JPH05267426A - 半導体装置及びその検査方法 - Google Patents
半導体装置及びその検査方法Info
- Publication number
- JPH05267426A JPH05267426A JP4064586A JP6458692A JPH05267426A JP H05267426 A JPH05267426 A JP H05267426A JP 4064586 A JP4064586 A JP 4064586A JP 6458692 A JP6458692 A JP 6458692A JP H05267426 A JPH05267426 A JP H05267426A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- contact holes
- wiring layer
- contact hole
- wiring
- contact
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- Testing Or Measuring Of Semiconductors Or The Like (AREA)
- Testing Of Individual Semiconductor Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 コンタクトホールにおける配線材料の被覆性
を非破壊で、短期間に検査する。 【構成】 半導体基板上の絶縁層に実寸のコンタクトホ
ール１と、それに対して順次一定比率で寸法が小さくな
るコンタクトホール２〜５が形成されている。絶縁膜層
の上，下層に配線層が形成され、コンタクトホールを通
して電気的に接続されている。スイッチ１６，１７を閉
じて電流源１２から電流を供給し、電圧計１３で測定端
子６〜１１間に発生した電圧を測定し、抵抗値を求め
る。コンタクトホール１〜５中に加工されていないかま
たは配線が不完全なものがあった場合、スイッチ１９を
閉じて測定端子６〜８の間の抵抗を測定し、以下同様に
抵抗値が求められるまで順次スイッチを閉じていく。最
初に抵抗値が得られた測定端子に係るコンタクトホール
の寸法で、最小の加工精度を知る。
を非破壊で、短期間に検査する。 【構成】 半導体基板上の絶縁層に実寸のコンタクトホ
ール１と、それに対して順次一定比率で寸法が小さくな
るコンタクトホール２〜５が形成されている。絶縁膜層
の上，下層に配線層が形成され、コンタクトホールを通
して電気的に接続されている。スイッチ１６，１７を閉
じて電流源１２から電流を供給し、電圧計１３で測定端
子６〜１１間に発生した電圧を測定し、抵抗値を求め
る。コンタクトホール１〜５中に加工されていないかま
たは配線が不完全なものがあった場合、スイッチ１９を
閉じて測定端子６〜８の間の抵抗を測定し、以下同様に
抵抗値が求められるまで順次スイッチを閉じていく。最
初に抵抗値が得られた測定端子に係るコンタクトホール
の寸法で、最小の加工精度を知る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体装置及びその検
査方法に関するものである。
査方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年半導体集積回路装置の高集積化、及
び微細化に伴ってその構成要素である配線の微細化、多
層化が進んでいる。例えば、最近では１μｍ幅のＡｌ
（アルミニウム）配線を絶縁層をはさんで多層構造にし
て用いられるようになってきている。このように微細化
の進んだ配線では、いわゆるエレクトロマイグレーショ
ンにより、断線が発生することがある。このようなエレ
クトロマイグレーションによる信頼性については、第６
回インターナショナル・ライアリビティ・フィジックス
・シンポジュウム・プロシーディング １９６６年 １
４８−１５９頁 ジェ・アール・ブラック 「マス・ト
ランスポート・オブ・アルミニウム・バイ・モウメンタ
ム・イクスチェンジ・ウイズ・コンダクティビティ・エ
レクトロンズ」（J.R.Black "Mass transport of Al by
momentum exchange with conductivity electrons "Pr
