JPH0888282A - Semiconductor device - Google Patents

Semiconductor device

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JPH0888282A
JPH0888282A JP22334094A JP22334094A JPH0888282A JP H0888282 A JPH0888282 A JP H0888282A JP 22334094 A JP22334094 A JP 22334094A JP 22334094 A JP22334094 A JP 22334094A JP H0888282 A JPH0888282 A JP H0888282A
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product
semiconductor device
circuit
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Motoshige Igarashi
元繁 五十嵐
Masatoshi Kimura
雅俊 木村
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Abstract

PURPOSE: To prevent the reduction in the area of a product chip and to easily detect a defective step in a semiconductor device which contains a process failure detector of multilayer metal wirings. CONSTITUTION: Three types of memory cells formed up to a first layer, the first to a second layer and the first layer to a third layer are contained as test patterns 6 in the empty region 5 of the product chip of a three-layer metal wiring structure.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】この発明は、プロセス不良検出回
路を内蔵する半導体装置に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor device containing a process defect detection circuit.

【0002】[0002]

【従来の技術】半導体デバイスの微細化高集積化に伴
い、プロセスは年々複雑化しており、不良原因となる製
造工程を特定して行う不良解析は、重要であるととも
に、莫大な時間がかかり非常に難しいものである。ま
た、この傾向は、各種メモリデバイスに比べ、パターン
に規則性のないランダムロジックデバイスに顕著なもの
である。
2. Description of the Related Art As semiconductor devices become finer and more highly integrated, the process is becoming more and more complicated year by year, and failure analysis by identifying the manufacturing process that causes the failure is important and takes a huge amount of time. It's very difficult. Further, this tendency is more remarkable in the random logic device having no regularity in the pattern as compared with various memory devices.

【0003】従来から、半導体装置にはプロセス不良検
出用のテストパターンが搭載されており、この搭載方法
は以下に示す3つの方法が採られていた。第1に、プロ
セスモニタ用のウエハを本番ウエハと一緒にロットに含
める。第2に、ウエハ内の何点かについて、製品チップ
と置き換えてテストパターンを入れる。第3に、製品チ
ップ端部にダイシング用のスクライブラインに隣接して
領域を設け、そこにテストパターンを入れる。しかしな
がら、上記第1の方法では、枚葉処理のプロセスに対応
できないと共に、モニタにウエハを1枚費やすため生産
性が低下する。また、上記第2および第3の方法では、
テストパターンに用いる面積分だけウエハ内に搭載でき
る製品チップ数が減少する等の問題点があった。
Conventionally, a test pattern for detecting a process defect is mounted on a semiconductor device, and the mounting method has adopted the following three methods. First, a process monitor wafer is included in a lot together with a production wafer. Secondly, some points in the wafer are replaced with product chips and test patterns are inserted. Third, a region is provided at the end of the product chip adjacent to the scribe line for dicing, and a test pattern is put therein. However, the above-mentioned first method cannot cope with the single-wafer processing, and the productivity is lowered because one wafer is spent on the monitor. Further, in the second and third methods,
There is a problem that the number of product chips that can be mounted on the wafer is reduced by the area used for the test pattern.

【0004】図3は従来の半導体装置のチップ構成をゲ
ート・アレイのものについて示した平面図であり、プロ
セス不良検出用のテストパターンを上記第3の搭載方法
で搭載したものである。図において、1は基本ゲート・
アレイ・セル、2はダイシング用のスクライブライン、
3はチップ周辺部に配置される入出力回路領域、4はプ
ロセス不良検出用のテストパターンである。
FIG. 3 is a plan view showing a chip structure of a conventional semiconductor device for a gate array, in which a test pattern for process defect detection is mounted by the third mounting method. In the figure, 1 is the basic gate
Array cell, 2 is a scribe line for dicing,
Reference numeral 3 is an input / output circuit area arranged in the peripheral portion of the chip, and 4 is a test pattern for process defect detection.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】図に示すように、従来
のテストパターン4はチップ毎に、ダイシング用のスク
ライブライン2上もしくはチップの端部にスクライブラ
イン2に隣接して配置されていた。このため、テストパ
ターン4のための領域を確保しなければならず、高密度
集積化の妨げになるものであった。また、テストパター
ン4の面積を微細なものに抑えるために、プロセス不良
検出用としては規模が不十分なものであった。さらに、
基本ゲート・アレイ・セル1が形成されていない領域に
テストパターン4を形成するため、実際に製品として使
用する回路(以下、製品回路と称す)とは下地の状態が
異なり、プロセス不良検出の信頼性が低下するという問
題点があった。
As shown in the drawing, the conventional test pattern 4 is arranged for each chip on the scribe line 2 for dicing or at the end of the chip and adjacent to the scribe line 2. Therefore, the area for the test pattern 4 must be secured, which hinders high-density integration. Further, in order to suppress the area of the test pattern 4 to a minute one, the scale is insufficient for detecting a process defect. further,
Since the test pattern 4 is formed in the area where the basic gate array cell 1 is not formed, the underlying state differs from the circuit actually used as a product (hereinafter referred to as the product circuit), and the reliability of process defect detection is high. However, there is a problem in that

