JP6930486B2 - 検査用構造および検査方法 - Google Patents

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Description

本発明は、半導体基板の上に形成された絶縁層に形成されるスルーホールに残存する絶縁残渣の検査を行うための検査用構造および検査方法に関する。
近年、半導体電子デバイスでは、表面保護を目的とした絶縁層形成や、高集積化を目的とした配線と絶縁層との多層構造が採用される。このようなデバイスでは、絶縁層へのエッチングを行うことで、半導体基板と配線や、配線と配線を接続させるためのスルーホールを形成する。
以下、スルーホールにより半導体基板と配線を接続する一般的な技術について説明する。まず、図６Ａに示すように、半導体基板６０１にＣＶＤやスパッタ等の手法を用いてＳｉＯ2やＳｉＮなど絶縁材料を堆積して絶縁層６０２を形成する。次に、絶縁層６０２の上にフォトレジストを塗布してレジスト膜を形成し、よく知られたリソグラフィ技術によりパターニングすることで、図６Ｂに示すように、絶縁層６０２の上に、開口パターン６０４を備えるマスクパターン６０３を形成する。
次に、マスクパターン６０３をマスクとし、反応性イオンエッチングなどのエッチング技術により絶縁層６０２をエッチング処理することで、図６Ｃに示すように、スルーホール６０５を形成する。この後、洗浄などによりマスクパターン６０３を除去する（図６Ｄ）。次に、蒸着法、スパッタ法、めっき法など公知技術により、金属などの導体を、スルーホール６０５の内部を充填する状態に堆積し、図６Ｅに示すように、配線層６０６を形成する。
上述したような配線製造において、スルーホールを形成するためのエッチングが過剰であった場合、絶縁層の下側の半導体基板や配線にダメージが入るため、エッチングの過剰（オーバーエッチング）は避ける必要がある。一方、スルーホールを形成するためのエッチングが不十分であった場合、スルーホールの底面に絶縁層の一部が残る(残存絶縁層が生じる)ことで、配線の接続不良が発生する恐れがある。特に、ウエハ全面でのプロセスを行う場合、ウエハ面内における絶縁層の厚さばらつきやエッチングレートのばらつきにより、残存絶縁層が生じることがしばしば存在する。
このため、配線形成前には、スルーホールにおける残存絶縁層の有無を検査する必要があり、従来は電子顕微鏡などによる観察が用いられてきた（特許文献１参照）。電子顕微鏡では、電子線照射によって観察対象から放出される二次電子を検出するが、この放出効率は観察対象物質の仕事関数などで決定される。このため、残存絶縁層の有無によって二次電子の放出効率が異なり、画像のコントラストから残存絶縁層の有無を検査することができる。
特開２００４−１８６４７７号公報
残存絶縁層が生じた場合、配線を形成する前にスルーホール内を追加でエッチングすることになるが、エッチング時間や出力などの各種プロセス条件を決定するためには、残存絶縁層の層厚を検査（測定）する必要がある。
しかしながら、従来の電子顕微鏡による観察では、残存絶縁層の層厚を検査することが困難であった。また、残存絶縁層の層厚評価方法として、スルーホール部の断面を透過型電子顕微鏡で観察する方法が考えられる。この方法によれば、視覚的に残存絶縁層の層厚を評価することができるが、一般的な透過型電子顕微鏡による観察では、半導体ウエハを劈開することで観察用の試料を作製する必要があり、透過型電子顕微鏡による観察の後に、ウエハ状態でのプロセスを行うことができない。このため、透過型電子顕微鏡による観察方法は、プロセス中における検査には適さない。
以上に説明したように、半導体電子デバイスの製造・加工において必要なスルーホールの形成において、非破壊で、精度よく残存絶縁層の有無を判定し、かつ残存絶縁層の層厚を検査することは事実上困難であった。
本発明は、以上のような問題点を解消するためになされたものであり、スルーホールにおける残存絶縁層の検査が、非破壊で実施できるようにすることを目的とする。
本発明に係る検査用構造は、半導体基板の上に形成された絶縁層と、絶縁層に形成された第１スルーホールと、第１スルーホールと設定されている間隔で絶縁層に形成された第２スルーホールと、第１スルーホールを充填して形成され、絶縁層の上で第１スルーホールの開口面積より広いプロービングパッドを備える第１電極部と、第２スルーホールを充填して形成され、絶縁層の上で第２スルーホールの開口面積より広いプロービングパッドを備える第２電極部とを備える。