oc. 6th International Reliability Physics Symposi
um p148-159 1966）に示されている。このため、配線自
身や多層配線間を電気的に接続する目的で形成された絶
縁膜に開けられたコンタクトホール等を評価する場合、
例えば、製品完成後に半導体基板を割り、配線あるい
は、コンタクトホール中のＡｌ配線の被覆状態を観察す
る。
び微細化に伴ってその構成要素である配線の微細化、多
層化が進んでいる。例えば、最近では１μｍ幅のＡｌ
（アルミニウム）配線を絶縁層をはさんで多層構造にし
て用いられるようになってきている。このように微細化
の進んだ配線では、いわゆるエレクトロマイグレーショ
ンにより、断線が発生することがある。このようなエレ
クトロマイグレーションによる信頼性については、第６
回インターナショナル・ライアリビティ・フィジックス
・シンポジュウム・プロシーディング １９６６年 １
４８−１５９頁 ジェ・アール・ブラック 「マス・ト
ランスポート・オブ・アルミニウム・バイ・モウメンタ
ム・イクスチェンジ・ウイズ・コンダクティビティ・エ
レクトロンズ」（J.R.Black "Mass transport of Al by
momentum exchange with conductivity electrons "Pr
oc. 6th International Reliability Physics Symposi
um p148-159 1966）に示されている。このため、配線自
身や多層配線間を電気的に接続する目的で形成された絶
縁膜に開けられたコンタクトホール等を評価する場合、
例えば、製品完成後に半導体基板を割り、配線あるい
は、コンタクトホール中のＡｌ配線の被覆状態を観察す
る。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来の構
成では、配線構造の良否を判断しようとすると、製品完
成後に半導体基板を割り、破断面の観察を行う必要があ
る。この際、半導体基板上に多く形成された他の半導体
素子を破壊してしまうという問題がある。また、破断面
を観察する場合、現在のように微細化の進んだ配線構造
では光学顕微鏡では観察ができず、高額な電子顕微鏡が
必要となる。
成では、配線構造の良否を判断しようとすると、製品完
成後に半導体基板を割り、破断面の観察を行う必要があ
る。この際、半導体基板上に多く形成された他の半導体
素子を破壊してしまうという問題がある。また、破断面
を観察する場合、現在のように微細化の進んだ配線構造
では光学顕微鏡では観察ができず、高額な電子顕微鏡が
必要となる。
【０００４】さらに観察しても結果、良否判定が困難な
場合、製品として組み立てた後、回路に電流を流して初
めて欠陥に気付くことがある。すなわち電流を流すこと
で、エレクトロマイグレーションが発生し、断線してし
まう。この場合、製品を組み立てるための費用と、時間
で多大な損失を受けるという問題がある。
場合、製品として組み立てた後、回路に電流を流して初
めて欠陥に気付くことがある。すなわち電流を流すこと
で、エレクトロマイグレーションが発生し、断線してし
まう。この場合、製品を組み立てるための費用と、時間
で多大な損失を受けるという問題がある。
【０００５】前記に鑑み、本発明の半導体装置及びその
検査方法は、異なる配線層間の電気的接続を得るための
コンタクトホールにおける配線材料の被覆性を非破壊
で、短期間に検査することを目的とする。
検査方法は、異なる配線層間の電気的接続を得るための
コンタクトホールにおける配線材料の被覆性を非破壊
で、短期間に検査することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】前記の目的を達成するた
めに、本発明の半導体装置は、半導体基板上に形成され
た絶縁膜層を挟んで形成された２つの配線層と、その配
線層間を電気的に接続するために開けられた複数個のコ
ンタクトホールと、前記複数個のコンタクトホールの各
々が異なる寸法を持ち、かつ前記複数個のコンタクトホ
ールの下部に前記複数個のコンタクトホールの隣合う２
つの第１の組に接続された第１の配線層と、前記複数個
のコンタクトホールの上部に前記複数個のコンタクトホ