【0006】ところで、チップ内に配置される回路にお
いて、近年のように入出力信号が多くなると、周辺部に
多数パッドを配置する必要からチップサイズがパッド数
によって決定され、チップ内に空き領域が生じる。ま
た、ランダムロジック製品のうちゲート・アレイでは、
基本ゲート・アレイ・セルを列単位に規則正しく全面に
予め作って配置しておき、所望の論理回路をCADによ
り配線して形成するものであるため、配線によって回路
構成が決定され、配線されない部分、すなわち空き領域
が生じる。
By the way, in a circuit arranged in a chip, when the number of input / output signals increases as in recent years, the chip size is determined by the number of pads because it is necessary to arrange a large number of pads in the peripheral portion, and an empty area is formed in the chip. Occurs. Also, in the gate array of random logic products,
Since the basic gate array cells are regularly formed and arranged in advance on the entire surface in a column unit, and a desired logic circuit is wired and formed by CAD, a circuit configuration is determined by the wiring, and a portion which is not wired, That is, an empty area is created.

【0007】この発明は、これら空き領域に着目するこ
とにより、上述した従来の問題点を解消せんとするもの
で、プロセスの不良解析が容易に行えるとともに、製品
チップに用いられる面積を減少させることのない、信頼
性の高いプロセス不良検出用のテストパターンを内蔵す
る半導体装置を得ることを目的とする。
The present invention aims to solve the above-mentioned conventional problems by paying attention to these empty areas, and makes it possible to easily analyze process defects and reduce the area used for product chips. It is an object of the present invention to obtain a highly reliable semiconductor device having a built-in test pattern for detecting a process defect with high reliability.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】この発明の請求項1に係
わる半導体装置は、製品チップ内の空き領域に、プロセ
ス不良検出回路としてメモリセルを内蔵したものであ
る。
A semiconductor device according to claim 1 of the present invention has a memory cell as a process defect detection circuit built in an empty area in a product chip.

【0009】この発明の請求項2に係わる半導体装置
は、製品チップ内の基本ゲート・アレイ・セルが形成さ
れた領域の空き領域にプロセス不良検出回路としてメモ
リセルを内蔵したものである。
A semiconductor device according to a second aspect of the present invention has a memory cell incorporated as a process defect detection circuit in an empty area of an area where a basic gate array cell is formed in a product chip.

【0010】この発明の請求項3に係わる半導体装置
は、製品チップ内の空き領域に、プロセス不良検出回路
として入出バッファまたはバウンダリスキャンパスレジ
スタを内蔵したものである。
A semiconductor device according to a third aspect of the present invention has an input / output buffer or a boundary scan campus register as a process defect detection circuit built in an empty area in a product chip.

【0011】この発明の請求項4に係わる半導体装置
は、n層から成る多層金属配線構造の製品チップにおい
て、第1層金属配線から第k層金属配線までを形成した
プロセス不良検出回路を、k=1、2、……、nのn種
について有するものである。
In a semiconductor device according to a fourth aspect of the present invention, in a product chip having a multi-layer metal wiring structure consisting of n layers, a process defect detection circuit in which the first layer metal wiring to the kth layer metal wiring are formed, = 1, 2, ..., N for n types.

【0012】この発明の請求項5に係わる半導体装置
は、第1層金属配線から第k層金属配線までを形成した
プロセス不良検出回路を、全て製品回路と同じプロセス
マージンで形成したものと、最上層の金属配線である上
記第k層金属配線形成工程のみを製品回路より大きなプ
ロセスマージンで形成したものとの2種類有するもので
ある。
According to a fifth aspect of the present invention, in a semiconductor device, the process defect detection circuit formed from the first layer metal wiring to the kth layer metal wiring is formed with the same process margin as that of the product circuit. There are two types, that is, only the above-mentioned k-th layer metal wiring forming process which is the upper metal wiring is formed with a process margin larger than that of the product circuit.