上記検査用構造において、半導体基板と絶縁層との間に形成された導体層を備え、導体層は、少なくとも、第１スルーホールおよび第２スルーホールが形成されている箇所を含む広さの領域に形成されている。
上記検査用構造において、第１スルーホールと第２スルーホールとの間の絶縁層に形成された溝部を備える。
上記検査用構造において、第１スルーホールと設定されている間隔で絶縁層に形成された第３スルーホールと、第３スルーホールおよび第２スルーホールの各々と設定されている間隔で絶縁層に形成された第４スルーホールと、第３スルーホールおよび第４スルーホールを充填して形成され、絶縁層の上で第３スルーホールまたは第４スルーホールの開口面積より広いプロービングパッドを備える第３電極部とを備え、導体層は、第１スルーホールおよび第３スルーホールが形成されている箇所を含む広さの領域に形成されている第１導体層と、第１導体層と絶縁分離して、第２スルーホールおよび第４スルーホールが形成されている箇所を含む広さの領域に形成されている第２導体層とから構成されている。
また、本発明に係る検査方法は、半導体基板の上に形成された絶縁層と、絶縁層に形成された第１スルーホールと、第１スルーホールと設定されている間隔で絶縁層に形成された第２スルーホールと、第１スルーホールを充填して形成され、絶縁層の上で第１スルーホールの開口面積より広いプロービングパッドを備える第１電極部と、第２スルーホールを充填して形成され、絶縁層の上で第２スルーホールの開口面積より広いプロービングパッドを備える第２電極部とを備えることを特徴とする検査用構造の検査方法であって、第１電極部と第２電極部との間の電流電圧測定により、第１スルーホールに残存する第１残存絶縁層の抵抗成分、第２スルーホールに残存する第２残存絶縁層の抵抗成分を求めることで、第１残存絶縁層および第２残存絶縁層の層厚を検査する。
上記検査方法において、検査用構造は、半導体基板と絶縁層との間に形成された導体層を備え、導体層は、第１スルーホールおよび第２スルーホールが形成されている箇所を含む広さの領域に形成されている。
上記検査方法において、検査用構造は、第１スルーホールと第２スルーホールとの間の絶縁層に形成された溝部を備える。
上記検査方法において、検査用構造は、第１スルーホールと設定されている間隔で絶縁層に形成された第３スルーホールと、第３スルーホールおよび第２スルーホールの各々と設定されている間隔で絶縁層に形成された第４スルーホールと、第３スルーホールおよび第４スルーホールを充填して形成され、絶縁層の上で第３スルーホールまたは第４スルーホールの開口面積より広いプロービングパッドを備える第３電極部とを備え、導体層は、第１スルーホールおよび第３スルーホールが形成されている箇所を含む広さの領域に形成されている第１導体層と、第１導体層と絶縁分離して、第２スルーホールおよび第４スルーホールが形成されている箇所を含む広さの領域に形成されている第２導体層とから構成されている。
以上説明したように、本発明によれば、第１スルーホール，第２スルーホールを形成し、第１スルーホールに第１電極部を形成し、第２スルーホールに第２電極部を形成し、第１電極部と第２電極部との間で電流電圧測定が実施できるようにしたので、スルーホールにおける残存絶縁層の検査が、非破壊で実施できるという優れた効果が得られる。
図１Ａは、本発明の実施の形態１における検査構造の構成を示す断面図である。 図１Ｂは、本発明の実施の形態１における検査構造の構成を示す平面図である。 図１Ｃは、本発明の実施の形態１における検査構造の等価回路を示す回路図である。 図２Ａは、本発明の実施の形態２における検査構造の構成を示す断面図である。 図２Ｂは、本発明の実施の形態２における検査構造の等価回路を示す回路図である。 図３Ａは、本発明の実施の形態３における検査構造の構成を示す断面図である。 図３Ｂは、本発明の実施の形態３における検査構造の構成を示す平面図である。 図３Ｃは、本発明の実施の形態３における検査構造の等価回路を示す回路図である。 図４Ａは、本発明の実施の形態４における検査構造の構成を示す断面図である。 図４Ｂは、本発明の実施の形態４における検査構造の構成を示す平面図である。 図４Ｃは、本発明の実施の形態４における検査構造の等価回路を示す回路図である。 