JPH05259251A - 配線の信頼性評価用パターンと配線の信頼性評価方法 - Google Patents

配線の信頼性評価用パターンと配線の信頼性評価方法

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JPH05259251A
JPH05259251A JP40003590A JP40003590A JPH05259251A JP H05259251 A JPH05259251 A JP H05259251A JP 40003590 A JP40003590 A JP 40003590A JP 40003590 A JP40003590 A JP 40003590A JP H05259251 A JPH05259251 A JP H05259251A
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JP
Japan
Prior art keywords
wiring
pattern
diffusion layer
wiring pattern
reliability evaluation
Prior art date
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Pending
Application number
JP40003590A
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English (en)
Inventor
Yukiharu Uraoka
行治 浦岡
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】信頼性試験後の配線パターンの断線箇所を容易
にかつ迅速に検出することを可能とする。 【構成】半導体基板50の表面に形成した拡散層200
と、この拡散層200上に形成した絶縁物150と、こ
の絶縁物150上で拡散層200の形成領域内に形成し
た配線パターン100とを備えた配線の信頼性評価用パ
ターンXの拡散層200に、逆バイアスを印加して拡散
層200を発光させることにより配線パターン100の
断線部100aから漏れる光500を検出することによ
って、配線パターン100の断線箇所を検出する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、半導体装置の配線の
信頼性評価用パターンと配線の信頼性評価方法に関する
ものである。
【0002】
【従来の技術】図3は従来の配線の信頼性評価用パター
ンの構成を示す平面図である。図3において、100は
アルミニウム配線からなる配線パターン、110は電流
ストレスを印加するためのアルミニウムパッドである。
図3に示すように、配線の信頼性評価用パターンYは、
全長が数ミリから数センチの折れ曲がった配線パターン
100からなる。この配線パターン100は、実際の半
導体装置を構成する配線を模擬して長く形成したもので
あり、テスト用チップの面積の制限から折れ曲がった形
状となっている。
【0003】このように構成された従来の配線の信頼性
評価用パターンを用いた配線の信頼性評価方法を以下説
明する。高温中で配線の信頼性評価用パターンYに電流
ストレスを印加したり、また高温中で配線の信頼性評価
用パターンYを放置したりして配線パターン100の信
頼性試験を行う。その後、信頼性を評価するために、光
学顕微鏡やEB(Erectoron Beam)テスタなどを用いて、
配線パターン100の断線箇所を検出していた。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来、
配線パターン100の断線箇所を検出する場合に最も使
用されるのは光学顕微鏡であり、この光学顕微鏡により
容易に配線パターン100の断線箇所を検出できる場合
もあるが逆に非常に困難な場合もある。すなわち、アル
ミニウム配線等からなるの配線パターン100に生じる
断線は、ストレス条件や配線パターン100の形成条件
に依存し、配線パターン100の断線部における隙間の
殆どが非常に微小であり、容易に検出できないという問
題があった。
【0005】この発明の目的は上記問題点に鑑み、配線
パターンに断線が生じた場合に、容易かつ迅速に断線箇
所を検出することのできる配線の信頼性評価用パターン
と配線の信頼性評価方法を提供することである。
【0006】
【課題を解決するための手段】請求項1記載の配線の信
頼性評価用パターンは、半導体基板の表面に形成した拡
散層と、この拡散層上に形成した絶縁物と、この絶縁物
上で拡散層の形成領域内に形成した配線パターンとを備
えたものである。請求項2記載の配線の信頼性評価用パ
ターンは、半導体基板上に形成した容量領域と、この容
量領域上に形成した絶縁物と、この絶縁物上で容量領域
の形成領域内に形成した配線パターンとを備えたもので
ある。
【0007】請求項3記載の配線の信頼性評価方法は、
請求項1記載の配線の信頼性評価用パターンを用い、拡
散層に逆バイアスを印加して拡散層を発光させることに
より配線パターンの断線部から漏れる光を検出すること
によって、配線パターンの断線箇所を検出することを特
徴とする。請求項4記載の配線の信頼性評価方法は、請