【0013】この発明の請求項6に係わる半導体装置
は、第1層金属配線までを形成したプロセス不良検出回
路の、下地条件の違いによる複数種存在するコンタクト
ホールのうちいずれかを製品回路と同じプロセスマージ
ンで、他を製品回路より大きなプロセスマージンで形成
し、このような上記プロセス不良検出回路を、上記コン
タクトホールの所望の組合せの数だけ有するものであ
る。
In a semiconductor device according to a sixth aspect of the present invention, any one of a plurality of contact holes depending on the difference in the underlying condition of the process defect detection circuit formed up to the first layer metal wiring is the same as the product circuit. In the process margin, others are formed with a process margin larger than that of the product circuit, and such process defect detection circuits are provided as many as desired combinations of the contact holes.

【0014】[0014]

【作用】この発明による半導体装置は、製品チップ内の
空き領域にプロセス不良検出回路を内蔵したため、プロ
セス不良検出回路のための領域を別途設ける必要がな
く、製品チップに用いる面積を減少させることはない。
またメモリセルを用いるため、ウエハテスト時に不良ビ
ットの位置から不良となるメモリセルが特定できるた
め、プロセス不良検出が容易に行える。
In the semiconductor device according to the present invention, since the process defect detection circuit is built in the empty area in the product chip, it is not necessary to separately provide a region for the process defect detection circuit, and the area used for the product chip can be reduced. Absent.
Further, since the memory cell is used, the defective memory cell can be specified from the position of the defective bit at the time of the wafer test, so that the process defect can be easily detected.

【0015】また、基本ゲート・アレイ・セルが形成さ
れた空き領域に、プロセス不良検出回路を内蔵したた
め、製品回路の形成環境に忠実にプロセス不良検出回路
を形成でき、プロセス不良検出の信頼性が向上する。
Further, since the process defect detection circuit is built in the empty area where the basic gate array cells are formed, the process defect detection circuit can be formed faithfully to the formation environment of the product circuit, and the reliability of the process defect detection is improved. improves.

【0016】また、製品チップ内の空き領域に、プロセ
ス不良検出回路として入出力バッファまたはバウンダリ
スキャンパスレジスタを内蔵したため、空き領域が小さ
くメモリセルが形成できなくても、占有面積が小さくて
済む入出力バッファまたはバウンダリスキャンパスレジ
スタを用いることにより、有効なプロセス不良検出回路
を製品チップ内に有することができる。
Further, since the input / output buffer or the boundary scan path register is built in the empty area of the product chip as a process defect detection circuit, even if the empty area is small and the memory cell cannot be formed, the occupied area is small. By using the output buffer or the boundary scan register, it is possible to have an effective process defect detection circuit in the product chip.

【0017】また、この発明によると、n層から成る多
層金属配線構造の製品チップにおいて、第1層まで、第
1層から第2層まで、……、第1層から第n層までの金
属配線をそれぞれ形成したn種のプロセス不良検出回路
を形成したため、それぞれのプロセス不良検出回路の評
価を行うことにより不良となる金属配線が特定でき、不
良工程が検出できる。
Further, according to the present invention, in a product chip having a multi-layer metal wiring structure consisting of n layers, the first layer, the first layer to the second layer ,. Since n types of process defect detection circuits each having a wiring are formed, the defective metal wiring can be identified by evaluating each process defect detection circuit, and the defective process can be detected.

【0018】また、第1層金属配線から第k層金属配線
までを形成したプロセス不良検出回路の最上層の金属配
線形成工程のみを、製品回路より大きなプロセスマージ
ンで形成したものを有するため、第k層金属配線が不良
となる場合、第k層金属配線形成工程はプロセスマージ
ンが大きく不良となり得ないため、接続孔形成工程の不
良が識別できる。このため金属配線形成工程と接続孔形
成工程とを分離してプロセス不良検出が行える。ここで
プロセスマージンとは、設計寸法マージンおよびプロセ
ス装置、プロセスに用いる全ての材料の変動を含むマー
ジンである。
Since only the uppermost metal wiring forming step of the process defect detection circuit formed from the first layer metal wiring to the kth layer metal wiring is formed with a process margin larger than that of the product circuit, When the k-th layer metal wiring becomes defective, the k-th layer metal wiring forming step has a large process margin and cannot be made defective. Therefore, the defect in the connection hole forming step can be identified. Therefore, it is possible to detect the process defect by separating the metal wiring forming process and the connection hole forming process. Here, the process margin is a margin including a design dimensional margin and fluctuations in process equipment and all materials used in the process.

