a low dielectric constant (low-k) material having a dielectric constant k of generally 3 or less as an insulating film, or each cell of the semiconductor wafer is individually diced. The present invention relates to a resistance evaluation wafer and a resistance evaluation method for evaluating the pressure resistance of an insulating film due to an external load in divided semiconductor chips. In particular, a force applied by the probe needle (hereinafter referred to as probe load) or a bonding process when the probe needle is applied to the bonding pad of each cell of the semiconductor wafer and an electrical test is performed on each cell in the wafer test process. Relates to a wafer for resistance evaluation and a resistance evaluation method for evaluating a pressure resistance of an insulating film by a force (hereinafter, referred to as a bonding load) applied through a bonding tool when bonding a wire to a bonding pad of a semiconductor chip. .
近年、次世代半導体デバイスの高速化を実現するために、半導体チップ内部の隣接する配線間を絶縁する絶縁膜(層間絶縁膜、配線間絶縁膜)として、低誘電率(low−k)材料を応用する技術が用いられている。 In recent years, low dielectric constant (low-k) materials have been used as insulating films (interlayer insulating films, inter-wiring insulating films) that insulate between adjacent wirings in a semiconductor chip in order to increase the speed of next-generation semiconductor devices. Applied technology is used.
この低誘電率(low−k)材料を用いた絶縁膜(以下、low−k絶縁膜と称す)は、多孔質な膜質であるために、機械的な強度が脆弱であり、半導体チップを実装する際に、積層した膜の破断や剥離などを引き起こし、半導体チップ内部の配線が断線する要因となっていた。 This insulating film using a low dielectric constant (low-k) material (hereinafter referred to as a low-k insulating film) is porous and has a weak mechanical strength, so that a semiconductor chip is mounted. In doing so, the laminated film is broken or peeled off, causing the wiring inside the semiconductor chip to break.
このため、半導体チップの開発及び製造にあたり、予め、組立工程(後工程)におけるlow−k絶縁膜に加えられる外部からの荷重を想定したlow−k絶縁膜の耐圧力を評価することが重要な要件となっている。 For this reason, when developing and manufacturing a semiconductor chip, it is important to evaluate in advance the pressure resistance of the low-k insulating film assuming an external load applied to the low-k insulating film in the assembly process (post-process). It is a requirement.
これに対し、従来のボンディング耐性評価用素子は、ボンディングパッドの下部構造中における脆弱な配線層が金属膜で置き換えられた形態となっており、評価すべき脆弱な配線層における金属膜の数又は大きさを変数として、パッド下の金属膜層数における剥離発生率に基づき、ボンディング耐性を評価するものである(例えば、特許文献1参照)。
しかしながら、従来のボンディング耐性評価用素子を用いたボンディング耐性の評価は、パッド下の金属膜層数における剥離発生率を算出するにあたり、パッド下の各金属膜層における剥離現象の発生部分(個数)を検出する必要があり、顕微鏡で観察するなどによって剥離現象の発生部分(個数)を目視により検出しているものと考えられる。 However, the evaluation of bonding resistance using a conventional bonding resistance evaluation element is based on the calculation of the peeling occurrence rate in the number of metal film layers under the pad. It is considered that the part (number) of occurrence of the peeling phenomenon is visually detected by observing with a microscope.
このため、従来のボンディング耐性評価用素子を用いたボンディング耐性の評価は、長時間を要し、必ずしも正確ではなく、剥離現象の発生部分を看過される恐れがあるという課題がある。
この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、外部からの荷重による絶縁膜の耐圧力を短時間かつ正確に評価することができる耐性評価用ウェハ及び耐性評価方法を提供するものである。
For this reason, the evaluation of bonding resistance using a conventional element for evaluating bonding resistance takes a long time, is not necessarily accurate, and there is a problem that a portion where a peeling phenomenon occurs may be overlooked.
The present invention has been made to solve the above-described problems, and provides a resistance evaluation wafer and a resistance evaluation method capable of accurately evaluating the pressure resistance of an insulating film due to an external load in a short time. To do.
