KR20040096399A

KR20040096399A - 셀프 비아 측정이 가능한 반도체 소자 및 이를 위한 비아측정 장치 그리고 그 방법

Info

Publication number: KR20040096399A
Application number: KR1020030029510A
Authority: KR
Inventors: 김현주
Original assignee: 아남반도체 주식회사
Priority date: 2003-05-09
Filing date: 2003-05-09
Publication date: 2004-11-16

Abstract

본 발명은 셀프 비아 측정이 가능한 반도체 소자 및 이를 위한 비아 측정 장치 그리고 그 방법에 관한 것으로서, 외부적으로 탐침하여 측정하는 대신 내부 회로를 이용하여 셀프 비아 테스트(self via test)를 함으로써, 비아 패턴 공정의 정상 유무를 신속하고 정확하게 측정할 수 있도록, 보호층을 통하여 외부로 노출된 적어도 하나 이상의 테스트 모드 패드와, 상기 테스트 모드 패드에 연결된 동시에 n-비트를 가지며 형성된 모드 셋 레지스터와, 상기 모드 셋 레지스터에 연결된 동시에 Vdd가 인가되면 전압을 하강시켜 수십 mV의 전압을 출력하는 내부 전압 발생기와, 상기 내부 전압 발생기와 상기 테스트 모드 패드 사이에 연결되어, 상기 수십 mV의 전압에 의해 전류 패쓰(current path)를 형성하는 적어도 하나 이상의 비아 패턴을 포함하여 이루어진 셀프 비아 측정이 가능한 반도체 소자가 제공됨.

Description

셀프 비아 측정이 가능한 반도체 소자 및 이를 위한 비아 측정 장치 그리고 그 방법{Semiconductor device capable of self via measurement and via measurement apparatus and its measuring method}

본 발명은 셀프 비아 측정이 가능한 반도체 소자 및 이를 위한 비아 측정 장치 그리고 그 방법에 관한 것으로서, 보다 상세히는 외부적으로 탐침하여 측정하는 대신 내부 회로를 이용하여 셀프 비아 테스트(self via test)를 함으로써, 비아 패턴 공정의 정상 유무를 신속하고 정확하게 측정할 수 있는 셀프 비아 측정이 가능한 반도체 소자 및 이를 위한 비아 측정 장치 그리고 그 방법에 관한 것이다.

도 1을 참조하면, 종래 반도체 소자의 부분 절단 평면도가 도시되어 있고, 도 2를 참조하면, 도 1의 A영역이 확대 도시되어 있으며, 도 3을 참조하면, 도 1의 B-B선 단면도가 도시되어 있고, 도 4를 참조하면, 종래 반도체 소자의 비아 저항 측정을 위한 장치 구성이 도시되어 있다.

먼저 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 통상의 반도체 소자(100')는 표면에 다수의 본드 패드(110')가 보호층(120')을 통해 외부로 노출되어 있고, 일측 모서리 근방에는 비아 패드(130')가 형성되어 있으며, 그 비아 패드(130')에는 도 3에 도시된 바와 같이 다수의 비아(132'), 상층부 메탈(131') 및 하층부 메탈(133') 등이 연결되어 있다. 도 2중 미설명 부호 139'는 비아 패드에 형성된 손상된 영역을 도시한 것이고, 도 3중 미설명 부호 135'는 기판이고, 134'는 층간 절연막이다.

한편, 이러한 종래의 반도체 소자(100')는 도 4에 도시된 바와 같이 비아 저항 측정 장치(200')에 의해 측정된다. 상기 비아 저항 측정 장치(200')는 상기 비아 패드(130')의 전기적 테스트시에 테스터(210')의 PMU(Parametric Measurement Unit)(220')를 이용하여 전류를 인가한 후, 이에 대한 전압을 측정함으로써 비아 저항을 측정하고 있다. 이와 같이 전류를 인가하고 전압을 측정함으로써, 그 비아 저항을 측정하는 이유는 비아 및 이것에 연결된 상층부 메탈 및 하층부 메탈의 연결 상태가 정확히 이루어져 있는지 판단하기 위함이다. 도 4중 미설명 부호 230'은 비아 패드에 직접 접촉되는 탐침이다.