図５Ａは、本発明の実施の形態５における検査構造の構成を示す断面図である。 図５Ｂは、本発明の実施の形態５における検査構造の構成を示す平面図である。 図５Ｃは、本発明の実施の形態５における検査構造の等価回路を示す回路図である。 図６Ａは、スルーホールにより半導体基板と配線が接続された構造の作成方法を説明するための各工程における断面図である。 図６Ｂは、スルーホールにより半導体基板と配線が接続された構造の作成方法を説明するための各工程における断面図である。 図６Ｃは、スルーホールにより半導体基板と配線が接続された構造の作成方法を説明するための各工程における断面図である。 図６Ｄは、スルーホールにより半導体基板と配線が接続された構造の作成方法を説明するための各工程における断面図である。 図６Ｅは、スルーホールにより半導体基板と配線が接続された構造の作成方法を説明するための各工程における断面図である。
以下、本発明の実施の形態おける検査用構造について説明する。
［実施の形態１］
はじめに、本発明の実施の形態における検査用構造について、図１Ａ，図１Ｂ，図１Ｃを参照して説明する。
この検査用構造は、半導体基板１０１の上に形成された絶縁層１０２と、絶縁層１０２に形成された第１スルーホール１０３，第２スルーホール１０４とを備える。第２スルーホール１０４は、第１スルーホール１０３と設定されている間隔で絶縁層１０２に形成されている。第１スルーホール１０３，第２スルーホール１０４は、検査対象となるスルーホールと同じ形状とする。
また、この検査用構造は、第１電極部１０５，第２電極部１０６を備える。第１電極部１０５は、第１スルーホール１０３を充填して形成され、絶縁層１０２の上で第１スルーホール１０３の開口面積より広いプロービングパッドを備える。第２電極部１０６は、第２スルーホール１０４を充填して形成され、絶縁層１０２の上で第２スルーホール１０４の開口面積より広いプロービングパッドを備える。
また、実施の形態１では、第１電極部１０５と第２電極部１０６との間に、これらを絶縁分離するための分離層１０７を備える。
上述した検査構造では、第１スルーホール１０３の低部に残存する第１残存絶縁層１０８、第２スルーホール１０４の低部に残存する第２残存絶縁層１０９の検査をするための構造である。
例えば、よく知られた半導体装置の製造技術により、半導体基板１０１の上に絶縁層１０２を形成し、絶縁層１０２に第１スルーホール１０３，第２スルーホール１０４を形成する。次に、第１スルーホール１０３と第２スルーホール１０４との間の絶縁層１０２の上に、分離層１０７を形成する。例えば、絶縁性ペーストを塗布することなどにより、分離層１０７を形成すればよい。次に、第１スルーホール１０３、第２スルーホール１０４を充填する状態に導電性ペーストを塗布することで、第１電極部１０５，第２電極部１０６を形成する。
上述したように作製した実施の形態１における検査用構造を用い、第１電極部１０５と第２電極部１０６との間の電流電圧測定により、第１スルーホール１０３に残存する第１残存絶縁層１０８の抵抗成分、第２スルーホール１０４に残存する第２残存絶縁層１０９の抵抗成分を求める。
例えば、第１電極部１０５のプロービングパッドに測定用の第１プローブ１２１をコンタクトさせ、第２電極部１０６のプロービングパッドに測定用の第２プローブ１２２をコンタクトさせ、上述した抵抗成分の測定を行えばよい。第１電極部１０５と第２電極部１０６との間の電流電圧測定により、第１残存絶縁層１０８の抵抗成分、第２残存絶縁層１０９の抵抗成分を測定することで、第１残存絶縁層および第２残存絶縁層の層厚を検査する。
導電性ペーストによる簡易的な電極を形成することで、残存絶縁層に直接プローブをコンタクトする必要が無いため、コンタクト時に残存絶縁層が傷ついて抵抗を正しく評価できなくなることを防ぐことができる。また、汎用的なプローブで直接コンタクトが難しい微細なスルーホールパターンであっても測定が可能になる。また、絶縁性ペーストによる分離層１０７を形成することで、第１電極部１０５と第２電極部１０６との接触によるショートを防ぐことができる。
絶縁性ペーストおよび導電性ペーストの塗布には、一般的な微小量塗布用のディスペンサーを用いればよい。また、分離層１０７はレジストによって形成しても良く、この場合、レジストを塗布し、これをリソグラフィによってパターニングすることで分離層１０７を形成すればよい。