この発明に係る耐性評価用ウェハにおいては、基板上にlow−k絶縁膜を介して対向して配設される一対の配線と、前記一対の配線のうち一の配線にビアを介して接続され、最上層に配設される第1の接続パッドと、前記一対の配線のうち他の配線にビアを介して接続され、最上層に配設される第2の接続パッドと、最上層に平面端子として複数配設され、所定の荷重で押圧される押圧パッドと、を備え、前記押圧パッドと前記一対の配線とは、絶縁膜を介して電気的に浮遊状態にあり、前記基板に対して垂直方向に透視投影すると、前記一の配線及び/若しくは他の配線の一部に重畳され、又は前記一の配線及び他の配線間に配置されるように、前記押圧パッドが配設されており、前記押圧パッドと前記一対の配線とにより形成される複数の静電容量が、並列接続されており、前記複数の静電容量の各静電容量及び/又は合成静電容量の変化により、前記low−k絶縁膜の耐圧力を評価するものである。 In the tolerance evaluation wafer according to the present invention, a pair of wirings disposed opposite to each other via a low-k insulating film on a substrate, and one of the pair of wirings is connected via a via. A first connection pad disposed on the uppermost layer, a second connection pad disposed on the uppermost layer, connected to the other wiring of the pair of wirings via a via, and a flat surface on the uppermost layer. are several arranged as a terminal, and a pressure pad that is pressed with a predetermined load, said pressing pad and the pair of wires, it is in the electrically floating state via the insulating film, the substrate On the other hand, when the perspective projection is performed in the vertical direction, the pressing pad is disposed so as to be superimposed on a part of the one wiring and / or another wiring or to be disposed between the one wiring and the other wiring. and has, double that is formed by the said pair of wires and the pressing pad Capacitance of, are connected in parallel, by a change in the capacitance and / or the combined capacitance of the plurality of electrostatic capacitance, it is to evaluate the withstanding pressure of the low-k dielectric film.
また、この発明に係る耐性評価用ウェハにおいては、前記第1の接続パッド、第2の接続パッド及び押圧パッドが、同層の導電性薄膜をパターニングすることにより一括して形成されるものである。 In the tolerance evaluation wafer according to the present invention, the first connection pad, the second connection pad, and the pressing pad are collectively formed by patterning the conductive thin film in the same layer. .
この発明に係る耐性評価用ウェハにおいては、基板上にlow−k絶縁膜を介して対向して配設される一対の配線と、前記一対の配線のうち一の配線にビアを介して接続され、最上層に配設される第1の接続パッドと、前記一対の配線のうち他の配線にビアを介して接続され、最上層に配設される第2の接続パッドと、最上層に平面端子として複数配設され、所定の荷重で押圧される押圧パッドと、を備え、前記押圧パッドと前記一対の配線とは、絶縁膜を介して電気的に浮遊状態にあり、前記基板に対して垂直方向に透視投影すると、前記一の配線及び/若しくは他の配線の一部に重畳され、又は前記一の配線及び他の配線間に配置されるように、前記押圧パッドが配設されており、前記押圧パッドと前記一対の配線とにより形成される複数の静電容量が、並列接続されており、前記複数の静電容量の各静電容量及び/又は合成静電容量の変化により、前記low−k絶縁膜の耐圧力を評価することにより、押圧パッドに対して所定の圧力を外部から加えることによる、一の配線及び他の配線間における静電容量の変化に基づき、ボンディング荷重によるlow−k絶縁膜の耐圧力を短時間かつ正確に評価することができる。 In the tolerance evaluation wafer according to the present invention, a pair of wirings disposed opposite to each other via a low-k insulating film on a substrate, and one of the pair of wirings is connected via a via. A first connection pad disposed on the uppermost layer, a second connection pad disposed on the uppermost layer, connected to the other wiring of the pair of wirings via a via, and a flat surface on the uppermost layer. are several arranged as a terminal, and a pressure pad that is pressed with a predetermined load, said pressing pad and the pair of wires, it is in the electrically floating state via the insulating film, the substrate On the other hand, when the perspective projection is performed in the vertical direction, the pressing pad is disposed so as to be superimposed on a part of the one wiring and / or another wiring or to be disposed between the one wiring and the other wiring. and has, double that is formed by the said pair of wires and the pressing pad The capacitance are connected in parallel, by a change in the capacitance and / or the combined capacitance of the plurality of capacitance, by evaluating the pressure resistance of the low-k insulating film, pressing Based on a change in capacitance between one wiring and another wiring by applying a predetermined pressure to the pad from the outside, the pressure resistance of the low-k insulating film due to the bonding load is accurately evaluated in a short time. be able to.
また、この発明に係る耐性評価用ウェハにおいては、前記第1の接続パッド、第2の接続パッド及び押圧パッドが、同層の導電性薄膜をパターニングすることにより一括して形成されることにより、ウェハ処理工程数を増加させることなく、耐性評価用ウェハの製造コストを削減できる。 Moreover, in the wafer for resistance evaluation according to the present invention, the first connection pad, the second connection pad, and the press pad are collectively formed by patterning the conductive thin film of the same layer, The manufacturing cost of the tolerance evaluation wafer can be reduced without increasing the number of wafer processing steps.