그러나, 이러한 종래의 비아 저항 측정은 비아 패드가 반도체 소자의 모서리 근방에 위치하여 탐침 접촉시 오배열 또는 약한 탐침과의 접촉으로 인하여 비아 패드의 손상이나 잘못된 저항값을 읽게 되는 문제가 있다. 이와 같은 잘못된 저항값을 읽게 되는 경우에는 수작업으로 재작업하여야 한다.

또한, 정상적인 탐침에도 불구하고 외부 비아 저항 측정 장치로부터 인가되는 전류가 간혹 비아 패드를 통하여 비아, 상층부 메탈 및 하층부 메탈까지 제대로 신호 전송이 되지 않는 등 방법적으로 비아 패드를 통한 비아 관련 패턴까지의 전도도(conductivity)가 의심될 경우도 있다.

본 발명은 상술한 종래의 문제점을 극복하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 외부적으로 탐침하여 측정하는 대신 내부 회로를 이용하여 셀프 비아 테스트(self via test)를 함으로써, 비아 패턴 공정의 정상 유무를 신속하고 정확하게 측정할 수 있는 셀프 비아 측정이 가능한 반도체 소자 및 이를 위한 비아 측정 장치 그리고 그 방법을 제공하는데 있다.

도 1은 종래 반도체 소자의 부분 절단 평면도이다.

도 2는 도 1의 A영역을 확대 도시한 평면도이다.

도 3은 도 1의 B-B선을 도시한 단면도이다.

도 4는 종래 반도체 소자의 비아 측정 장치 및 방법을 도시한 블록도이다.

도 5는 본 발명에 의한 셀프 비아 측정이 가능한 반도체 소자 및 이를 위한 비아 측정 장치를 도시한 블럭도이다.

도 6은 본 발명에 의한 반도체 소자의 비아 측정 방법을 도시한 순차 설명도이다.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

100; 본 발명에 의한 셀프 비아 측정이 가능한 반도체 소자

110; 테스트 모드 패드 120; 모드 셋 레지스터

130; 내부 전압 발생기 132; Vdd

140; 비아 패턴 200; 비아 측정 장치

210; 탐침 220; 비교기

230; 테스터

상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명에 의한 셀프 비아 측정이 가능한 반도체 소자는 보호층을 통하여 외부로 노출된 적어도 하나 이상의 테스트 모드 패드와, 상기 테스트 모드 패드에 연결된 동시에 n-비트를 가지며 형성된 모드 셋 레지스터와, 상기 모드 셋 레지스터에 연결된 동시에 Vdd가 인가되면 전압을 하강시켜 수십 mV의 전압을 출력하는 내부 전압 발생기와, 상기 내부 전압 발생기와 상기 테스트 모드 패드 사이에 연결되어, 상기 수십 mV의 전압에 의해 전류 패쓰(current path)를 형성하는 적어도 하나 이상의 비아 패턴을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 모드 셋 레지스터는 특정 벡터값 인가에 의해 특정 상태로 선택되고, 이것에 의해 셀프 비아 테스트 모드로 동작될 수 있다.

또한, 상기 내부 전압 발생기는 상기 셀프 비아 테스트 모드시에만 Vdd가 인가되어 작동될 수 있다.

또한, 상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명에 의한 반도체 소자의 비아 측정 장치는 상술한 바와 같은 구조의 반도체 소자의 테스트 모드 패드에 특정 벡터값을 인가할 수 있도록 형성된 적어도 하나 이상의 탐침과, 상기 탐침에 의해 상기테스트 모드 패드로부터의 전압값을 읽어 기준값과 비교하는 비교기와, 상기 읽은 전압값이 소정 범위 내일 경우 정상 비아 패턴으로 판단하고, 상기 읽은 전압값이 소정 범위 외일 경우 비정상 비아 패턴으로 판단하는 테스터를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.