次に、図１Ｃに示す等価回路を用いて評価原理を説明する。まず、第１電極部１０５と第２電極部１０６とに挾まれた半導体基板１０１の基板平面方向の抵抗成分をＲ１１とする。
また、第１電極部１０５，第２電極部１０６と半導体基板１０１とで挟まれた領域における絶縁層１０２の基板平面に対する法線方向の抵抗成分をＲ１２とする。
また、第１電極部１０５，第２電極部１０６と半導体基板１０１で挟まれた領域における、第１残存絶縁層１０８，第２残存絶縁層１０９の基板平面法線方向の抵抗成分をＲ１３とする。
また、第１電極部１０５と第２電極部１０６とに挾まれた、絶縁層１０２および分離層１０７の半導体基板１０１の平面方向の抵抗成分をＲ１４とする。
一般的に絶縁体は、絶縁破壊電界強度が加わるまで電流が生じないが、実際には絶縁体内の欠陥などを介した電流が生じるため、電流電圧測定から絶縁層１０２および第１残存絶縁層１０８，第２残存絶縁層１０９の抵抗を見積もることが可能である。
一般的なスルーホール開口プロセスにおいては、残存絶縁層の層厚は絶縁層よりも十分薄く、Ｒ１３＜＜Ｒ１２となる。このため、第１スルーホール１０３，第２スルーホール１０４が正常に形成され、第１残存絶縁層１０８，第２残存絶縁層１０９が存在しない場合、（１／Ｒ１１＋１／Ｒ１４）-1のみが検出される。一方、第１残存絶縁層１０８，第２残存絶縁層１０９が存在する場合は、｛１／（２Ｒ１３＋Ｒ１１）＋１／Ｒ１４｝-1が検出される。
ここで、Ｒ１１とＲ１４を以下の工程によって求める。まず、半導体基板１０１に絶縁層１０２を形成する前に、面内に第１スルーホール１０３および第２スルーホール１０４と同じ間隔で２つの検査用電極を形成し、同様の電気測定から抵抗Ｒ１１を求める。次に、検査用電極を除去し、半導体基板１０１の上に絶縁層１０２形成し、面内に第１スルーホール１０３および第２スルーホール１０４と同じ間隔で２つの検査用電極を形成し、同様の電気測定から抵抗Ｒ１４を求める。
上述したことにより求めてあるＲ１１とＲ１４を、実施の形態１における検査用構造を用いて測定した抵抗から差し引くことで、第１残存絶縁層１０８，第２残存絶縁層１０９の有無を判断することができ、第１残存絶縁層１０８，第２残存絶縁層１０９が存在する場合はＲ１３を求めることができる。
Ｒ１３は、第１残存絶縁層１０８，第２残存絶縁層１０９の抵抗率、層厚および第１スルーホール１０３，第２スルーホール１０４の底面積で決定される。このため、半導体基板１０１の上に形成する絶縁層１０２の抵抗率を一般的な電気測定から評価しておくことで、第１残存絶縁層１０８，第２残存絶縁層１０９の層厚を評価することができる。
なお、Ｒ１４を無視するため、第１電極部１０５と第２電極部１０６との間の距離を、第１残存絶縁層１０８，第２残存絶縁層１０９の厚さの１００倍以上になるように構成してもよい。また、Ｒ１３から、第１残存絶縁層１０８，第２残存絶縁層１０９の層厚を精度よく評価するために、異なる層厚で絶縁層を堆積した標準試料を複数作製し、一般的な電気測定から電流電圧特性の層厚依存性を事前に評価しておいても良い。
一般的なプローバーで容易にコンタクトするためには、第１電極部１０５，第２電極部１０６のプロービングパッドの平面視の寸法としては、例えば１辺が１００μｍ以上の矩形とすることが望ましい。また、第１電極部１０５と第２電極部１０６との接触を防ぐために形成する分離層１０７は、第１電極部１０５と第２電極部１０６よりも厚く形成することが望ましい。例えば、絶縁性ペーストで分離層１０７を形成し、導電性ペーストで第１電極部１０５，第２電極部１０６を形成する場合、各ペーストの塗布厚さは数１０μｍ〜数１００μｍが望ましい。これらの塗布量は、一般的な微小量塗布用のディスペンサーを用いることで塗布が可能である。
なお、分離層１０７は、第１スルーホール１０３と第２スルーホール１０４と間の領域のみに形成しても良いし、第１電極部１０５，第２電極部１０６を形成したい領域を囲むように形成しても良い。また、複数のチップを同時に形成しているウエハ面内で上述した検査を行うためには、例えば、ウエハ内の各チップに、実施の形態における検査用構造を形成すれば良い。
以上に説明したように、実施の形態１によれば、微細なスルーホールにおける残存絶縁層の有無および層厚を、残存絶縁層に損傷を与えることなく評価することができる。
［実施の形態２］