(本発明の第1の実施形態)
図1(a)は第1の実施形態に係る耐性評価用ウェハの概略構成を示す平面図、図1(b)は図1(a)に示す耐性評価用ウェハにおける1つのセルを拡大した部分拡大図、図2(a)は図1(b)に示すセルに配設される耐性評価構造の概略構成を示す平面図、図2(b)は図2(a)に示す耐性評価構造の矢視A−A線の断面図、図3(a)は図2(a)に示す耐性評価構造の矢視B−B線の端面図、図3(b)は図2(a)に示す耐性評価構造の矢視C−C線の端面図、図4(a)は図1(b)に示すセルに配設される他の耐性評価構造の概略構成を示す平面図、図4(b)は図4(a)に示す耐性評価構造の矢視D−D線の断面図、図5(a)は図4(a)に示す耐性評価構造の矢視E−E線の端面図、図5(b)は図4(a)に示す耐性評価構造の矢視F−F線の端面図、図6(a)は図1(b)に示すセルに配設されるさらに他の耐性評価構造の概略構成を示す平面図、図6(b)は図6(a)に示す耐性評価構造の矢視G−G線の断面図、図7(a)は図6(a)に示す耐性評価構造の矢視H−H線の端面図、図7(b)は図6(a)に示す耐性評価構造の矢視I−I線の端面図、図8(a)は図1(b)に示すセルに配設される他の耐性評価構造の概略構成を示す平面図、図8(b)は図8(a)に示す耐性評価構造の矢視J−J線の断面図、図9(a)は図8(a)に示す耐性評価構造の矢視K−K線の端面図、図9(b)は図8(a)に示す耐性評価構造の矢視L−L線の端面図、図10(a)は図1(b)に示すセルに配設される他の耐性評価構造の概略構成を示す平面図、図10(b)は図1(b)に示すセルに配設されるさらに他の耐性評価構造の概略構成を示す平面図、図11(a)は図1(b)に示すセルに配設される他の耐性評価構造の概略構成を示す平面図、図11(b)は図1(b)に示すセルに配設されるさらに他の耐性評価構造の概略構成を示す平面図である。
(First embodiment of the present invention)
FIG. 1A is a plan view showing a schematic configuration of a resistance evaluation wafer according to the first embodiment, and FIG. 1B is an enlarged view of one cell in the resistance evaluation wafer shown in FIG. FIG. 2 (a) is an enlarged view, FIG. 2 (a) is a plan view showing a schematic configuration of the resistance evaluation structure disposed in the cell shown in FIG. 1 (b), and FIG. 2 (b) is the resistance evaluation structure shown in FIG. 2 (a). 3A is an end view of the resistance evaluation structure shown in FIG. 2A, and FIG. 3B is an end view of the resistance evaluation structure shown in FIG. 2A. FIG. 4A is a plan view showing a schematic configuration of another resistance evaluation structure arranged in the cell shown in FIG. 1B, FIG. 4B. ) Is a sectional view taken along the line DD of the resistance evaluation structure shown in FIG. 4 (a), FIG. 5 (a) is an end view taken along the line EE of the resistance evaluation structure shown in FIG. 4 (a), FIG. 5 (b) is shown in FIG. 4 (a). FIG. 6A is a plan view showing a schematic configuration of still another tolerance evaluation structure disposed in the cell shown in FIG. 1B. FIG. b) is a sectional view taken along line GG of the resistance evaluation structure shown in FIG. 6A, and FIG. 7A is an end view taken along line HH of the resistance evaluation structure shown in FIG. 7 (b) is an end view taken along the line II of the resistance evaluation structure shown in FIG. 6 (a), and FIG. 8 (a) is another resistance arranged in the cell shown in FIG. 1 (b). FIG. 8B is a plan view showing a schematic configuration of the evaluation structure, FIG. 8B is a cross-sectional view taken along line JJ of the resistance evaluation structure shown in FIG. 8A, and FIG. FIG. 9B is an end view of the resistance evaluation structure taken along the line KK, FIG. 9B is an end view of the resistance evaluation structure shown in FIG. 8A, and FIG. b) Schematic structure of another resistance evaluation structure disposed in the cell shown in b) FIG. 10 (b) is a plan view showing a schematic configuration of still another resistance evaluation structure disposed in the cell shown in FIG. 1 (b), and FIG. 11 (a) is shown in FIG. 1 (b). The top view which shows schematic structure of the other tolerance evaluation structure arrange | positioned at the cell shown, FIG.11 (b) shows schematic structure of the further another tolerance evaluation structure arrange | positioned at the cell shown in FIG.1 (b). It is a top view.