더불어, 상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명에 의한 반도체 소자의 비아 측정 방법은 테스트 모드 패드, 모드 셋 레지스터, 내부 전압 발생기 및 비아 패턴이 형성된 반도체 소자를 제공하는 단계와, 비교기 및 탐침을 갖는 비아 측정 장치를 제공하는 단계와, 상기 비아 측정 장치의 탐침을 테스트 모드 패드에 접촉시켜 특정 벡터값을 테스트 모드 패드에 인가하는 단계와, 상기 비아 측정 장치의 탐침을 통한 테스트 모드 패드의 전압값을 측정하는 단계와, 상기 측정된 전압값이 미리 설정된 전압범위에 포함되는지를 판단하는 단계와, 상기 판단 결과 미리 설정된 전압범위에 포함되면 정상 비아 패턴으로 판단하고, 포함되지 않으면 비정상 비아 패턴으로 판단하는 단계를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 반도체 소자 제공 단계는 상기 반도체 소자가 상기 비아 측정 장치의 탐침을 통한 특정 벡터값이 인가되도록, 반도체 소자의 보호층을 통하여 외부로 노출되어 테스트 모드 패드가 형성되고, 상기 반도체 소자의 내측에서 상기 테스트 모드 패드에 연결된 동시에 n-비트를 가지며 모드 셋 레지스터가 형성되며, 상기 반도체 소자의 내측에서 모드 셋 레지스터에 연결된 동시에 Vdd가 인가되면 전압을 하강시켜 수십 mV의 전압을 출력하도록 내부 전압 발생기가 형성되고, 상기 반도체 소자의 내측에서 상기 내부 전압 발생기와 상기 테스트 모드 패드 사이에연결되어, 상기 출력된 전압에 의해 전류 패쓰(current path)를 만드는 비아 패턴이 형성되어 이루어질 수 있다.

또한, 상기 반도체 소자의 모드 셋 레지스터는 상기 비아 측정 장치에 의한 특정 벡터값 인가에 의해 특정 상태로 선택되고, 이것에 의해 셀프 비아 테스트 모드로 동작될 수 있다.

상기와 같이 하여 본 발명에 의한 셀프 비아 측정이 가능한 반도체 소자 및 이를 위한 비아 측정 장치 그리고 그 방법은 첫째, 외부 탐침의 접촉에 의해 잘못된 저항 값을 읽음으로서 매번 재작업을 할 필요가 없게 된다.

둘째, 내부 전압 발생기의 출력단이 비아 패턴에 바로 연결됨으로 외부 탐침의 접촉을 통해 전류를 인가하는 것보다 더 신호 전달에 유리하다.

셋째, PMU를 사용하지 않고 비아 측정 장치의 비교기에 의해 정상 비아 패턴 또는 비정상 비아 패턴을 판단함으로 테스트 시간이 상당히 빨라진다.

이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 5를 참조하면, 본 발명에 의한 셀프 비아 측정이 가능한 반도체소자(100) 및 이를 위한 비아 측정 장치(200)의 구성 블록도가 함께 도시되어 있다.

먼저 셀프 비아 측정이 가능한 반도체 소자(100)는 외부로 노출된 테스트 모드 패드(110), 상기 테스트 모드 패드(110)에 연결된 모드 셋 레지스터(120), 상기 모드 셋 레지스터(120)에 연결된 동시에 Vdd(132)가 인가되는 내부 전압 발생기(130), 상기 내부 전압 발생기(130)와 테스트 모드 패드(110) 사이에 연결되어 전류 패쓰(path)를 형성하는 비아 패턴(140)으로 이루어져 있다.

먼저, 상기 테스트 모드 패드(110)는 반도체 소자(100)의 표면에 형성된 보호층(도시되지 않음)을 통해 외부로 오픈되어 있다. 따라서, 상기 테스트 모드 패드(110)의 표면에는 비아 측정 장치(200)의 탐침(210)이 접촉될 수 있는 상태이다.