【0019】また、複数種のコンタクトホールのうちい
ずれかを製品回路と同じプロセスマージンで、他を大き
なプロセスマージンで形成したため、コンタクトホール
の種類別に不良を特定できる。
Further, since one of the plurality of types of contact holes is formed with the same process margin as the product circuit and the other is formed with a large process margin, it is possible to specify the defect by the type of contact hole.

【0020】[0020]

【実施例】【Example】

実施例1.以下、この発明の一実施例を図について説明
する。なお、従来のものと重複する箇所は、適宜その説
明を省略する。図1は、この発明の実施例1による半導
体装置のチップ構成をゲート・アレイのものについて示
した平面図である。図において、1〜3は従来のものと
同じもの、5はCADによる配線工程後に生じる空き領
域、6は製品チップの空き領域5に形成されたプロセス
不良検出回路としてのテストパターンである。このテス
トパターン6は基本ゲート・アレイ・セル1が形成され
た下地上に、製品回路としての配線が施されない空き領
域5に形成され、多層金属配線の各層の金属配線がそれ
ぞれ良好であるかを評価するためのメモリ回路である。
Example 1. An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. Note that the description of the same parts as those of the conventional one will be appropriately omitted. 1 is a plan view showing a chip structure of a semiconductor device according to a first embodiment of the present invention for a gate array. In the figure, 1 to 3 are the same as the conventional ones, 5 is an empty area generated after the wiring process by CAD, and 6 is a test pattern as a process defect detection circuit formed in the empty area 5 of the product chip. This test pattern 6 is formed on the base on which the basic gate array cell 1 is formed in the empty area 5 where wiring as a product circuit is not provided, and whether the metal wiring of each layer of the multilayer metal wiring is good or not is checked. It is a memory circuit for evaluation.

【0021】上記テストパターン6で形成するメモリ回
路は、製品回路が例えば3層金属配線であるとすると、
第1層金属配線まで形成した第1のメモリセルと、第1
層金属配線から第2層金属配線まで形成した第2のメモ
リセルと、第1層金属配線から第3層金属配線まで形成
した第3のメモリセルとの3種のメモリセルによって構
成する。この3種のメモリセルはそれぞれ独立の3つの
メモリとしても、また、1つのメモリでアドレスによっ
て3種のメモリセルを識別可能にしても良い。後者の場
合は、3種のメモリセルが共通で用いる回路はプロセス
のマージンを大きくしたパターンとする。
If the product circuit of the memory circuit formed by the test pattern 6 is, for example, three-layer metal wiring,
A first memory cell formed up to the first layer metal wiring;
It is composed of three types of memory cells, that is, a second memory cell formed from the layer metal wiring to the second layer metal wiring and a third memory cell formed from the first layer metal wiring to the third layer metal wiring. The three types of memory cells may be independent three memories, or one type of memory may allow the three types of memory cells to be identified by addresses. In the latter case, the circuit commonly used by the three types of memory cells has a pattern with a large process margin.

【0022】上記のようなテストパターン6を形成し、
ウエハテストを行うことにより多層金属配線の各層の金
属配線の評価を行う。この場合の評価には、コンタクト
ホールまたはビアホール等の接続孔の開孔が確実か、ま
た金属配線の断線、ショートの有無がある。ここで、接
続孔と金属配線との関係を示すと、コンタクトホールを
埋め込むように第1層金属配線が形成され、その上に第
1ビアホールを埋め込むように第2層金属配線が形成さ
れ、さらにその上に第2ビアホールを埋め込むように第
3層金属配線が形成される。すなわち例えば、第2層金
属配線が不良であれば、第1ビアホール形成工程または
第2層金属配線形成工程に不良があることがわかる。各
メモリセルの評価と各層の金属配線の評価との対応を、
以下の表1に示す。
The test pattern 6 as described above is formed,
By performing a wafer test, the metal wiring of each layer of the multilayer metal wiring is evaluated. In this case, the evaluation includes whether the contact hole such as a contact hole or a via hole is surely opened, and whether the metal wiring is broken or short-circuited. Here, showing the relationship between the connection hole and the metal wiring, the first-layer metal wiring is formed so as to fill the contact hole, and the second-layer metal wiring is formed thereon so as to fill the first via hole. A third layer metal wiring is formed thereon so as to fill the second via hole. That is, for example, if the second layer metal wiring is defective, it can be seen that the first via hole forming step or the second layer metal wiring forming step is defective. Correspondence between the evaluation of each memory cell and the evaluation of the metal wiring of each layer,
The results are shown in Table 1 below.