耐性評価用ウェハ100は、ウェハ製造工程を経て作製されたウェハ上に、ウェハ処理工程(前工程)により、所定の配線、パッド及び回路素子などのテストパターンが各セルに配設されたものであり、図1(b)に示すセル110が、少なくとも一箇所配設される。なお、耐性評価用ウェハ100の各セルは、耐性評価用ウェハ100をダイシングにより個々に分割して形成される1つの半導体チップに相当する領域である。
The
セル110は、図1(b)に示すように、周縁部に沿って複数のパッド111が配設され、後述する耐性評価構造10が、所定の領域に配設される。
なお、本実施形態に係る耐性評価構造10は、図1(b)に示すように、セル110の対向する辺の略中央を横断するように配設させた例を示しているが、後述する押圧パッド9を所定の個数配設させることができるのであれば、この位置に限られるものではない。
As shown in FIG. 1B, the
In addition, although the tolerance evaluation structure 10 which concerns on this embodiment has shown the example arrange | positioned so that the approximate center of the edge | side which the
また、セル110は、TEG(test element group)として、図示しないデイジーチェーン、ビアチェーン、つづら折れパターン及び櫛歯パターンなどの各種の抵抗パターンが配設されてもよい。
Further, the
耐性評価構造10は、図2及び図3に示すように、基板1上にlow−k絶縁膜2を介して対向して配設される一対の配線(ここでは、第1の配線3及び第2の配線4)と、一対の配線のうち一の配線(以下、第1の配線3と称す)にビア(以下、第1のビア5と称す)を介して接続され、最上層に配設される接続パッド(以下、第1の接続パッド6と称す)と、一対の配線のうち他の配線(以下、第2の配線4と称す)にビア(以下、第2のビア7と称す)を介して接続され、最上層に配設される接続パッド(以下、第2の接続パッド8と称す)と、基板1に対して垂直な方向における第1の配線3及び第2の配線4の一部に重畳し、絶縁膜(ここでは、low−k絶縁膜2)を介して最上層に電気的に浮遊状態で平面端子として複数配設され、所定の荷重で押圧される押圧パッド9と、を備えている。
As shown in FIGS. 2 and 3, the resistance evaluation structure 10 includes a pair of wirings (here, the
基板1は、半導体ウェハとして一般的なSi基板(シリコンウェハ)を用いている。
low−k絶縁膜2は、セル110の内部配線に対応して複数の層に配設され、図2(b)においては、第1の配線3の下地膜となる第1のlow−k絶縁膜2a、第2の配線4の下地膜となる第2のlow−k絶縁膜2b、及び第2の配線4の保護膜となる第3のlow−k絶縁膜2cとして配設される。
As the
The low-
なお、本実施形態に係る耐性評価構造10は、第1の配線3及び第2の配線4間の静電容量を測定するための構造であるために、第1の配線3及び第2の配線4に対して下層に位置する少なくとも1層にlow−k絶縁膜2が使用されていればよく、例えば、第3のlow−k絶縁膜2cの代わりに、絶縁膜として一般的なSiO2膜、SiO膜、SiN膜又はSiCN膜などを用いてもよい。
In addition, since the tolerance evaluation structure 10 according to the present embodiment is a structure for measuring the capacitance between the
第1の配線3は、図2に示すように、第2の配線4に対して平行かつ直線状に配設されるメタル配線(ここでは、銅配線)である。
また、第1の配線3は、ダマシン法により、下地である第1のlow−k絶縁膜2aに配線用の溝を形成し、配線材(ここでは、銅)を埋め込んだものである。
As shown in FIG. 2, the
The
なお、ダマシン法は、予め下地の絶縁膜(ここでは、low−k絶縁膜2)中に配線溝パターンを形成した後、全面に金属薄膜(ここでは、銅薄膜)を形成する。そして、その上から、CMP(chemical mechanical polish:化学的機械的研磨)で研磨して、溝部分に埋め込まれたメタル配線(ここでは、銅配線)を形成する配線形成法である。 In the damascene method, after a wiring groove pattern is formed in advance in a base insulating film (here, low-k insulating film 2), a metal thin film (here, copper thin film) is formed on the entire surface. Then, it is a wiring formation method in which metal wiring (here, copper wiring) embedded in the groove portion is polished by CMP (chemical mechanical polish) from above.
このダマシン法は、配線の段差がなくなり表面の平坦化を可能にすること、メタル配線が絶縁膜に完全に埋め込まれているので高信頼性配線を実現しやすいこと、という利点がある。また、アルミ配線よりも抵抗値や信頼性に優れた銅配線を実現するうえで、ダマシン法は有効である。 This damascene method has an advantage that the step of the wiring is eliminated and the surface can be flattened, and that the metal wiring is completely embedded in the insulating film, so that highly reliable wiring can be easily realized. In addition, the damascene method is effective in realizing copper wiring having superior resistance value and reliability than aluminum wiring.