이어서, 상기 모드 셋 레지스터(120)는 상기 테스트 모드 패드(110)에 연결되어 있으며, 이는 n-비트의 레지스터(120)로 구현되어, 어떤 특정 상태로 셋팅될 수 있다. 이러한, 모드 셋 레지스터(120)는 상기 테스트 모드 패드(110)를 통해서 특정 벡터값이 인가되면, 이것에 의해 특정 상태로 선택되고, 또한 상기 특정 상태에 의해 반도체 소자(100)가 셀프 비아 테스트 모드로 동작되도록 한다.

이어서, 상기 내부 전압 발생기(130)는 상기 모드 셋 레지스터(120)에 연결된 채 회로상으로 구현되어 있는데, 이것은 반도체 소자에서 통상적으로 제조될 수 있는 것이기 때문에, 이것에 대한 구체적인 회로는 제시하지 않기로 한다. 물론, 상기 내부 전압 발생기(130)는 소정 전압이 인가될 수 있도록 Vdd(132)가 연결되어있으며, 이는 셀프 비아 테스트 모드에서 수십 mV의 전압을 출력하게 된다. 더불어, 상기 내부 전압 발생기(130)는 상기 셀프 비아 테스트 모드시에만 Vdd(132)가 인가되어 작동한다.

이어서, 상기 비아 패턴(140)은 상기 내부 전압 발생기(130)와 테스트 모드 패드(110) 사이에 연결되어 있으며, 이는 다수의 상층부 메탈, 비아 및 하층부 메탈(도시되지 않음)로 이루어져 있다. 따라서, 이러한 비아 패턴(140)은 상기 내부 전압 발생기(130)에서 출력되는 수십 mV의 전압에 의해 소정 전류 패쓰(current path)를 형성한다. 즉, 외부 탐침(210)에 의한 전류 인가없이, 내부 회로에 의하여 셀프 비아 테스트가 가능하게 됨을 의미한다. 물론, 이러한 전류 패쓰는 외부 탐침(210)에 의한 전류 인가에 비해 더 확실하게 이루어진다.

계속해서, 본 발명에 의한 비아 측정 장치(200)는, 테스트 모드 패드(110)에 접촉되는 탐침(210), 상기 탐침(210)에 의해 측정된 전압을 비교하는 비교기(220), 및 비아 패턴(140)의 정상 유무를 판단하는 테스터(230)로 이루어져 있다.

먼저, 상기 탐침(210)은 상술한 바와 같은 반도체 소자(100)의 테스트 모드 패드(110)에 특정 벡터값을 인가하는 동시에 출력 전압을 측정할 수 있도록 적어도 하나 이상으로 형성되어 있다.

또한, 상기 비교기(220)는 상기 탐침(210)에 의해 상기 테스트 모드 패드(110)로부터의 전압값을 읽어 기준값과 비교할 수 있도록 되어 있다.

마지막으로, 상기 테스터(230)는 상기 읽은 전압값이 기준값 범위 내일 경우정상 비아 패턴으로 판단하고, 상기 읽은 전압값이 기준값 범위 외일 경우 비정상 비아 패턴으로 판단하도록 되어 있다. 따라서, 때때로 탐침(210)의 접속 상태가 좋아도 외부에서 인가된 전류가 제대로 비아 패턴까지 전달되지 않아 잘못된 저항 값이 측정되곤 했지만, 본 발명은 비교기(220)에 예를 들면 미리 Voh 및 Vol 값을 설정하여, 반도체 소자(100)의 패스/페일(pass/fail)을 가리는 것으로 비아 패턴 공정의 정상 유무를 정확하고 쉽게 판단할 수 있다.

도 6을 참조하면, 본 발명에 의한 반도체 소자의 비아 측정 방법이 도시되어 있다. 여기서, 도 5도 함께 참조하기로 한다.

도시된 바와 같이 본 발명에 의한 비아 측정 방법은 셀프 비아 테스트가 가능한 반도체 소자(100) 제공 단계(S1), 비아 측정 장치(200) 제공 단계(S2), 벡터 인가 단계(S3), 전압 측정 단계(S4), 전압 비교 판단 단계(S5) 및 비아 패턴(140)의 정상 유무 판단 단계(S6)(S7)로 이루어져 있다.