【0023】[0023]

【表1】 [Table 1]

【0024】上記表1に示すように、例えば第1、第2
および第3のメモリセルが全て不良であるIの場合、少
なくとも第1層金属配線が不良であることがわかり、す
なわちコンタクトホール形成工程または第1層金属配線
形成工程に不良があると考えられる。また、例えば第1
および第2のメモリセルが良で第3のメモリセルが不良
であるIIIの場合、第1層および第2層金属配線は良
で第3層金属配線が不良であることがわかり、すなわち
第2ビアホール形成工程または第3層金属配線形成工程
に不良があると考えられる。このように、第1〜第3の
メモリセルの評価によって不良となる金属配線を特定で
き、不良工程が識別できる。テストパターン6の各メモ
リセルの動作テストは、製品チップに用いる既存のパッ
ドをスイッチ等で切り換えて用いても良い。また、別途
パッドを配置しても良いが、製品回路とは無関係なた
め、チップの周辺部に限る必要はない。
As shown in Table 1 above, for example, the first and second
When all the third memory cells are defective I, it is understood that at least the first-layer metal wiring is defective, that is, the contact hole forming step or the first-layer metal wiring forming step is considered to be defective. Also, for example, the first
In the case of III in which the second memory cell is good and the third memory cell is bad, it is found that the first and second layer metal wirings are good and the third layer metal wiring is bad, that is, the second It is considered that there is a defect in the via hole forming process or the third layer metal wiring forming process. In this way, the defective metal wiring can be specified by the evaluation of the first to third memory cells, and the defective process can be identified. The operation test of each memory cell of the test pattern 6 may be performed by switching an existing pad used for a product chip with a switch or the like. Although pads may be separately arranged, they are not limited to the peripheral portion of the chip because they are unrelated to the product circuit.

【0025】以上のように、テストパターン6を基本ゲ
ート・アレイ・セル1が形成された下地で空き領域5に
形成したため、テストパターン6のための領域を別途設
ける必要がなく、製品チップに用いる面積を減少させる
ことがない。しかも製品回路と下地の状態が同じである
ため、製品回路の形成環境に忠実にテストパターン6を
形成でき、プロセス不良検出の信頼性が向上する。ま
た、テストパターン6にメモリ回路を用いるため、ウエ
ハテストの際に、不良ビットの位置から不良となるメモ
リセルが容易に特定でき、テストパターン6の評価がウ
エハテストの段階で容易に行える。さらに、3層金属配
線の製品回路に対して、第1層まで、第2層まで、第3
層までの金属配線がそれぞれ形成された3種のメモリセ
ルによってテストパターン6を構成するため、不良とな
る金属配線の特定が確実に行える。
As described above, since the test pattern 6 is formed in the vacant region 5 on the base on which the basic gate array cell 1 is formed, it is not necessary to separately provide a region for the test pattern 6 and it is used for a product chip. Does not reduce the area. Moreover, since the product circuit and the underlying state are the same, the test pattern 6 can be formed faithfully in the environment in which the product circuit is formed, and the reliability of process defect detection is improved. Further, since the memory circuit is used for the test pattern 6, the defective memory cell can be easily specified from the position of the defective bit in the wafer test, and the test pattern 6 can be easily evaluated at the wafer test stage. Furthermore, for product circuits with three-layer metal wiring, up to the first layer, the second layer, the third layer
Since the test pattern 6 is composed of the three types of memory cells in which the metal wirings up to the layers are respectively formed, it is possible to reliably identify the defective metal wiring.

【0026】実施例2.次に、上記実施例1において、
コンタクトホールまたはビアホール等接続孔形成工程
と、この接続孔を埋め込んで形成する金属配線形成工程
とを分離して不良検出する場合について以下に示す。第
1層金属配線形成工程まで用いて形成した第1のメモリ
セルにおいて、製品回路と同じプロセスマージンで形成
したメモリセルAと、コンタクトホール形成工程は製品
回路と同じプロセスマージンで、第1層金属配線形成工
程は製品回路より大きなプロセスマージンで形成したメ
モリセルBとの2種のメモリセルを形成する。ウエハテ
ストにおける上記A、Bの2種からなる第1のメモリセ
ルの評価と不良工程との対応を、以下の表2に示す。
Example 2. Next, in the above-mentioned Example 1,
A case will be described below in which a step of forming a contact hole such as a contact hole or a via hole and a step of forming a metal wiring formed by burying this connection hole are separated to detect defects. In the first memory cell formed using the first layer metal wiring forming step, the memory cell A formed with the same process margin as the product circuit, and the contact hole forming step with the same process margin as the product circuit, the first layer metal In the wiring forming process, two types of memory cells, that is, the memory cell B formed with a larger process margin than the product circuit are formed. Table 2 below shows the correspondence between the evaluation of the first memory cell consisting of the two types A and B and the defective process in the wafer test.