第2の配線4は、第1の配線3と同様に、ダマシン法により、下地である第2のlow−k絶縁膜2bに配線用の溝を形成し、配線材(ここでは、銅)を埋め込んだものであり、第1の配線3に対して平行かつ直線状に配設されるメタル配線(ここでは、銅配線)である。
Similarly to the
なお、本実施形態に係る第1の配線3及び第2の配線4は、配線材として、Cu(銅)を使用しているが、銅配線に限られるものではなく、配線材として一般的なAl(アルミニウム)、Ni(ニッケル)、W(タングステン)、Ag(銀)又はAu(金)などを用いてもよい。また、第1の配線3と第2の配線4とは、異なる配線材を用いて形成してもよい。
The
また、第1の配線3及び第2の配線4の配線形成法は、ダマシン法に限られるものではなく、エッチング法により形成してもよい。
また、本実施形態に係る第1の配線3及び第2の配線4は、図2及び図3に示すように、別層(第1のメタル層、第2のメタル層)として配設させているが、第1の配線3及び第2の配線4を同層として配設させてもよく、例えば、図4及び図5に示すように、第1の配線3及び第2の配線4を第1のメタル層として配設させることで、ウェハ処理工程数を削減し、耐性評価用ウェハ100の製造コストを削減することができる。
The wiring formation method of the
Further, the
また、本実施形態に係る第1の配線3及び第2の配線4は、図2乃至図5に示すように、互いに平行かつ直線状に配設されているが、例えば、図6及び図7に示すように、第1の配線3及び第2の配線4を櫛歯形状とし、互いに接触せずに間隔を持って噛合させて配設させてもよい。これにより、第1の配線3及び第2の配線4が互いに対向する面積を大きくすることができ、第1の配線3及び第2の配線4間の静電容量を稼ぐことができる。
In addition, the
また、本実施形態に係る第1の配線3及び第2の配線4は、図2乃至図7に示すように、基板1に対して垂直な方向において重畳させずにそれぞれ配設させているが、図8及び図9に示すように、基板1に対して垂直な方向において重畳させてそれぞれ配設させてもよい。
In addition, the
以上のように、第1の配線3及び第2の配線4は、様々な配線材、配線形成法及び積層構造が考えられるのであるが、半導体チップの実製品に使用される配線材(ここでは、銅)及び積層構造(ここでは、別層)によりダマシン法を用いて形成することが、実製品に近い積層構造におけるlow−k絶縁膜2の耐圧力を評価ができるうえに、既存のウェハ処理工程(前工程)を利用することができるので、好ましい。
As described above, for the
第1の接続パッド6、第2の接続パッド8及び押圧パッド9は、エッチング法を用い、金属薄膜(ここでは、アルミニウム薄膜)を形成した後に、フォトリソグラフィにより、図2(a)に示すような略矩形状に形成したものである。
As shown in FIG. 2A, the
なお、第1の接続パッド6、第2の接続パッド8及び押圧パッド9は、セル110のパッド111を形成するウェハ処理工程(前工程)により一括して形成することが、ウェハ処理工程数を増加させることなく、耐性評価用ウェハ100の製造コストを削減できるために好ましい。
特に、セル110のパッド111の直下まで、第1の配線3及び第2の配線4をそれぞれ延在させ、パッド111を第1の接続パッド6及び第2の接続パッド8として代替させてもよい。
The
In particular, the
また、本実施形態に係る耐性評価構造10は、図2乃至図9に示すように、第1の接続パッド6が第1の配線3及ぶ第2の配線4の一端側に配設され、第2の接続パッド8が第1の配線3及ぶ第2の配線4の他端側に配設される構成としているが、図10に示すように、第1の接続パッド6及び第2の接続パッド8が、第1の配線3及ぶ第2の配線4の一端側に配設される構成としてもよい。
Further, in the tolerance evaluation structure 10 according to the present embodiment, as shown in FIGS. 2 to 9, the
押圧パッド9は、第1の配線3及び第2の配線4間の静電容量を測定する測定装置の測定分解能(2pF程度)を考慮して、平面寸法及び個数を設定することが好ましい。
すなわち、押圧パッド9は、例えば、第1の配線3及び第2の配線4間の静電容量が10pFとなるように、0.108pFである40μm角の矩形形状であれば、93個を並設させ、0.224pFである120μm角の矩形形状であれば、45個を並設させることになる。なお、隣り合う押圧パッド9の間隔は、後述する自動検査装置の多種多様なプローブ針の配置に対応できるように、任意に設定する。
The
That is, for example, if the
また、本実施形態に係る押圧パッド9は、図2乃至図10に示すように、基板1に対して垂直方向に透視投影すると、第1の配線3及び第2の配線4の一部に重畳して配設されているが、第1の配線3及び第2の配線4間に外力を加えることができるのであれば、この位置に限られるものではない。
In addition, as shown in FIGS. 2 to 10, the
例えば、図11(a)に示すように、第1の配線3又は第2の配線4のいずれか一方に重畳させてもよいし、図11(b)に示すように、第1の配線3及び第2の配線4間に配設させてもよい。特に、図11(a)に示すように、第1の配線3又は第2の配線4のいずれか一方に重畳させる場合には、ボンディング荷重がボンディングパッドの中央部に作用することを考慮して、押圧パッド9の中心が第1の配線3及び第2の配線4間となるように、押圧パッド9を配設させることが好ましい。
For example, as shown in FIG. 11A, it may be superimposed on either the
第1のビア5は、第1の配線3と第1の接続パッド6とを接続するための接続線であり、図2及び図3においては、デュアルダマシン法により第2の配線4を形成するための銅薄膜の銅が埋め込まれることで形成されたビアホール部分5a及び中継部分5bと、エッチング法により第1の接続パッド6を形成するためのアルミニウム薄膜のアルミニウムが埋め込まれることで形成されたビアホール部分5cとで構成される。
The first via 5 is a connection line for connecting the
第2のビア7は、第2の配線4と第2の接続パッド8とを接続するための接続線であり、図2においては、エッチング法により第2の接続パッド8を形成するためのアルミニウム薄膜のアルミニウムが埋め込まれることで形成される。
The second via 7 is a connection line for connecting the
つぎに、low−k絶縁膜2の耐圧力の評価方法について説明する。