ールの隣合う２つの第２の組に接続された第２の配線層
とを備え、前記第１の配線層が接続された任意の前記第
１の組の各々のコンタクトホールには、前記第２の配線
層が接続された前記第２の組の２組の内の互いに異なる
組のコンタクトホールと接続されている。
めに、本発明の半導体装置は、半導体基板上に形成され
た絶縁膜層を挟んで形成された２つの配線層と、その配
線層間を電気的に接続するために開けられた複数個のコ
ンタクトホールと、前記複数個のコンタクトホールの各
々が異なる寸法を持ち、かつ前記複数個のコンタクトホ
ールの下部に前記複数個のコンタクトホールの隣合う２
つの第１の組に接続された第１の配線層と、前記複数個
のコンタクトホールの上部に前記複数個のコンタクトホ
ールの隣合う２つの第２の組に接続された第２の配線層
とを備え、前記第１の配線層が接続された任意の前記第
１の組の各々のコンタクトホールには、前記第２の配線
層が接続された前記第２の組の２組の内の互いに異なる
組のコンタクトホールと接続されている。
【０００７】また前記の目的を達成するために、本発明
の半導体装置の検査方法は、半導体基板上に形成された
絶縁膜層を挟んで形成された２つの配線層と、その配線
層間を電気的に接続するために開けられた複数個のコン
タクトホールと、前記複数個のコンタクトホールの各々
が異なる寸法を持ち、かつ前記複数個のコンタクトホー
ルの下部に前記複数個のコンタクトホールの隣合う２つ
の第１の組に接続された第１の配線層と、前記複数個の
コンタクトホールの上部に前記複数個のコンタクトホー
ルの隣合う２つの第２の組に接続された第２の配線層と
を備え、前記第１の配線層が接続された任意の前記第１
の組の各々のコンタクトホールには、前記第２の配線層
が接続された前記第２の組の２組の内の互いに異なる組
のコンタクトホールと接続されており、前記第１、２の
配線層間の抵抗を順次測定し、電気的に導通が得られる
最小のコンタクトホールの寸法を検査する。
の半導体装置の検査方法は、半導体基板上に形成された
絶縁膜層を挟んで形成された２つの配線層と、その配線
層間を電気的に接続するために開けられた複数個のコン
タクトホールと、前記複数個のコンタクトホールの各々
が異なる寸法を持ち、かつ前記複数個のコンタクトホー
ルの下部に前記複数個のコンタクトホールの隣合う２つ
の第１の組に接続された第１の配線層と、前記複数個の
コンタクトホールの上部に前記複数個のコンタクトホー
ルの隣合う２つの第２の組に接続された第２の配線層と
を備え、前記第１の配線層が接続された任意の前記第１
の組の各々のコンタクトホールには、前記第２の配線層
が接続された前記第２の組の２組の内の互いに異なる組
のコンタクトホールと接続されており、前記第１、２の
配線層間の抵抗を順次測定し、電気的に導通が得られる
最小のコンタクトホールの寸法を検査する。
【０００８】さらに、半導体基板上に形成された絶縁膜
層を挟んで形成された２つの配線層と、その配線層間を
電気的に接続するために開けられた複数個のコンタクト
ホールと、前記複数個のコンタクトホールの各々が異な
る寸法を持ち、かつ前記複数個のコンタクトホールの下
部に前記複数個のコンタクトホールの隣合う２つの第１
の組に接続された第１の配線層と、前記複数個のコンタ
クトホールの上部に前記複数個のコンタクトホールの隣
合う２つの第２の組に接続された第２の配線層とを備
え、前記第１の配線層が接続された任意の前記第１の組
の各々のコンタクトホールには、前記第２の配線層が接
続された前記第２の組の２組の内の互いに異なる組のコ
ンタクトホールと接続されており、前記第１、２の配線
層間の抵抗を順次測定し、電気的に導通が得られる最小
のコンタクトホールと前記複数個のコンタクトホールの
内最も寸法の大きいコンタクトホールの間に電流を流
し、断線するまでの時間を測定する。
層を挟んで形成された２つの配線層と、その配線層間を
電気的に接続するために開けられた複数個のコンタクト
ホールと、前記複数個のコンタクトホールの各々が異な
る寸法を持ち、かつ前記複数個のコンタクトホールの下
部に前記複数個のコンタクトホールの隣合う２つの第１
の組に接続された第１の配線層と、前記複数個のコンタ
クトホールの上部に前記複数個のコンタクトホールの隣
合う２つの第２の組に接続された第２の配線層とを備