求項2記載の配線の信頼性評価用パターンを用い、容量
領域にバイアスを印加して容量領域を発光させることに
より配線パターンから漏れる光を検出することによっ
て、配線パターンの断線箇所を検出することを特徴とす
る。
【0008】
【作用】請求項1記載の構成によれば、半導体基板の表
面に形成した拡散層と、この拡散層上に形成した絶縁物
と、この絶縁物上で拡散層の形成領域内に形成した配線
パターンとを備えることにより、拡散層に逆バイアスを
印加して拡散層を発光させ、配線パターンの断線部から
光を発生させることができる。
【0009】請求項2記載の構成によれば、半導体基板
に形成した容量領域と、この容量領域上に形成した絶縁
物と、この絶縁物上で容量領域の形成領域内に形成した
配線パターンとを備えることにより、容量領域にバイア
スを印加して容量領域を発光させ、配線パターンの断線
部から光を発生させることができる。請求項3記載の構
成によれば、請求項1記載の配線の信頼性評価用パター
ンを用いて、拡散層に逆バイアスを印加して拡散層を発
光させることにより配線パターンの断線部から漏れる光
を検出することによって、配線パターンの断線箇所を検
出する。したがって、配線パターンに生じた断線部の隙
間が微小であっても、容易かつ迅速に断線箇所を検出す
ることができる。
【0010】請求項4記載の構成によれば、請求項2記
載の配線の信頼性評価用パターンを用いて、容量領域に
バイアスを印加して容量領域を発光させることにより配
線パターンから漏れる光を検出することによって、配線
パターンの断線箇所を検出する。したがって、配線パタ
ーンに生じた断線部の隙間が微小であっても、容易かつ
迅速に断線箇所を検出することができる。
【0011】
【実施例】この発明の一実施例を図1(a),(b) ないし図
2(a),(b) に基づいて説明する。図1(a) はこの発明の
第1の実施例の配線の信頼性評価用パターンの構成を示
す平面図、図1(b) は同配線の信頼性評価用パターンの
構成を示す断面図である。
【0012】図1(a),(b) に示すように、配線の信頼性
評価用パターンXは、半導体基板50の表面に形成した
拡散層200と、この拡散層200上に形成した絶縁物
となる絶縁膜150と、この絶縁膜150上で拡散層2
00の形成領域内に形成した配線パターン100とから
なる。拡散層200は半導体基板50の表面にドーズ量
6×1015〔/cm2 〕程度の砒素を注入した後、温度9
00〔℃〕でアニールを施したものである。また、配線
パターン100は、アルミニウム配線からなり、評価す
るべき配線寸法のものである。拡散層200の面積は、
配線パターン100 の総面積をよりも十分に大きいもので
ある。また、拡散層200 と配線パターン100 とは絶縁膜
150 により電気的に絶縁する。また、配線パターン10
0および拡散層200には、電流および電圧を印加する
ための寸法10ミクロン以上の各パッド110および2
10を設けた。
【0013】このように構成した配線の信頼性評価用パ
ターンを用いた配線の信頼性評価方法を以下説明する。
先ず、高温中(150〔°C〕)で配線の信頼性評価用
パターンXに106 〔A/cm2 〕以上の電流を供給した
り、高温中に配線の信頼性評価用パターンXを放置した
りして、エレクトロマイグレーションやストレスマイグ
レーション劣化に対する配線パターン100 の耐性を調べ
ることにより信頼性試験を行う。これにより配線パター
ン100 に断線が生じた場合、拡散層200 と半導体基板50
との間に5〔V〕以上の逆バイアスを印加することによ
り拡散層200を発光させる。この際、配線材料である
アルミニウムやタングステン等は光を遮断するため、配
線パターン100自体は光を遮断するが、配線パターン
100の断線部100aにおいては、下部の拡散層20
0から可視光の光500が漏れる。したがって、光学顕
微鏡(図示せず)を配線パターン100の長さ方向に掃
引させ、断線部100aの下部から漏れる光500を検
出することにより、容易かつ迅速に配線パターン100
の断線箇所を検出することができる。
【0014】図2(a) はこの発明の第2の実施例の配線
の信頼性評価用パターンの構成を示す平面図、図2(b)
は同配線の信頼性評価用パターンの構成を示す断面図で
ある。図2(a),(b) に示すように、配線の信頼性評価用
パターンYは、半導体基板50上に形成した容量領域1
0と、この容量領域10上に形成した絶縁物となる絶縁
膜150と、この絶縁膜150上で容量領域10の形成
領域内に形成した配線パターン100とからなる。
【0015】容量領域10は、酸化膜400,ポリシリ
コン膜350および半導体基板50から構成した。ま
た、絶縁膜150は容量領域10と配線パターン100
とを電気的に絶縁している。また、配線パターン100
は、アルミニウム配線からなり、評価するべき配線寸法
のものである。容量領域10の面積は、配線パターン10
0の総面積をよりも十分に大きいものである。また、配
線パターン100 および容量領域10には、電流および電
圧を印加するための寸法10ミクロン以上の各パッド11
0 および310を設けた。
【0016】このように構成した配線の信頼性評価用パ
ターンに対して、第1の実施例と同様の信頼性試験を行
う。この信頼性試験により配線パターン100 に断線が生