まず、耐性評価用ウェハ100は、第1の接続パッド6及び第2の接続パッド8に図示しない測定装置のプローブが当接され、対をなす第1の配線3及び第2の配線4間の静電容量が測定される(第1のステップS1)。なお、測定装置としては、Qメータ、LCRメーター又はインピーダンスアナライザなどの既存の測定装置を用いる。
Next, a method for evaluating the pressure resistance of the low-
First, in the
そして、耐性評価用ウェハ100は、半導体及び電子部品実装ボードをテストする図示しない自動検査装置(ATE:automatic test equipment)に投入される。
そして、自動検査装置は、耐性評価用ウェハ100のセル110の押圧パッド9上にプローブ針を当ててセル110の電気的試験のための動作を行なうことで、押圧パッド9にプローブ荷重が加えられる(第2のステップS2)。
The
The automatic inspection apparatus applies a probe load to the
さらに、耐性評価用ウェハ100は、第1の接続パッド6及び第2の接続パッド8に自動検査装置又は測定装置のプローブが当接され、対をなす第1の配線3及び第2の配線4間の静電容量が測定される(第3のステップS3)。
そして、耐性評価用ウェハ100の押圧パッド9にプローブ荷重が加えられる前の静電容量の測定値と、耐性評価用ウェハ100の押圧パッド9にプローブ荷重が加えられた後の静電容量の測定値とを比較する(第4のステップS4)。
Further, the
And the measured value of the capacitance before the probe load is applied to the
ここで、プローブ荷重が加えられる前後において、静電容量が等しい測定値であれば、耐性評価用ウェハ100のlow−k絶縁膜2は、破壊や剥離などの積層構造の変形が生じておらず、自動検査装置によるプローブ荷重に対して耐久性があると判定する(第5のステップS5a)。
Here, before and after the probe load is applied, if the capacitance is equal to the measured value, the low-
これに対し、プローブ荷重が加えられる前後において、静電容量が異なる測定値であれば、耐性評価用ウェハ100のlow−k絶縁膜2は、破壊や剥離などの積層構造の変形が生じており、自動検査装置によるプローブ荷重に対して耐久性がないと判定する(第5のステップS5b)。
On the other hand, if the measured capacitance values are different before and after the probe load is applied, the low-
以上のように、耐性評価用ウェハ100の押圧パッド9にプローブ荷重が加えられる前後における、対をなす第1の配線3及び第2の配線4間の静電容量の測定値を比較することで、自動検査装置によるプローブ荷重に対してlow−k絶縁膜2の耐久性を、短時間かつ正確に評価することができる。
As described above, by comparing the measured capacitance values between the
なお、前述した第3のステップS3は、第2のステップS2における耐性評価用ウェハ100の押圧パッド9にプローブ荷重を加えた状態で、対をなす第1の配線3及び第2の配線4間の静電容量が測定されるステップとし、プローブ荷重を加えた状態のlow−k絶縁膜2の状態(積層構造の変形の有無)を評価してもよい。
The third step S3 described above is performed between the
また、本実施形態に係る評価方法は、前述した第2のステップS2において、自動検査装置に耐性評価用ウェハ100を投入し、この自動検査装置のプローブ針によるプローブ荷重に対するlow−k絶縁膜2の耐久性を評価したが、自動検査装置を用いることなく、押圧パッド9に対して、何等かの加圧ツールを用いて、所定の荷重を加えてもよい。
Further, in the evaluation method according to the present embodiment, in the above-described second step S2, the
この場合には、押圧パッド9に対する荷重を段階的に変化させ、各段階における第1の配線3及び第2の配線4間の静電容量をそれぞれ測定する。そして、各段階の静電容量の測定値のうち、一定の静電容量の測定値から変化した段階を検出することで、該当する段階の前段階における荷重の大きさをlow−k絶縁膜2の耐圧力として評価することができる。
In this case, the load on the
また、本実施形態に係る評価方法は、複数の押圧パッド9に対して、同時に、プローブ荷重を加える場合や、複数の押圧パッド9における各押圧パッド9に対して、順次、プローブ荷重を加える場合や、同一の押圧パッド9に対して、複数回、プローブ荷重を加える場合も考えられる。
In the evaluation method according to the present embodiment, a probe load is simultaneously applied to the plurality of
なお、複数の押圧パッド9における各押圧パッド9に対して、順次、プローブ荷重を加える場合には、耐性評価用ウェハ100のセル110内の位置の違いによるlow−k絶縁膜2の影響を評価することができる。
また、同一の押圧パッド9に対して、複数回、プローブ荷重を加える場合には、プローブ針を当接した回数によるlow−k絶縁膜2の影響を評価することができる。
When a probe load is sequentially applied to each of the plurality of
In addition, when a probe load is applied to the same pressing pad 9 a plurality of times, the influence of the low-
なお、以上の説明においては、耐性評価用ウェハ100を対象にして、プローブ荷重によるlow−k絶縁膜2の耐圧力を評価する場合について説明したが、耐性評価用ウェハ100をダイシングにより個々に分割して形成される1つの耐性評価用チップ110aを対象にして、ボンディング荷重によるlow−k絶縁膜2の耐圧力を評価してもよい。
この場合に、low−k絶縁膜2の耐圧力の評価方法は、耐性評価用ウェハ100及びセル110が耐性評価用チップ110aに読み替えられ、プローブ荷重がボンディング荷重に読み替えられる。
特に、前述した第2のステップS2において、自動検査装置はボンディング装置に読み替えられる。
すなわち、耐性評価用チップ110aは、図示しないボンディング装置に投入される。
In the above description, the