【0027】[0027]

【表2】 [Table 2]

【0028】上記表2に示すように、例えばメモリセル
AおよびメモリセルBが不良であるIの場合、少なくと
もコンタクトホール形成工程に不良があることがわか
る。また、例えば、メモリセルAのみが不良であるII
の場合、コンタクトホール形成工程は良で第1層金属配
線形成工程に不良があることがわかる。
As shown in Table 2 above, for example, when the memory cell A and the memory cell B are defective I, at least the contact hole forming step has a defect. Further, for example, only the memory cell A is defective II
In the case of, it can be seen that the contact hole forming process is good and the first layer metal wiring forming process is defective.

【0029】なお、上記実施例1における第1〜第3の
メモリセルのそれぞれについてA、B2種のメモリセル
を形成すると、3層金属配線の全ての層の接続孔形成工
程と金属配線形成工程とを分離して不良を検出できる。
この場合、メモリセルBとは接続孔評価のため最終工程
となる層の金属配線形成工程のプロセスマージンを大き
くして形成したものである。
When the memory cells of A and B types are formed for each of the first to third memory cells in the first embodiment, the connecting hole forming step and the metal wiring forming step of all layers of the three-layer metal wiring are formed. And can be separated to detect defects.
In this case, the memory cell B is formed by enlarging the process margin of the metal wiring forming process of the final layer for the evaluation of the contact hole.

【0030】実施例3.次に、上記実施例2においてコ
ンタクトホール形成工程の不良検出の際、コンタクトホ
ールの種類を分離して不良検出する場合について示す。
コンタクトホールには、ゲート電極上、N+型拡散層
上、またはP+型拡散層上に形成したものがあり、それ
らは層間絶縁膜の膜厚や下地条件の違いにより形状等が
微妙に違うものである。このため不良の発生も同様では
なく、どの種類のコンタクトホールが不良であるか以下
のように識別する。
Example 3. Next, a case will be described in which the type of contact hole is separated and the defect is detected when the defect is detected in the contact hole forming step in the second embodiment.
Some contact holes are formed on the gate electrode, the N + type diffusion layer, or the P + type diffusion layer, and their shapes are slightly different depending on the thickness of the interlayer insulating film and the underlying conditions. It is a thing. Therefore, the occurrence of defects is not the same, and which kind of contact hole is defective is identified as follows.

【0031】上記実施例2におけるテストパターン6の
第1のメモリセルのメモリセルBにおいて、ゲート電極
上コンタクトホール、N+型拡散層上コンタクトホー
ル、またはP+型拡散層上コンタクトホールのうち、着
目するコンタクトホールのみを製品回路と同じプロセス
マージンとし、その他のコンタクトホールと第1層金属
配線とを製品回路よりも大きなプロセスマージンで形成
する。すなわち、3種類のコンタクトホールのそれぞれ
に着目する3種類のメモリセルで上記メモリセルBを構
成する。これにより、ウエハテストにおいて上記3種類
のメモリセルのいずれかに不良が検出されると、不良と
なったメモリセルが着目する種類のコンタクトホールが
不良であることがわかる。このように、コンタクトホー
ルの種類を分離して不良を検出することができる。
In the memory cell B of the first memory cell of the test pattern 6 in the second embodiment, of the contact hole on the gate electrode, the contact hole on the N + type diffusion layer, or the contact hole on the P + type diffusion layer, Only the contact hole of interest has the same process margin as the product circuit, and the other contact holes and the first layer metal wiring are formed with a larger process margin than the product circuit. That is, the memory cell B is composed of three types of memory cells focusing on each of the three types of contact holes. Thus, when a defect is detected in any of the above-mentioned three types of memory cells in the wafer test, it can be seen that the contact hole of the type focused on by the defective memory cell is defective. In this way, defects can be detected by separating the types of contact holes.