次に、本発明の実施の形態２について図２Ａ、図２Ｂを参照して説明する。実施の形態２では、前述した実施の形態１における検査用構造に、導体層１１０を加えている。導体層１１０は、半導体基板１０１と絶縁層１０２との間に形成されている。実施の形態２において、導体層１１０は、半導体基板１０１の全域に形成されている。
実施の形態２においても、第１電極部１０５と第２電極部１０６との間の電流電圧測定により、第１スルーホール１０３に残存する第１残存絶縁層１０８の抵抗成分、第２スルーホール１０４に残存する第２残存絶縁層１０９の抵抗成分を求める。例えば、第１電極部１０５のプロービングパッドに測定用の第１プローブ１２１をコンタクトさせ、第２電極部１０６のプロービングパッドに測定用の第２プローブ１２２をコンタクトさせ、抵抗成分の測定を行う。
次に、図２Ｂに示す等価回路を用いて評価原理を説明する。まず、Ｒ１２、Ｒ１３，Ｒ１４については、前述した実施の形態１と同様である。実施の形態２では、第１電極部１０５と第２電極部１０６とに挾まれた導体層１１０の基板平面方向の抵抗成分をＲ１５とする。
実施の形態１と同様に、第１スルーホール１０３，第２スルーホール１０４が正常に形成され、第１残存絶縁層１０８，第２残存絶縁層１０９が存在しない場合、（１／Ｒ１５＋１／Ｒ１４）-1のみが検出される。一方、第１残存絶縁層１０８，第２残存絶縁層１０９が存在する場合は、｛１／（２Ｒ１３＋Ｒ１５）＋１／Ｒ１４｝-1が検出される。
ここで、実施の形態１と同様に、Ｒ１５，Ｒ１４を差し引けばよいが、導体層１１０の抵抗は、第１残存絶縁層１０８，第２残存絶縁層１０９に比べて小さく、実施の形態１よりもより直接的に第１残存絶縁層１０８，第２残存絶縁層１０９の抵抗を検出できるため、結果的に第１残存絶縁層１０８，第２残存絶縁層１０９の層厚測定精度が向上する。
Ｒ１３は、第１残存絶縁層１０８，第２残存絶縁層１０９の抵抗率、層厚、および第１スルーホール１０３，第２スルーホール１０４の底面積で決定されるため、絶縁層１０２の抵抗率を一般的な電気測定から評価しておくことで、第１残存絶縁層１０８，第２残存絶縁層１０９の層厚を評価することができる。
以上に説明したように、実施の形態２によれば、微細なスルーホールにおける残存絶縁層の有無および層厚を、残存絶縁層に損傷を与えることなく評価することができる。
［実施の形態３］
次に、本発明の実施の形態３について図３Ａ、図３Ｂ、図３Ｃを参照して説明する。実施の形態３では、前述した実施の形態１における検査用構造に、導体層１１１を加えている。導体層１１１は、半導体基板１０１と絶縁層１０２との間に形成されている。導体層１１１は、導体層は、第１スルーホール１０３および第２スルーホール１０４が形成されている箇所を含む所定の広さの領域のみに形成されている。
実施の形態３においても、第１電極部１０５と第２電極部１０６との間の電流電圧測定により、第１スルーホール１０３に残存する第１残存絶縁層１０８の抵抗成分、第２スルーホール１０４に残存する第２残存絶縁層１０９の抵抗成分を求める。例えば、第１電極部１０５のプロービングパッドに測定用の第１プローブ１２１をコンタクトさせ、第２電極部１０６のプロービングパッドに測定用の第２プローブ１２２をコンタクトさせ、抵抗成分の測定を行う。
次に、図３Ｃに示す等価回路を用いて評価原理を説明する。まず、Ｒ１３，Ｒ１４については、前述した実施の形態１，２と同様である。実施の形態３では、導体層１１１の基板平面方向の抵抗成分をＲ１６とする。
実施の形態２と同様に、第１スルーホール１０３，第２スルーホール１０４が正常に開口され、第１残存絶縁層１０８，第２残存絶縁層１０９が存在しない場合（１／Ｒ１６＋１／Ｒ１４）-1のみが検出されるが、残存絶縁層が存在する場合は（１／（２Ｒ１３＋Ｒ１６）＋１／Ｒ１４）-1が検出される。このため、実施の形態２と同様の方法で、Ｒ１６およびＲ１４を差し引き、Ｒ１３を求めることができる。
Ｒ１３は、第１残存絶縁層１０８，第２残存絶縁層１０９の抵抗率、層厚、および第１スルーホール１０３，第２スルーホール１０４の底面積で決定される。従って、絶縁層１０２の抵抗率を一般的な電気測定から評価しておくことで、第１残存絶縁層１０８，第２残存絶縁層１０９の層厚を評価することができる。
