(57)【要約】【課題】半導体装置の配線及び接続部に実装時に生じる不良を簡便に検査できるようにする。【解決手段】基板の上に第１の絶縁膜１から第６の絶縁膜６が積層された絶縁膜積層体８が形成されており、第２の絶縁膜２の内部には、基板と電気的に絶縁された銅からなる第１の層内配線２１が形成されている。絶縁膜積層体８の表面には、第１の層内配線２１の直上にボンディング用パッド３１が形成されていると共に、第１の層内配線２１の両端に電気的に接続された、１対のプロービング用パッド３２が形成されている。ボンディング用パッド３１にワイヤボンディングを行った後、プロービング用パッド３２にプローブを接続し、第１の層内配線２１の導通状態を測定することにより、半導体装置の配線等に実装時に生じる不良を簡便に検査することができる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体装置の実装時における機械的衝撃に対する耐性を検査する半導体装置であって、
基板と、
前記基板の上に複数の絶縁膜が積層されてなる絶縁膜積層体と、
前記基板から電気的に絶縁され、前記絶縁膜積層体の内部に埋め込まれた導電体からなる少なくとも１つの検査パターンと、
前記絶縁膜積層体の上に形成され、前記検査パターンに機械的衝撃を加えるワイヤボンディングを行うボンディング用パッドと、
前記絶縁膜積層体の上に形成され、前記検査パターンと電気的に接続されたプロービング用パッドとを備えていることを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
前記絶縁膜積層体の上に形成され、前記プロービング用パッドと電気的に接続されたプロービング専用パッドをさらに備えていることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
【請求項３】
前記プロービング用パッドは、複数であることを特徴とする請求項１又は２に記載の半導体装置。
【請求項４】
前記検査パターンは、前記複数の絶縁膜の少なくとも１つに設けられた層内配線からなることを特徴とする請求項３に記載の半導体装置。
【請求項５】
前記層内配線は複数からなり、前記複数の絶縁膜のいずれか１つに互いに絶縁されて設けられていることを特徴とする請求項４に記載の半導体装置。
【請求項６】
前記層内配線は複数からなり、前記複数の絶縁膜のうち２つ以上の絶縁膜に設けられていることを特徴とする請求項４に記載の半導体装置。
【請求項７】
前記検査パターンは、前記複数の絶縁膜のいずれか１つに設けられた複数の第１の層内部分配線と、前記複数の絶縁膜のうち前記第１の層内部分配線が設けられている絶縁膜を除く絶縁膜に設けられた複数の第２の層内部分配線とを含み、
前記検査パターンは、前記各第１の層内部分配線と前記各第２の層内部分配線とが複数のビアによって交互に且つ電気的に直列に接続されたビアチェーンであることを特徴とする請求項３に記載の半導体装置。
【請求項８】
前記ビアチェーンは複数からなり、前記複数の絶縁膜のそれぞれ異なる絶縁膜に互いに絶縁されて設けられていることを特徴とする請求項７に記載の半導体装置。
【請求項９】
前記ボンディング用パッドは、前記絶縁膜積層体の上における前記検査パターンの上方の領域に形成されていることを特徴とする請求項３から８のいずれか１項に記載の半導体装置。
【請求項１０】
前記ボンディング用パッドは、前記絶縁膜積層体の上における前記検査パターンの周辺の上方に形成されていることを特徴とする請求項３から８のいずれか１項に記載の半導体装置。
【請求項１１】
前記検査パターンは、
前記ボンディング用パッドの下方に形成され、前記複数の絶縁膜のうち少なくとも２つの絶縁膜に設けられた複数の層内配線と、前記複数の層内配線を電気的に接続するビアとにより構成されたスタックビアであることを特徴とする請求項１又は２に記載の半導体装置。
【請求項１２】
前記プロービング用パッドは２つ以上備えられており、前記各プロービング用パッドは、それぞれ異なる層内配線に電気的に接続されていることを特徴とする請求項１１に記載の半導体装置。
【請求項１３】
前記ボンディング用パッドは、前記スタックビアと電気的に接続され、前記プロービング用パッドを兼ねることを特徴とする請求項１１又は１２に記載の半導体装置。
【請求項１４】