じた場合、ポリシリコン膜350から酸化膜400に電
流を供給することにより、酸化膜400を発光させる。
酸化膜400に電流を供給するために印加する電圧は、
酸化膜400の膜厚を10〜20〔nm〕およびポリシ
リコン膜350 の膜厚を300〔nm〕程度にすれば、15
〔V〕程度で良い。
【0017】この際、配線材料であるアルミニウムやタ
ングステン等は光を遮断するため、配線パターン100
自体は光を遮断するが、配線パターン100の断線部1
00bにおいては、下部の容量領域10から可視光の光
500が漏れる。したがって、光学顕微鏡(図示せず)
を配線パターン100の長さ方向に掃引させて、配線パ
ターン100の断線部100bの下部から漏れる光50
0を検出することにより、容易かつ迅速に配線パターン
100の断線箇所を検出することができる。
【0018】ここで、この実施例の原理を簡単に説明す
る。拡散層に逆バイアスをかけると、発光することは既
に知られている(A.G. Chioweth et al,Phys.Rev.,Vol
102,No 2 p.369、1956 )。また、半導体基板上に形成し
た容量領域に電流を供給することにより、FN(Fowler
-Nordheim)電流を流すと、発光することも既に知られて
いる(Ching-Lang et al,IEDM Tech.Dig.,p.672,1986)
。これらは、電界から高エネルギーを得た内部のキャ
リアが、エネルギーを放出する際にフォトンを放出する
ことに起因している。また、この発光の波長は共に可視
光領域である。
【0019】なお、第1および第2の実施例において、
拡散層200または容量領域10の発光により配線パタ
ーン100の断線部100a,100bの下部から漏れ
る光500は光学顕微鏡の暗視野で容易に検出すること
ができるが、この光500を増幅できる装置を用いれ
ば、より好ましい。また、配線パターン100上にパッ
シベーション膜が形成されていても、配線パターン10
0の断線部100a,100bの下部から漏れる光は全
く減衰することがなく、同様の効果を得ることができ
る。
【0020】また、第1の実施例の拡散層200は半導
体基板50に砒素を注入したn型のものであるが、半導
体基板の導電型に合わせてボロンを注入したp型の拡散
層でも良い。
【0021】
【発明の効果】この発明の配線の信頼性評価用パターン
と配線の信頼性評価方法によれば、信頼性試験により配
線パターンに断線が生じた場合、配線パターンの下部に
形成した拡散層または容量領域を発光させることにより
配線パターンの断線部から光を発生させることができ
る。したがって、この光を検出することにより配線パタ
ーンの断線箇所を検出することができる。
【0022】その結果、配線パターンの断線箇所を光学
顕微鏡を用いるだけで容易かつ迅速に検出することがで
き、配線パターンの不良解析を行うことができる。した
がって、配線の信頼性向上を図ることができ、その実用
的効果は大きい。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1(a) はこの発明の第1の実施例の配線の信
頼性評価用パターンの構成を示す平面図、図1(b) は同
配線の信頼性評価用パターンの構成を示す断面図であ
る。
【図2】図2(a) はこの発明の第2の実施例の配線の信
頼性評価用パターンの構成を示す平面図、図2(b) は同
配線の信頼性評価用パターンの構成を示す断面図であ
る。
【図3】図3は従来の配線の信頼性評価用パターンの構
成を示す平面図である。
【符号の説明】
10 容量領域 50 半導体基板 100 配線パターン 100a,100b 断線部 150 絶縁物(絶縁膜) 200 拡散層 500 光

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 半導体基板の表面に形成した拡散層と、
    この拡散層上に形成した絶縁物と、この絶縁物上で前記
    拡散層の形成領域内に形成した配線パターンとを備えた
    配線の信頼性評価用パターン。
  2. 【請求項2】 半導体基板上に形成した容量領域と、こ
    の容量領域上に形成した絶縁物と、この絶縁物上で前記
    容量領域の形成領域内に形成した配線パターンとを備え
    た配線の信頼性評価用パターン。
  3. 【請求項3】 拡散層に逆バイアスを印加して拡散層を
    発光させることにより配線パターンの断線部から漏れる
    光を検出することによって、前記配線パターンの断線箇
    所を検出することを特徴とする請求項1記載の配線の信
    頼性評価用パターンを用いた配線の信頼性評価方法。
  4. 【請求項4】 容量領域にバイアスを印加して容量領域
    を発光させることにより配線パターンから漏れる光を検
    出することによって、前記配線パターンの断線箇所を検
    出することを特徴とする請求項2記載の配線の信頼性評
    価用パターンを用いた配線の信頼性評価方法。
JP40003590A 1990-12-01 1990-12-01 配線の信頼性評価用パターンと配線の信頼性評価方法 Pending JPH05259251A (ja)

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