In this case, in the method for evaluating the pressure resistance of the low-
In particular, in the above-described second step S2, the automatic inspection apparatus is read as a bonding apparatus.
That is, the tolerance evaluation chip 110a is put into a bonding apparatus (not shown).
そして、ボンディング装置は、耐性評価用チップ110aの押圧パッド9とボンディングワイヤとを互いに加圧して、熱及び/又は超音波振動を与えて接合することで、押圧パッド9にボンディング荷重が加えられる(第2のステップS2)。
Then, the bonding apparatus applies a bonding load to the
なお、以上の説明においては、プローブ荷重又はボンディング荷重によるlow−k絶縁膜2の耐圧力を評価する場合について説明したが、裏面研磨(バックグラインド)による耐性評価用ウェハ100の耐性を評価する場合にも適用することができる。この場合には、押圧パッド9に荷重を加える必要はなく、バックグラインドの処理前後において、第1の配線3及び第2の配線4間の静電容量を測定し、バックグラインドの処理前後における静電容量の測定値を比較することで、耐性評価用ウェハ100の耐性を評価することができる。
In the above description, the case of evaluating the pressure resistance of the low-
また、耐性評価用チップ110aをチップマウンターで移載する際、すなわち、ダイシングされた耐性評価用ウェハ100から耐性評価用チップ110aを個々に分離吸着して移送する際に、耐性評価用チップ110aの裏側から針状のピン(ニードル)を突き上げるチップ突上げ(チップピックアップ)による耐性評価用チップ110aの耐性を評価する場合にも適用することができる。
In addition, when the resistance evaluation chip 110a is transferred by the chip mounter, that is, when the resistance evaluation chip 110a is individually separated and adsorbed from the diced
また、耐性評価用ウェハ100から耐性評価用チップ110aをパッケージのボンディング位置へ移送する間、又はパッケージのボンディング位置に耐性評価用チップ110aを載置(チップマウント)する際における、耐性評価用チップ110aの吸着保持具である移送コレットによる耐性評価用チップ110aの耐性を評価する場合にも適用することができる。特に、移送コレットの形状などの違いによる耐性評価用チップ110aのダメージの程度を評価することができる。
Further, the resistance evaluation chip 110a during the transfer of the resistance evaluation chip 110a from the
なお、本実施形態に係る耐性評価構造においては、第1の配線3及び第2の配線4間の静電容量を測定することで、耐性評価用ウェハ100又は耐性評価用チップ110aの耐性を評価しているが、第1の配線3及び第2の配線4間の絶縁抵抗を測定して耐性評価用ウェハ100又は耐性評価用チップ110aの耐性を評価することも考えられる。すなわち、耐性評価用ウェハ100又は耐性評価用チップ110aのlow−k絶縁膜2が破壊や剥離などの積層構造の変形が生じた場合には、第1の配線3及び第2の配線4間の静電容量であるキャパシタが破壊されることでもあり、漏れ電流が生じるために、絶縁抵抗を測定することもできる。
In the resistance evaluation structure according to the present embodiment, the resistance of the
1 基板
2 low−k絶縁膜
2a 第1のlow−k絶縁膜
2b 第2のlow−k絶縁膜
2c 第3のlow−k絶縁膜
3 第1の配線
4 第2の配線
5 第1のビア
5a ビアホール部分
5b 中継部分
5c ビアホール部分
6 第1の接続パッド
7 第2のビア
8 第2の接続パッド
8 第2の接続パッド
9 押圧パッド
10 耐性評価構造
100 耐性評価用ウェハ
110 セル
110a 耐性評価用チップ
111 パッド
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記一対の配線のうち一の配線にビアを介して接続され、最上層に配設される第1の接続パッドと、
前記一対の配線のうち他の配線にビアを介して接続され、最上層に配設される第2の接続パッドと、
最上層に平面端子として複数配設され、所定の荷重で押圧される押圧パッドと、
を備え、
前記押圧パッドと前記一対の配線とは、絶縁膜を介して電気的に浮遊状態にあり、前記基板に対して垂直方向に透視投影すると、前記一の配線及び/若しくは他の配線の一部に重畳され、又は前記一の配線及び他の配線間に配置されるように、前記押圧パッドが配設されており、
前記複数の押圧パッド毎に、当該押圧パッド、前記一対の配線及び絶縁膜により形成される複数の静電容量が、並列接続されており、
前記複数の静電容量の各静電容量及び/又は合成静電容量の変化により、前記low−k絶縁膜の耐圧力を評価することを特徴とする耐性評価用ウェハ。 A pair of wirings arranged opposite to each other with a low-k insulating film on the substrate;
A first connection pad connected to one wiring of the pair of wirings via a via and disposed on the uppermost layer;
A second connection pad that is connected to the other wiring of the pair of wirings via a via and disposed on the uppermost layer;
Are several arranged in a plane terminal in the uppermost layer, a pressure pad that is pressed with a predetermined load,
With