請求項１から１３のいずれか１項に記載の半導体装置を用意する工程と、
前記ボンディング用パッドに機械的な衝撃を加える工程と、
前記プロービング用パッドに電気的な信号を印加することにより前記検査パターンの導通状態を検査するプローブを前記プロービング用パッドに電気的に接続する工程と、
前記プロービング用パッドに接続された前記プローブを用いて前記検査パターンの導通状態を電気的に検査することにより前記検査パターンに生じた損傷を評価する工程とを備えていることを特徴とする半導体装置の検査方法。
【請求項１５】
前記検査パターンに生じた損傷を評価する工程は、前記プローブにより、前記検査パターン内の断線の有無を検査する工程であることを特徴とする請求項１４に記載の半導体装置の検査方法。
【請求項１６】
前記検査パターンに生じた損傷を評価する工程は、前記プローブにより、前記検査パターン間の短絡の有無を検査する工程であることを特徴とする請求項１４又は１５に記載の半導体装置の検査方法。
【請求項１７】
前記ボンディングパッドに機械的な衝撃を加える工程は、前記ボンディング用パッドにワイヤボンディングを行う工程であることを特徴とする請求項１４から１６のいずれか１項に記載の半導体装置の検査方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特に低誘電率の層間絶縁膜を有する半導体装置における実装時の信頼性を検査するための半導体装置及びその検査方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体装置の高性能化及び記憶容量の増大により、配線の高密度化、微細化及び多層化が著しい。これに伴い配線間の容量を低減するために、従来から配線間の絶縁膜に用いられてきた酸化シリコン（ＳｉＯ2：誘電率４）に代わって、誘電率の低い絶縁膜であるいわゆるＬｏｗ−ｋ膜が使用されるようになってきた。Ｌｏｗ−ｋ膜としては、フッ素添加シリカ（ＳｉＯＦ）若しくは炭素添加シリカ（ＳｉＯＣ）又はプラズマ重合ベンゾシクロブテン（ＢＣＢ）等の有機高分子等が知られている。
【０００３】
また、真空は最も低い誘電率を示すため、絶縁膜の誘電率を低くすることを目的として上記の絶縁膜中に１０ｎｍ以下の空孔を導入することが一般的に採用され実用化されている。さらに配線間に絶縁膜が存在していない構造も検討されている。
【０００４】
空孔が存在する絶縁膜の機械的強度は、空孔が存在しない絶縁膜に比べると非常に低くなる。従って、空孔が存在する絶縁膜を層間絶縁膜等に用いて半導体装置を作製する場合には、半導体装置の機械的強度が非常に低くなる。
【０００５】
半導体装置に対して外部から入出力信号を印加するパッドには、ワイヤボンディングや半田バンプ等の実装を行う際に、機械的衝撃が直接加えられる。このため、機械的強度が低い空孔が存在する層間絶縁膜を用いた半導体装置の場合には、パッドの直下部が機械的衝撃により破壊され、配線が断線したり他の配線と短絡したりし、半導体装置に不良が発生する恐れが非常に高くなる。
【０００６】
このような不良はＳｉＯ2等を用いた従来の層間絶縁膜においても発生しており、これを解決するためにワイヤボンディング等の実装方法やパッドの構造を工夫するなどの検討が行われている。
【０００７】
例えば、特許文献１では、パッド直下に設けられた配線の間に絶縁膜を形成し、パッド直下に設けられた複数の配線間に短絡が発生することを防止している。さらに特許文献２では、パッド直下に設けられた配線の間に、ホウ素リン珪酸ガラス（ＢＰＳＧ）等の弾力性に富んだ緩衝性材質からなる絶縁膜を形成してボンディング等の実装時における半導体装置の破壊を防止している。
【０００８】
一方、実装時の不良を検査する検査方法としては、パッドの剥れ又は変形等の巨視的な機械的破壊の発生数を顕微鏡で観察する方法、ワイヤを引っ張って接合強度を計測する方法又はパッドの下部に形成された各層を上部から順次取り除き不良発生箇所を捜す方法等の破壊検査が行われている。
【０００９】
しかし、これらの検査方法は煩雑であり、検査対象が多数ある場合には、検査に要する時間が膨大なものとなる。また、破壊検査において検出された不良が、実装時の衝撃により生じた不良か、検査のための試料準備時に生じた不良かを判別できない場合もある。
【００１０】