【0032】実施例4.上記実施例1〜3では、テスト
パターン6に複数種のメモリセルから成るメモリ回路を
用いたが、スペースの都合上、メモリ回路が形成できな
い等の場合、あらゆるデバイスに存在する入出力バッフ
ァ、またはトランジスタを含む論理回路であり、アセン
ブリされたチップを実装されたボード上でテストするた
めのバウンダリスキャンパスレジスタを用いても良い。
これら入出力バッファおよびバウンダリスキャンパスレ
ジスタは占有面積がメモリセルに比べて小さいため、小
さな領域でも有効なテストパターン6を構成することが
できる。
Example 4. In the first to third embodiments, the test pattern 6 uses the memory circuit including a plurality of types of memory cells. However, in the case where the memory circuit cannot be formed due to space limitations, the input / output buffers existing in all devices, or A logic circuit including a transistor, and a boundary scan path register for testing an assembled chip on a mounted board may be used.
Since these I / O buffers and boundary scan campus registers occupy a smaller area than memory cells, it is possible to construct an effective test pattern 6 even in a small area.

【0033】図2はチップの内部構成を示す模式図であ
る。図2(a)において、7は入力バッファ、8は出力
バッファ、9はランダムロジック回路、10はスイッチ
制御回路であり、ランダムロジック回路9の部分拡大図
を図2(b)に示す。図2(b)において、11はバウ
ンダリスキャンパスレジスタ、12は内部論理回路であ
る。
FIG. 2 is a schematic diagram showing the internal structure of the chip. In FIG. 2A, 7 is an input buffer, 8 is an output buffer, 9 is a random logic circuit, and 10 is a switch control circuit. A partially enlarged view of the random logic circuit 9 is shown in FIG. 2B. In FIG. 2B, 11 is a boundary scan path register, and 12 is an internal logic circuit.

【0034】上記実施例4においても、テストパターン
はチップ内の空き領域に形成し、上記実施例1〜3と同
様に、多層金属配線における使用工程またはプロセスマ
ージンの異なる複数種の入出力バッファ(またはバウン
ダリスキャンパスレジスタ)を形成し、スイッチ制御回
路10によりスイッチを切り換えて各入出力バッファ
(またはバウンダリスキャンパスレジスタ)の動作テス
トを行う。
In the fourth embodiment as well, the test pattern is formed in a vacant area in the chip, and like the first to third embodiments, a plurality of types of input / output buffers having different use steps or process margins in the multilayer metal wiring ( Alternatively, a boundary scan campus register) is formed, and switches are switched by the switch control circuit 10 to perform an operation test of each input / output buffer (or boundary scan campus register).

【0035】[0035]

【発明の効果】以上のように、この発明によれば製品チ
ップ内の空き領域に、プロセス不良検出回路を内蔵した
ため、製品チップに用いる面積を減少させることがな
い。また、プロセス不良検出回路としてメモリセルを用
いたためウエハテストの段階で不良の検出が容易に行え
る。
As described above, according to the present invention, since the process defect detection circuit is built in the empty area in the product chip, the area used for the product chip is not reduced. Further, since the memory cell is used as the process defect detection circuit, the defect can be easily detected at the wafer test stage.

【0036】また、基本ゲート・アレイ・セルが形成さ
れた空き領域に、プロセス不良検出回路を内蔵したた
め、製品回路の形成環境に忠実となり、プロセス不良検
出の信頼性が向上する。
Further, since the process defect detection circuit is built in the empty area in which the basic gate array cells are formed, the process circuit is made faithful to the production environment of the product circuit and the reliability of process defect detection is improved.

【0037】また、プロセス不良検出回路として入出力
バッファまたはバウンダリスキャンパスレジスタを用い
たため、空き領域が小さくても有効なプロセス不良検出
回路を製品チップ内に内蔵できる。
Further, since the input / output buffer or the boundary scan register is used as the process defect detecting circuit, an effective process defect detecting circuit can be built in the product chip even if the free area is small.

【0038】また、この発明によるとn層から成る多層
金属配線構造において、第1層金属配線から第k層金属
配線までを形成したプロセス不良検出回路をk=1、
2、……nのn種について有したため、不良となる金属
配線が容易に特定でき不良工程が検出できる。
Further, according to the present invention, in the multi-layer metal wiring structure consisting of n layers, the process defect detection circuit formed from the first layer metal wiring to the kth layer metal wiring is k = 1,
Since it has n kinds of 2, ..., N, the defective metal wiring can be easily specified and the defective process can be detected.

【0039】また、第1層金属配線から第k層金属配線
までを形成したプロセス不良検出回路を、製品回路と同
じプロセスマージンで形成したものと、第k層金属配線
形成工程を製品回路より大きなプロセスマージンで形成
したものとの2種類有するため、金属配線形成工程と接
続孔形成工程とを分離して、プロセス不良検出が行え
る。
In addition, the process defect detection circuit formed from the first layer metal wiring to the kth layer metal wiring is formed with the same process margin as the product circuit, and the kth layer metal wiring formation process is larger than the product circuit. Since there are two types, one formed with the process margin, the metal wiring forming process and the connection hole forming process can be separated to detect the process defect.