実施の形態１，実施の形態２では、第１残存絶縁層１０８，第２残存絶縁層１０９が厚い場合や、第１電極部１０５，第２電極部１０６の形成領域が広い場合、Ｒ１２を無視することができない可能性がある。これに対し、実施の形態３では、第１スルーホール１０３，第２スルーホール１０４が配置されていない領域における絶縁層１０２の下部に導体を形成しないことで、絶縁層１０２における、基板平面の法線方向のリーク電流を抑制する。これにより、Ｒ１２の影響が排除され、結果的に第１残存絶縁層１０８，第２残存絶縁層１０９の層厚測定精度が向上する。
以上に説明したように、実施の形態３によれば、微細なスルーホールにおける残存絶縁層の有無および層厚を、残存絶縁層に損傷を与えることなく評価することができる。
［実施の形態４］
次に、本発明の実施の形態４について図４Ａ、図４Ｂ、図４Ｃを参照して説明する。実施の形態４では、前述した実施の形態３における検査用構造に、溝部１１２を加えている。溝部１１２は、第１スルーホール１０３と第２スルーホール１０４との間の絶縁層１０２に形成されている。また、実施の形態４では、溝部１１２を挾むように、絶縁層１０２の上に分離層１０７ａ，分離層１０７ｂを形成している。
例えば、絶縁層１０２に第１スルーホール１０３，第２スルーホール１０４を形成するプロセスにおいて、第１スルーホール１０３，第２スルーホール１０４形成用の開口部に加え、溝部１１２形成用の開口部を備えるマスクパターンを用い、絶縁層１０２をエッチングすればよい。
実施の形態４においても、第１電極部１０５と第２電極部１０６との間の電流電圧測定により、第１スルーホール１０３に残存する第１残存絶縁層１０８の抵抗成分、第２スルーホール１０４に残存する第２残存絶縁層１０９の抵抗成分を求める。例えば、第１電極部１０５のプロービングパッドに測定用の第１プローブ１２１をコンタクトさせ、第２電極部１０６のプロービングパッドに測定用の第２プローブ１２２をコンタクトさせ、抵抗成分の測定を行う。
次に、図４Ｃに示す等価回路を用いて評価原理を説明する。実施の形態３と同様に、第１スルーホール１０３，第２スルーホール１０４が正常に開口され、第１残存絶縁層１０８，第２残存絶縁層１０９が存在しない場合（１／Ｒ１６＋１／Ｒ１４）-1のみが検出されるが、残存絶縁層が存在する場合は（１／（２Ｒ１３＋Ｒ１６）＋１／Ｒ１４）-1が検出される。
Ｒ１３は、第１残存絶縁層１０８，第２残存絶縁層１０９の抵抗率、層厚、および第１スルーホール１０３，第２スルーホール１０４の底面積で決定される。このため、絶縁層１０２の抵抗率を一般的な電気測定から評価しておくことで、第１残存絶縁層１０８，第２残存絶縁層１０９の層厚を評価することができる。
前述した実施の形態では、第１電極部１０５と第２電極部１０６との間が狭い場合、Ｒ１４を無視することができない可能性がある。これに対し、実施の形態４では、第１電極部１０５と第２電極部１０６と間に、アイソレーションのための溝部１１２を設けることで、第１電極部１０５と第２電極部１０６と間における絶縁層１０２および分離層１０７ａ，分離層１０７ｂの、基板平面方向のリーク電流を抑制する。これにより、Ｒ１４の影響が排除され、結果的に第１残存絶縁層１０８，第２残存絶縁層１０９の層厚測定精度が向上する。
以上に説明したように、実施の形態４によれば、微細なスルーホールにおける残存絶縁層の有無および層厚を、残存絶縁層に損傷を与えることなく評価することができる。
［実施の形態５］
次に、本発明の実施の形態５における検査用構造について、図５Ａ，図５Ｂ，図５Ｃを参照して説明する。
実施の形態５における検査用構造は、前述した実施の形態３の検査用構造に加え、第３スルーホール１０３ａ、第４スルーホール１０４ａ、第３電極部１１３を更に備えるようにしている。
第３スルーホール１０３ａは、第１スルーホール１０３と設定されている間隔で絶縁層１０２に形成されている。第４スルーホール１０４ａは、第３スルーホール１０３ａおよび第２スルーホール１０４の各々と設定されている間隔で絶縁層１０２に形成されている。
第３電極部１１３とは、第３スルーホール１０３ａおよび第４スルーホール１０４ａを充填して形成されている。また第３電極部１１３は、絶縁層１０２の上で第３スルーホール１０３ａまたは第４スルーホール１０４ａの開口面積より広いプロービングパッドを備える。
また、実施の形態５では、第１スルーホール１０３および第３スルーホール１０３ａが形成されている箇所を含む広さの領域に形成されている第１導体層１１１ａと、第１導体層１１１ａと絶縁分離して、第２スルーホール１０４および第４スルーホール１０４ａが形成されている箇所を含む広さの領域に形成されている第２導体層１１１ｂとを備える。