え、前記第１の配線層が接続された任意の前記第１の組
の各々のコンタクトホールには、前記第２の配線層が接
続された前記第２の組の２組の内の互いに異なる組のコ
ンタクトホールと接続されており、前記第１、２の配線
層間の抵抗を順次測定し、電気的に導通が得られる最小
のコンタクトホールと前記複数個のコンタクトホールの
内最も寸法の大きいコンタクトホールの間に電流を流
し、断線するまでの時間を測定する。
【０００９】
【作用】本発明の半導体装置及びその検査方法では、コ
ンタクトホール寸法の小さいものから順次導通を測定
し、初めて導通が得られたコンタクトホールの寸法を知
ることにより、その製品ロットのコンタクトホールの最
少加工寸法がわかる。また、規定された電流を印加した
後、導通を調べることにより、エレクトロマイグレーシ
ョンに対する耐性を確認することができる。
ンタクトホール寸法の小さいものから順次導通を測定
し、初めて導通が得られたコンタクトホールの寸法を知
ることにより、その製品ロットのコンタクトホールの最
少加工寸法がわかる。また、規定された電流を印加した
後、導通を調べることにより、エレクトロマイグレーシ
ョンに対する耐性を確認することができる。
【００１０】
【実施例】以下、本発明の一実施例を図面に基づき説明
する。
する。
【００１１】図１は本発明の一実施例に係る半導体装置
の概略を示す。同図において、１は実際の回路に使用さ
れている寸法のコンタクトホール、２〜４はコンタクト
ホール１より、例えば、順次１０％ずつ寸法を小さくし
たコンタクトホール、５はこの例の場合実際の回路に使
用されている最小寸法の６０％の寸法のコンタクトホー
ル、６はコンタクトホール１に係る測定端子、７はコン
タクトホール２，３に係る測定端子、８はコンタクトホ
ール４，５に係る測定端子、９はコンタクトホール１，
２に係る測定端子、１０はコンタクトホール３，４に係
る測定端子、１１は加工可能な最小寸法のコンタクトホ
ール５に係る測定端子である。この例では、寸法を１０
％ずつ小さくしている。しかし、この寸法の縮小率及び
測定用のコンタクトホールの数は、測定精度の要望によ
り設定を変えて用いられる。
の概略を示す。同図において、１は実際の回路に使用さ
れている寸法のコンタクトホール、２〜４はコンタクト
ホール１より、例えば、順次１０％ずつ寸法を小さくし
たコンタクトホール、５はこの例の場合実際の回路に使
用されている最小寸法の６０％の寸法のコンタクトホー
ル、６はコンタクトホール１に係る測定端子、７はコン
タクトホール２，３に係る測定端子、８はコンタクトホ
ール４，５に係る測定端子、９はコンタクトホール１，
２に係る測定端子、１０はコンタクトホール３，４に係
る測定端子、１１は加工可能な最小寸法のコンタクトホ
ール５に係る測定端子である。この例では、寸法を１０
％ずつ小さくしている。しかし、この寸法の縮小率及び
測定用のコンタクトホールの数は、測定精度の要望によ
り設定を変えて用いられる。
【００１２】これらのコンタクトホールは、半導体基板
上に形成された絶縁膜層に形成されている。また、コン
タクトホールはその絶縁膜層によって電気的に絶縁さ
れ、絶縁膜層の上層および下層にＡｌ配線層が形成され
ている。この上層及び下層のＡｌ配線層はコンタクトホ
ールを通して電気的に接続されている。
上に形成された絶縁膜層に形成されている。また、コン
タクトホールはその絶縁膜層によって電気的に絶縁さ
れ、絶縁膜層の上層および下層にＡｌ配線層が形成され
ている。この上層及び下層のＡｌ配線層はコンタクトホ
ールを通して電気的に接続されている。
【００１３】図２は、本発明の一実施例に係る半導体装
置の検査方法の概略を示す。同図において、１２は半導
体装置のコンタクトホールの抵抗を測定するために電流
を印加するための電流源であって、さらには電流印加用
の電源としても使用する。１３はコンタクトホールに電
流源１２で流した電流によって測定端子間に発生する電
圧を測定するための電圧計、１４〜１９は、測定端子６
〜１１を任意に電気的に接続するためのスイッチであ
る。
置の検査方法の概略を示す。同図において、１２は半導
体装置のコンタクトホールの抵抗を測定するために電流
を印加するための電流源であって、さらには電流印加用
の電源としても使用する。１３はコンタクトホールに電