そこで、従来例として以下のような電気的に不良の判別を行う検査方法が示されている（特許文献３を参照。）。
【００１１】
図１２は、従来の検査方法に用いる半導体装置を示す。図１２に示すように、ボンディング用パッド１３１の直下の半導体基板１１１の上にＰ型半導体領域２１１とＮ型半導体領域２２１とが形成され、ＰＮ接合が形成されている。Ｐ型半導体領域２１１及びＮ型半導体領域２２１には、バイアス電圧印加用パッド１３２が電気的に接続されており、ＰＮ接合に対して所定の逆方向バイアス電圧が印加される。
【００１２】
一方、ボンディングの際に、ボンディング用パッド直下部の基板に形成されたＰＮ接合領域に結晶転位等のダメージが発生した場合には、結晶転位が結晶構造を歪ませバンドギャップ中に準位を作る。この準位が空乏層中に存在する場合には、それらはキャリアの再結合中心として働き、ＰＮ接合の逆方向特性にキャリアの再結合電流が観測されるようになる。従って、ＰＮ接合に印加された逆方向バイアス電圧によりリーク電流が発生する。このリーク電流を検出することによって、ボンディング時に半導体装置に生じるダメージを非破壊で検査することが可能となる。
【００１３】
しかし、従来の検査方法においては、半導体基板１１１にまで影響を及ぼすようなダメージを検出することは可能であるが、半導体基板１１１にまで影響を及ぼさないダメージを検出することは不可能である。例えば、Ｌｏｗ−ｋ膜を用いた層間絶縁膜が複数設けられ、それぞれの層間絶縁膜の中に配線が形成された多層配線構造を備えた半導体装置において、多層配線構造の上方に形成されたボンディング用パッドにボンディングを行った場合に、層間絶縁膜と配線との界面において配線の剥がれが生じることが報告されている（例えば非特許文献１を参照。）。このような配線の剥がれは、配線の断線や配線間の短絡の原因となり半導体装置の破壊につながる。しかし、半導体基板にまでダメージが及ばないこのような不良要因を従来の検査方法によって検出することは不可能である。また、多層配線構造において、どの層に不良が発生したかを特定することもできない。さらには、配線間を接続するビア等の接続部における断線についても特定することができない。
【００１４】
従って、特にＬｏｗ−ｋ膜を層間絶縁膜とする多層配線構造を有する半導体装置においては、ボンディング等の機械的衝撃がパッドに加えられた際に半導体装置に生じるダメージを評価するために前述したような破壊検査を行う必要がある。しかし、破壊検査は、検査方法が煩雑であり十分な数の検査を行うことが困難である。このため、ダメージの評価は、多くとも数十個程度のパッドを検査することによって行われている。
【特許文献１】特開平８−２３６７０６号公報
【特許文献２】特開２００３−１００７５６号公報
【特許文献３】特開２０００−２６９２８１号公報
【非特許文献１】M.Inohara et al., “High Performance Copper and Low-k Interconnect Technology Fully Compatible to 90nm-node SOC application(CMOS4)”, International ELECTRON DEVICES meeting 2002 Technical Digest, 米国, IEEE, ２００２年, ｐ．７７−８０
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
しかし、半導体装置のパッドは１チップ当たり多いものでは数千個存在するため、数十個程度のパッドについて破壊検査を行った結果に基づいて最適なボンディングの方法並びにパッド及びパッド周辺の構造を選定することは非常に困難であるという問題がある。
【００１６】
本発明は、前記従来の問題を解決するため、半導体装置の配線及び接続部等に実装時に生じる不良を簡便に検査できるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
上記の目的を達成するために、本発明は、半導体装置を、検査パターンと、ボンディング用パッドと、検査パターンに接続されたプロービング用パッドとを備える構成とし、これにより、機械的衝撃により半導体装置に生じる不良を、プロービング用パッドに接続されたプローブを用いて電気的に検出する。
【００１８】