また、実施の形態５では、第１スルーホール１０３と第３スルーホール１０３ａとの間の絶縁層１０２に、溝部１１２ａを備え、第２スルーホール１０４と第４スルーホール１０４ａとの間に、溝部１１２ｂを備える。溝部１１２ａ，溝部１１２ｂは、絶縁層１０２に、各スルーホールと同様に形成されている。
また、実施の形態５では、溝部１１２ａを挾むように、絶縁層１０２の上に分離層１０７ａ，分離層１０７ｂを形成し、溝部１１２ｂを挾むように、絶縁層１０２の上に分離層１０７ｃ，分離層１０７ｄを形成している。
実施の形態５では、第３スルーホール１０３ａと第４スルーホール１０４ａとが、第３電極部１１３で接続されている。実施の形態５は、実施の形態４の検査用構造を電気的に直列に接続した構成としている。
実施の形態５においても、第１電極部１０５と第２電極部１０６との間の電流電圧測定により、第１スルーホール１０３に残存する第１残存絶縁層１０８の抵抗成分、第２スルーホール１０４に残存する第２残存絶縁層１０９、第３スルーホール１０３ａに残存する第３残存絶縁層１０８ａ、第４スルーホール１０４ａに残存する第４残存絶縁層１０９ａの抵抗成分を求める。例えば、第１電極部１０５のプロービングパッドに測定用の第１プローブ１２１をコンタクトさせ、第２電極部１０６のプロービングパッドに測定用の第２プローブ１２２をコンタクトさせ、抵抗成分の測定を行う。
次に、図５Ｃに示す等価回路を用いて評価原理を説明する。第１スルーホール１０３，第２スルーホール１０４，第３スルーホール１０３ａ，第４スルーホール１０４ａが正常に開口され、第１残存絶縁層１０８，第２残存絶縁層１０９，第３残存絶縁層１０８ａ，第４残存絶縁層１０９ａが存在しない場合２×Ｒ１６のみが検出される。
一方、第１残存絶縁層１０８，第２残存絶縁層１０９，第３残存絶縁層１０８ａ，第４残存絶縁層１０９ａが存在する場合は４×Ｒ１３が検出される。Ｒ１３は、第１残存絶縁層１０８，第２残存絶縁層１０９，第３残存絶縁層１０８ａ，第４残存絶縁層１０９ａの抵抗率、層厚、および第１スルーホール１０３，第２スルーホール１０４，第３スルーホール１０３ａ，第４スルーホール１０４ａの底面積で決定される。従って、絶縁層１０２の抵抗率を一般的な電気測定から評価しておくことで、第１残存絶縁層１０８，第２残存絶縁層１０９，第３残存絶縁層１０８ａ，第４残存絶縁層１０９ａの層厚を評価することができる。
ここで、第１残存絶縁層１０８，第２残存絶縁層１０９，第３残存絶縁層１０８ａ，第４残存絶縁層１０９ａが薄い場合、Ｒ１３が小さく、検出が難しい可能性がある。これに対し、実施の形態５では、第１残存絶縁層１０８，第２残存絶縁層１０９，第３残存絶縁層１０８ａ，第４残存絶縁層１０９ａを電気的に直列に接続することで、抵抗の検出精度を向上させ、結果的に第１残存絶縁層１０８，第２残存絶縁層１０９，第３残存絶縁層１０８ａ，第４残存絶縁層１０９ａ層厚測定精度を向上させている。
なお、実施の形態５では４つのスルーホールを形成し、電気的に直列に接続することで抵抗測定精度を向上させたが、さらなる精度向上のために、５つ以上の個数のスルーホールを形成して電気的に接続してもよい。
以上に説明したように、実施の形態５によれば、微細なスルーホールにおける残存絶縁層の有無および層厚を、残存絶縁層に損傷を与えることなく評価することができる。
以上に説明したように、本発明によれば、第１スルーホール，第２スルーホールを形成し、第１スルーホールに第１電極部を形成し、第２スルーホールに第２電極部を形成し、第１電極部と第２電極部との間で電流電圧測定が実施できるようにしたので、スルーホールにおける残存絶縁層の検査が、非破壊で実施できるようになる。
なお、本発明は以上に説明した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想内で、当分野において通常の知識を有する者により、多くの変形および組み合わせが実施可能であることは明白である。
１０１…半導体基板、１０２…絶縁層、１０３…第１スルーホール、１０４…第２スルーホール、１０５…第１電極部、１０６…第２電極部、１０７…分離層、１０８…第１残存絶縁層、１０９…第２残存絶縁層、１２１…第１プローブ、１２２…第２プローブ。

Claims (6)

  1. 半導体基板の上に形成された絶縁層と、