流源１２で流した電流によって測定端子間に発生する電
圧を測定するための電圧計、１４〜１９は、測定端子６
〜１１を任意に電気的に接続するためのスイッチであ
る。
【００１４】以下、本発明の一実施例に係る半導体装置
の検査方法を図２に基づいて説明する。
の検査方法を図２に基づいて説明する。
【００１５】まず、スイッチ１６及び１７を閉じ、電流
源１２より１ｍＡの電流を印加する。この電流値は半導
体装置により変えることができる。次に電圧計１３によ
り測定端子６〜１１の間に発生した電圧を測定し、抵抗
値に換算する。
源１２より１ｍＡの電流を印加する。この電流値は半導
体装置により変えることができる。次に電圧計１３によ
り測定端子６〜１１の間に発生した電圧を測定し、抵抗
値に換算する。
【００１６】ここで抵抗値が測定不能すなわち、コンタ
クトホール１〜５の中に加工されていないもしくは、配
線が不完全なコンタクトホールがあった場合、スイッチ
１９を閉じて、同様にして測定端子６〜８の間の抵抗を
測定する。
クトホール１〜５の中に加工されていないもしくは、配
線が不完全なコンタクトホールがあった場合、スイッチ
１９を閉じて、同様にして測定端子６〜８の間の抵抗を
測定する。
【００１７】以下同様に抵抗が測定されるまで順次スイ
ッチを閉じていく。そして、最初に抵抗が測定された測
定端子に係るコンタクトホールの寸法によって、最小の
加工精度を知ることができる。
ッチを閉じていく。そして、最初に抵抗が測定された測
定端子に係るコンタクトホールの寸法によって、最小の
加工精度を知ることができる。
【００１８】次に、事前にエレクトロマイグレーション
を評価するために選んだ寸法を持つコンタクトホール、
例えば回路で使用しているコンタクトホール寸法の８０
％に係る測定端子、この例の場合測定端子１０、と使用
されているコンタクトホール寸法に係る測定端子６の間
に所定の電流を所定の時間、例えば電流密度を１×１０
7Ａ／ｃｍ2で、印加時間１０秒間とし、印加後の抵抗を
測定する。
を評価するために選んだ寸法を持つコンタクトホール、
例えば回路で使用しているコンタクトホール寸法の８０
％に係る測定端子、この例の場合測定端子１０、と使用
されているコンタクトホール寸法に係る測定端子６の間
に所定の電流を所定の時間、例えば電流密度を１×１０
7Ａ／ｃｍ2で、印加時間１０秒間とし、印加後の抵抗を
測定する。
【００１９】この電流の印加時間及び電流密度は、事前
にエレクトロマイグレーションを評価するに当たって、
一般に使用される場合の条件下で、１０年以上使用時間
に相当するように加速係数を設定した値としている。こ
の検査によりコンタクトホールが断線しなかった場合に
は、コンタクトホールの加工精度が使用上問題ないこと
が分かる。
にエレクトロマイグレーションを評価するに当たって、
一般に使用される場合の条件下で、１０年以上使用時間
に相当するように加速係数を設定した値としている。こ
の検査によりコンタクトホールが断線しなかった場合に
は、コンタクトホールの加工精度が使用上問題ないこと
が分かる。
【００２０】
【発明の効果】以上説明したように、本発明は半導体集
積回路内に多用されているコンタクトホールに関して、
その半導体基板に係る加工精度及び、信頼性を効率よく
検査できる。
積回路内に多用されているコンタクトホールに関して、
その半導体基板に係る加工精度及び、信頼性を効率よく
検査できる。
【図１】本発明の一実施例の半導体装置の外観斜視図
【図２】本発明に係る半導体装置の検査配線図
１〜５ コンタクトホール ６〜１１ 測定端子
Claims (3)
- 【請求項１】半導体基板上に形成された絶縁膜層を挟ん
で形成された２つの配線層と、その配線層間を電気的に
接続するために開けられた複数個のコンタクトホール
と、前記複数個のコンタクトホールの各々が異なる寸法
を持ち、かつ前記複数個のコンタクトホールの下部に前
記複数個のコンタクトホールの隣合う２つの第１の組に
接続された第１の配線層と、前記複数個のコンタクトホ
ールの上部に前記複数個のコンタクトホールの隣合う２
つの第２の組に接続された第２の配線層とを備え、前記
第１の配線層が接続された任意の前記第１の組の各々の
コンタクトホールには、前記第２の配線層が接続された
前記第２の組の２組の内の互いに異なる組のコンタクト