The pressing pad and the pair of wirings are in an electrically floating state through an insulating film, and when projected in a perpendicular direction with respect to the substrate, the one wiring and / or a part of the other wiring is formed. The pressing pad is disposed so as to be superimposed or disposed between the one wiring and the other wiring ,
For each of the plurality of pressing pads, a plurality of capacitances formed by the pressing pad, the pair of wirings, and the insulating film are connected in parallel.
A resistance evaluation wafer , wherein a pressure resistance of the low-k insulating film is evaluated based on a change in each of the plurality of capacitances and / or a combined capacitance .
前記第1の接続パッド、第2の接続パッド及び押圧パッドが、同層の導電性薄膜をパターニングすることにより一括して形成されることを特徴とする耐性評価用ウェハ。 In the tolerance evaluation wafer according to claim 1,
The wafer for durability evaluation, wherein the first connection pad, the second connection pad, and the pressing pad are collectively formed by patterning a conductive thin film in the same layer.
前記第1の接続パッド及び第2の接続パッドに測定装置のプローブをそれぞれ当接させ、前記一の配線及び他の配線間の静電容量を測定する第1のステップと、
前記第1のステップ後に、前記押圧パッドに対して所定の荷重を外部から加える第2のステップと、
前記第2のステップ中又は第2のステップ後に、前記第1の接続パッド及び第2の接続パッドに測定装置のプローブをそれぞれ当接させ、前記一の配線及び他の配線間の静電容量を測定する第3のステップと、
前記第1のステップで得られた静電容量の測定値及び前記第3のステップで得られた静電容量の測定値を比較する第4のステップと、
を具備することを特徴とする耐性評価方法。 In the tolerance evaluation method using the tolerance evaluation wafer according to claim 1 or 2,
A first step of measuring a capacitance between the one wiring and the other wiring by bringing a probe of a measuring device into contact with the first connection pad and the second connection pad, respectively;
A second step of applying a predetermined load from the outside to the pressing pad after the first step;
During or after the second step, the probe of the measuring device is brought into contact with the first connection pad and the second connection pad, respectively, and the capacitance between the one wiring and the other wiring is determined. A third step of measuring;
A fourth step of comparing the measured capacitance value obtained in the first step with the measured capacitance value obtained in the third step;
The tolerance evaluation method characterized by comprising.
前記第3のステップが、前記第2のステップにおける外力を加えた状態で行なうことを特徴とする耐性評価方法。 In the tolerance evaluation method according to claim 3,
The tolerance evaluation method, wherein the third step is performed in a state where an external force is applied in the second step.
前記第2のステップが、前記押圧パッドに対する荷重を段階的に変化させて行ない、
前記第3のステップが、前記各段階における前記一の配線及び他の配線間の静電容量を測定することを特徴とする耐性評価方法。 In the tolerance evaluation method according to claim 3 or 4,
The second step is performed by gradually changing the load on the pressing pad,
The tolerance evaluation method, wherein the third step measures a capacitance between the one wiring and the other wiring in each stage.
前記複数の押圧パッドにおける各押圧パッドに対して、前記第2のステップ及び第3のステップをそれぞれ行なうことを特徴とする耐性評価方法。 In the tolerance evaluation method according to any one of claims 3 to 5,
The tolerance evaluation method characterized by performing said 2nd step and 3rd step with respect to each press pad in said several press pad, respectively.
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