【0040】また、複数種のコンタクトホールのうちい
ずれかを製品回路と同じプロセスマージンで、他を大き
なプロセスマージンで形成したため、コンタクトホール
を種類別に分離して不良検出できる。
Further, any one of the plurality of types of contact holes is formed with the same process margin as the product circuit and the other is formed with a large process margin, so that the contact holes can be separated according to the type and defect detection can be performed.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】 この発明の実施例1による半導体装置のチッ
プ構成を示した平面図である。
FIG. 1 is a plan view showing a chip configuration of a semiconductor device according to a first embodiment of the present invention.

【図2】 チップの内部構成を示す模式図である。FIG. 2 is a schematic diagram showing an internal configuration of a chip.

【図3】 従来の半導体装置のチップ構成を示した平面
図である。
FIG. 3 is a plan view showing a chip configuration of a conventional semiconductor device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 基本ゲート・アレイ・セル、5 空き領域、6 プ
ロセス不良検出回路としてのテストパターン、7 入力
バッファ、8 出力バッファ、11 バウンダリスキャ
ンパスレジスタ。
1 basic gate array cell, 5 free areas, 6 test pattern as process defect detection circuit, 7 input buffer, 8 output buffer, 11 boundary scan campus register.

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 製品チップ内の空き領域に、プロセス不
良検出回路としてメモリセルを内蔵したことを特徴とす
る半導体装置。
1. A semiconductor device comprising a memory cell as a process defect detection circuit built in an empty area of a product chip.
【請求項2】 製品チップ内の基本ゲート・アレイ・セ
ルが形成された領域の空き領域にプロセス不良検出回路
としてメモリセルを内蔵したことを特徴とする半導体装
置。
2. A semiconductor device comprising a memory cell as a process defect detection circuit built in an empty area of an area where a basic gate array cell is formed in a product chip.
【請求項3】 製品チップ内の空き領域に、プロセス不
良検出回路として入出バッファまたはバウンダリスキャ
ンパスレジスタを内蔵したことを特徴とする半導体装
置。
3. A semiconductor device comprising an input / output buffer or a boundary scan path register as a process defect detection circuit built in an empty area in a product chip.
【請求項4】 n層から成る多層金属配線構造の製品チ
ップにおいて、第1層金属配線から第k層金属配線まで
を形成したプロセス不良検出回路を、k=1、2、…
…、nのn種について有することを特徴とする請求項1
〜3のいずれかに記載の半導体装置。
4. In a product chip having a multi-layered metal wiring structure composed of n layers, a process defect detection circuit in which the first layer metal wiring to the kth layer metal wiring are formed is k = 1, 2, ...
, N for n kinds.
4. The semiconductor device according to any one of 3 to 3.
【請求項5】 第1層金属配線から第k層金属配線まで
を形成したプロセス不良検出回路を、全て製品回路と同
じプロセスマージンで形成したものと、最上層の金属配
線である上記第k層金属配線形成工程のみを製品回路よ
り大きなプロセスマージンで形成したものとの2種類有
することを特徴とする請求項4記載の半導体装置。
5. The process defect detection circuit formed from the first layer metal wiring to the kth layer metal wiring, all of which are formed with the same process margin as the product circuit, and the kth layer which is the uppermost metal wiring. 5. The semiconductor device according to claim 4, wherein there are two types, that is, only the metal wiring forming step is formed with a process margin larger than that of the product circuit.
【請求項6】 第1層金属配線までを形成したプロセス
不良検出回路の、下地条件の違いによる複数種存在する
コンタクトホールのうちいずれかを製品回路と同じプロ
セスマージンで、他を製品回路より大きなプロセスマー
ジンで形成し、このような上記プロセス不良検出回路
を、上記コンタクトホールの所望の組合せの数だけ有す
ることを特徴とする請求項4記載の半導体装置。
6. A process defect detection circuit having a first layer metal wiring formed therein, one of a plurality of contact holes having different types of base holes having the same process margin as the product circuit and the other having a larger process margin than the product circuit. 5. The semiconductor device according to claim 4, wherein the semiconductor device is formed with a process margin, and the process defect detection circuits are provided in the desired number of combinations of the contact holes.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR20010098492A (en) * 2000-04-11 2001-11-08 니시가키 코지 Apparatus for manufacturing semiconductor device, method for manufacturing semiconductor device, inspection apparatus for semiconductor device, and inspection method for semiconductor device

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