    前記絶縁層に形成された第１スルーホールと、
    前記第１スルーホールと設定されている間隔で前記絶縁層に形成された第２スルーホールと、
    前記第１スルーホールを充填して形成され、前記絶縁層の上で前記第１スルーホールの開口面積より広いプロービングパッドを備える第１電極部と、
    前記第２スルーホールを充填して形成され、前記絶縁層の上で前記第２スルーホールの開口面積より広いプロービングパッドを備える第２電極部と
    を備え、
    前記第１スルーホールと前記第２スルーホールとの間の前記絶縁層に形成された溝部を備えることを特徴とする検査用構造。
  2. 請求項１記載の検査用構造において、
    前記半導体基板と前記絶縁層との間に形成された導体層を備え、
    前記導体層は、前記第１スルーホールおよび前記第２スルーホールが形成されている箇所を含む広さの領域に形成されていることを特徴とする検査用構造。
  3. 請求項２記載の検査用構造において、
    前記第１スルーホールと設定されている間隔で前記絶縁層に形成された第３スルーホールと、
    前記第３スルーホールおよび前記第２スルーホールの各々と設定されている間隔で前記絶縁層に形成された第４スルーホールと、
    前記第３スルーホールおよび前記第４スルーホールを充填して形成され、前記絶縁層の上で前記第３スルーホールまたは前記第４スルーホールの開口面積より広いプロービングパッドを備える第３電極部と
    を備え、
    前記導体層は、
    前記第１スルーホールおよび前記第３スルーホールが形成されている箇所を含む広さの領域に形成されている第１導体層と、
    前記第１導体層と絶縁分離して、前記第２スルーホールおよび前記第４スルーホールが形成されている箇所を含む広さの領域に形成されている第２導体層と
    から構成されていることを特徴とする検査用構造。
  4. 半導体基板の上に形成された絶縁層と、
    前記絶縁層に形成された第１スルーホールと、
    前記第１スルーホールと設定されている間隔で前記絶縁層に形成された第２スルーホールと、
    前記第１スルーホールを充填して形成され、前記絶縁層の上で前記第１スルーホールの開口面積より広いプロービングパッドを備える第１電極部と、
    前記第２スルーホールを充填して形成され、前記絶縁層の上で前記第２スルーホールの開口面積より広いプロービングパッドを備える第２電極部と、
    前記第１スルーホールと前記第２スルーホールとの間の前記絶縁層に形成された溝部と
    を備えることを特徴とする検査用構造の検査方法であって、
    前記第１電極部と前記第２電極部との間の電流電圧測定により、前記第１スルーホールに残存する第１残存絶縁層の抵抗成分、前記第２スルーホールに残存する第２残存絶縁層の抵抗成分を求めることで、前記第１残存絶縁層および前記第２残存絶縁層の層厚を検査することを特徴とする検査方法。
  5. 請求項４記載の検査方法において、
    前記検査用構造は、
    前記半導体基板と前記絶縁層との間に形成された導体層を備え、
    前記導体層は、前記第１スルーホールおよび前記第２スルーホールが形成されている箇所を含む広さの領域に形成されている
    ことを特徴とする検査方法。
  6. 請求項５記載の検査方法において、
    前記検査用構造は、
    前記第１スルーホールと設定されている間隔で前記絶縁層に形成された第３スルーホールと、
    前記第３スルーホールおよび前記第２スルーホールの各々と設定されている間隔で前記絶縁層に形成された第４スルーホールと、
    前記第３スルーホールおよび前記第４スルーホールを充填して形成され、前記絶縁層の上で前記第３スルーホールまたは前記第４スルーホールの開口面積より広いプロービングパッドを備える第３電極部と
    を備え、
    前記導体層は、
    前記第１スルーホールおよび前記第３スルーホールが形成されている箇所を含む広さの領域に形成されている第１導体層と、
    前記第１導体層と絶縁分離して、前記第２スルーホールおよび前記第４スルーホールが形成されている箇所を含む広さの領域に形成されている第２導体層と
    から構成されていることを特徴とする検査方法。
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