ホールと接続されていることを特徴とする半導体装置。 - 【請求項２】半導体基板上に形成された絶縁膜層を挟ん
で形成された２つの配線層と、その配線層間を電気的に
接続するために開けられた複数個のコンタクトホール
と、前記複数個のコンタクトホールの各々が異なる寸法
を持ち、かつ前記複数個のコンタクトホールの下部に前
記複数個のコンタクトホールの隣合う２つの第１の組に
接続された第１の配線層と、前記複数個のコンタクトホ
ールの上部に前記複数個のコンタクトホールの隣合う２
つの第２の組に接続された第２の配線層とを備え、前記
第１の配線層が接続された任意の前記第１の組の各々の
コンタクトホールには、前記第２の配線層が接続された
前記第２の組の２組の内の互いに異なる組のコンタクト
ホールと接続されており、前記第１、２の配線層間の抵
抗を順次測定し、電気的に導通が得られる最小のコンタ
クトホールの寸法を検査することを特徴とする半導体装
置の検査方法。 - 【請求項３】半導体基板上に形成された絶縁膜層を挟ん
で形成された２つの配線層と、その配線層間を電気的に
接続するために開けられた複数個のコンタクトホール
と、前記複数個のコンタクトホールの各々が異なる寸法
を持ち、かつ前記複数個のコンタクトホールの下部に前
記複数個のコンタクトホールの隣合う２つの第１の組に
接続された第１の配線層と、前記複数個のコンタクトホ
ールの上部に前記複数個のコンタクトホールの隣合う２
つの第２の組に接続された第２の配線層とを備え、前記
第１の配線層が接続された任意の前記第１の組の各々の
コンタクトホールには、前記第２の配線層が接続された
前記第２の組の２組の内の互いに異なる組のコンタクト
ホールと接続されており、前記第１、２の配線層間の抵
抗を順次測定し、電気的に導通が得られる最小のコンタ
クトホールと前記複数個のコンタクトホールの内最も寸
法の大きいコンタクトホールの間に電流を流し、断線す
るまでの時間を測定する半導体装置の検査方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4064586A JPH05267426A (ja) | 1992-03-23 | 1992-03-23 | 半導体装置及びその検査方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4064586A JPH05267426A (ja) | 1992-03-23 | 1992-03-23 | 半導体装置及びその検査方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05267426A true JPH05267426A (ja) | 1993-10-15 |
Family
ID=13262504
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4064586A Pending JPH05267426A (ja) | 1992-03-23 | 1992-03-23 | 半導体装置及びその検査方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05267426A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104465420A (zh) * | 2013-09-18 | 2015-03-25 | 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 | 用于获取晶圆级键合结构电阻的方法及其半导体结构 |
-
1992
- 1992-03-23 JP JP4064586A patent/JPH05267426A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104465420A (zh) * | 2013-09-18 | 2015-03-25 | 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 | 用于获取晶圆级键合结构电阻的方法及其半导体结构 |
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