먼저, 상기 셀프 비아 테스트가 가능한 반도체 소자(100) 제공 단계(S1)에서는 테스트 모드 패드(110), 모드 셋 레지스터(120), 내부 전압 발생기(130) 및 비아 패턴(140)이 형성된 반도체 소자(100)가 제공된다.

즉, 상기 반도체 소자(100)에는 상기 비아 측정 장치(200)의 탐침(210)을 통한 특정 벡터값이 인가되도록, 반도체 소자(100)의 보호층을 통하여 외부로 노출되어 테스트 모드 패드(110)가 형성되고, 상기 반도체 소자(100)의 내측에서 상기 테스트 모드 패드(110)에 연결된 동시에 n-비트를 가지며 모드 셋 레지스터(120)가 형성되며, 상기 반도체 소자(100)의 내측에서 모드 셋 레지스터(120)에 연결된 동시에 Vdd(132)가 인가되면 전압을 하강시켜 수십 mV의 전압을 출력하도록 내부 전압 발생기(130)가 형성되고, 상기 반도체 소자(100)의 내측에서 상기 내부 전압 발생기(130)와 상기 테스트 모드 패드(110) 사이에 연결되어, 상기 출력된 전압에 의해 전류 패쓰(current path)를 만드는 비아 패턴(140)이 형성되어 이루어져 있다.

이어서, 상기 비아 측정 장치(200) 제공 단계(S2)에서는 탐침(210), 비교기(220) 및 테스터(230)를 갖는 비아 측정 장치(200)가 제공된다.

즉, 상기 비아 측정 장치(200)는 테스트 모드 패드(110)에 접촉되는 탐침(210), 상기 탐침(210)에 의해 측정된 전압을 비교하는 비교기(220), 및 비아 패턴(140)의 정상 유무를 판단하는 테스터(230)로 이루어져 있다.

이어서, 상기 벡터 인가 단계(S3)에서는 상기 비아 측정 장치(200)의 탐침(210)을 테스트 모드 패드(110)에 접촉시켜 특정 벡터값을 테스트 모드 패드(110)에 인가하여 이루어진다.

이어서, 상기 전압 측정 단계(S4)에서는 상기 비아 측정 장치(200)의 탐침(210)을 통한 테스트 모드 패드(110)의 전압값을 측정하여 이루어진다.

이어서, 상기 전압 비교 판단 단계(S5)에서는 상기 측정된 전압값이 미리 설정된 전압범위에 포함되는지를 비교 판단하여 이루어진다.

마지막으로, 비아 패턴(140)의 정상 유무 판단 단계(S6)(S7)에서는 상기 판단 결과 측정된 전압값이 미리 설정된 전압범위에 포함되면 정상 비아 패턴(140)으로 판단하고, 포함되지 않으면 비정상 비아 패턴(140)으로 판단함으로써, 본 발명에 의한 반도체 소자(100)의 비아 측정 방법이 완료된다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 셀프 비아 측정이 가능한 반도체 소자 및 이를 위한 비아 측정 장치 그리고 그 방법에 의하면, 첫째, 외부 탐침의 접촉에 의해 잘못된 저항 값을 읽음으로서 매번 재작업을 할 필요가 없어지는 효과가 있다.

둘째, 내부 전압 발생기의 출력단이 비아 패턴에 바로 연결됨으로 외부 탐침의 접촉을 통해 전류를 인가하는 것보다 더 신호 전달에 유리한 효과가 있다.

셋째, PMU를 사용하지 않고 비아 측정 장치의 비교기에 의해 정상 비아 패턴 또는 비정상 비아 패턴을 판단함으로 테스트 시간이 상당히 빨라지는 효과가 있다.

이상에서 설명한 것은 본 발명에 따른 셀프 비아 측정이 가능한 반도체 소자 및 이를 위한 비아 측정 장치 그리고 그 방법을 실시하기 위한 하나의 실시예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 바와 같이 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.

Claims

보호층을 통하여 외부로 노출된 적어도 하나 이상의 테스트 모드 패드;

상기 테스트 모드 패드에 연결된 동시에 n-비트를 가지며 형성된 모드 셋 레지스터;

상기 모드 셋 레지스터에 연결된 동시에 Vdd가 인가되면 전압을 하강시켜 수십 mV의 전압을 출력하는 내부 전압 발생기; 및,

상기 내부 전압 발생기와 상기 테스트 모드 패드 사이에 연결되어, 상기 수십 mV의 전압에 의해 전류 패쓰(current path)를 형성하는 적어도 하나 이상의 비아 패턴을 포함하여 이루어진 셀프 비아 측정이 가능한 반도체 소자.
제 1 항에 있어서, 상기 모드 셋 레지스터는 특정 벡터값 인가에 의해 특정 상태로 선택되고, 이것에 의해 셀프 비아 테스트 모드로 동작됨을 특징으로 하는 셀프 비아 측정이 가능한 반도체 소자.
제 2 항에 있어서, 상기 내부 전압 발생기는 상기 셀프 비아 테스트 모드시에만 Vdd가 인가되어 작동됨을 특징으로 하는 셀프 비아 측정이 가능한 반도체 소자.
제1항과 같은 반도체 소자의 테스트 모드 패드에 특정 벡터값을 인가할 수있도록 형성된 적어도 하나 이상의 탐침;

상기 탐침에 의해 상기 테스트 모드 패드로부터의 전압값을 읽어 기준값과 비교하는 비교기; 및,

상기 읽은 전압값이 소정 범위 내일 경우 정상 비아 패턴으로 판단하고, 상기 읽은 전압값이 소정 범위 외일 경우 비정상 비아 패턴으로 판단하는 테스터를 포함하여 이루어진 반도체 소자의 비아 측정 장치.
테스트 모드 패드, 모드 셋 레지스터, 내부 전압 발생기 및 비아 패턴이 형성되어 셀프 비아 테스트가 가능한 반도체 소자를 제공하는 단계;

비교기 및 탐침을 갖는 비아 측정 장치를 제공하는 단계;

상기 비아 측정 장치의 탐침을 반도체 소자의 테스트 모드 패드에 접촉시켜 특정 벡터값을 인가하는 단계;

상기 비아 측정 장치의 탐침을 통한 테스트 모드 패드의 전압값을 측정하는 단계;

상기 측정된 전압값이 미리 설정된 전압범위에 포함되는지를 판단하는 단계; 및,

상기 판단 결과 미리 설정된 전압범위에 포함되면 정상 비아 패턴으로 판단하고, 포함되지 않으면 비정상 비아 패턴으로 판단하는 단계를 포함하여 이루어진 반도체 소자의 비아 측정 방법.
제 5 항에 있어서, 상기 반도체 소자 제공 단계는 상기 반도체 소자가 상기 비아 측정 장치의 탐침을 통한 특정 벡터값이 인가되도록, 반도체 소자의 보호층을 통하여 외부로 노출되어 테스트 모드 패드가 형성되고, 상기 반도체 소자의 내측에서 상기 테스트 모드 패드에 연결된 동시에 n-비트를 가지며 모드 셋 레지스터가 형성되며, 상기 반도체 소자의 내측에서 모드 셋 레지스터에 연결된 동시에 Vdd가 인가되면 전압을 하강시켜 수십 mV의 전압을 출력하도록 내부 전압 발생기가 형성되고, 상기 반도체 소자의 내측에서 상기 내부 전압 발생기와 상기 테스트 모드 패드 사이에 연결되어, 상기 출력된 전압에 의해 전류 패쓰(current path)를 만드는 비아 패턴이 형성되어 이루어진 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 비아 측정 방법.
제 6 항에 있어서, 상기 반도체 소자의 모드 셋 레지스터는 상기 비아 측정 장치에 의한 특정 벡터값 인가에 의해 특정 상태로 선택되고, 이것에 의해 셀프 비아 테스트 모드로 동작됨을 특징으로 하는 반도체 소자의 비아 측정 방법.
제 6 항에 있어서, 상기 내부 전압 발생기는 상기 셀프 비아 테스트 모드시에만 Vdd가 인가되어 작동됨을 특징으로 하는 반도체 소자의 비아 측정 방법.