具体的には、本発明に係る半導体装置は、半導体装置の実装時における機械的衝撃に対する耐性を検査する半導体装置を対象とし、基板と、基板の上に複数の絶縁膜が積層されてなる絶縁膜積層体と、基板から電気的に絶縁され、絶縁膜積層体の内部に埋め込まれた導電体からなる少なくとも１つの検査パターンと、絶縁膜積層体の上に形成され、検査パターンに機械的衝撃を加えるワイヤボンディングを行うボンディング用パッドと、絶縁膜積層体の上に形成され、検査パターンと電気的に接続されたプロービング用パッドとを備えていることを特徴とする。
【００１９】
本発明に係る半導体装置によれば、絶縁膜積層体の上にはボンディング用パッドが形成され、絶縁膜積層体の内部には検査パターンが埋め込まれているため、ボンディング用パッドにボンディングを行うことにより検査パターンに機械的な衝撃を加えることができる。この機械的な衝撃によりボンディング用パッドの下側に設けられている検査パターンにダメージが生じた場合には、検査パターン内に断線が生じ、また、検査パターンを複数備えている場合には検査パターン間に短絡が生じる。この検査パターン内の断線及び検査パターン間の短絡は、プロービング用パッドに電気的に接続されたプローブを用いて検査パターンに電気的信号を印加することにより電気的に検出することができる。従って、断面解析等の破壊検査をすることなしに検査パターンに生じたダメージを評価することができるようになり、その結果、パッドの構造及びワイヤボンドの条件等を容易に数多く評価することが可能となる。さらに、検査パターンは基板と絶縁されているため、基板にトランジスタ等の素子が形成されている場合には、トランジスタに発生した不良と切り離してボンディング用パッドの下側に設けられた検査パターンに生じたダメージを評価することが可能となる。
【００２０】
本発明の半導体装置は、絶縁膜積層体の上に形成され、絶縁膜積層体の上に形成され、プロービング用パッドと電気的に接続されたプロービング専用パッドをさらに備えていることが好ましい。このような構成とすることにより、プロービング用パッドに損傷が生じた場合にも検査誤差なく検査パターンのダメージを評価できる。
【００２１】
本発明の半導体装置において、プロービング用パッドは複数であることが好ましい。このような構成とすることにより、検査パターンの評価を確実に行うことができる。
【００２２】
本発明の半導体装置において、検査パターンは複数の絶縁膜の少なくとも１つに設けられた層内配線からなることが好ましい。また、層内配線は複数からなり、複数の絶縁膜のいずれか１つに互いに絶縁されて設けられていることが好ましく、複数の絶縁膜のそれぞれ異なる絶縁膜に設けられていてもよい。このような構成とすることにより、半導体装置に生じたダメージを確実に評価することができる。
【００２３】
本発明の半導体装置において、検査パターンは、複数の絶縁膜のいずれか１つに設けられた複数の第１の層内部分配線と、複数の絶縁膜のうち第１の層内部分配線が設けられている絶縁膜を除く絶縁膜に設けられた複数の第２の層内部分配線とを含み、検査パターンは、各第１の層内部分配線と各第２の層内部分配線とが複数のビアによって交互に且つ電気的に直列に接続されたビアチェーンであることが好ましい。このような構成とすることにより、各部分配線を接続するビアに生じるダメージを確実に検出することができる。
【００２４】
また、ビアチェーンは複数からなり、複数の絶縁膜のそれぞれ異なる絶縁膜に互いに絶縁されて設けられていることが好ましい。これにより、複数設けられたビアのいずれかにおいて生じたダメージを確実に検出することができる。
【００２５】
本発明の半導体装置において、ボンディング用パッドは、絶縁膜積層体の上における検査パターンの上方の領域に形成されていることが好ましい。これにより、ボンディング用パッドに加えられた機械的衝撃が、ボンディングパッドの直下に設けられた検査パターンに及ぼすダメージを評価することができる。
【００２６】
また、ボンディング用パッドは、絶縁膜積層体の上における検査パターンの周辺の上方に形成されていることが好ましい。このような構成とすることにより、ボンディング用パッドに加えられた機械的衝撃が、ボンディングパッドの周辺に設けられた検査パターンに及ぼすダメージを評価することができる。
【００２７】
本発明の半導体装置において、検査パターンは、ボンディング用パッドの下方に形成され、複数の絶縁膜のうち少なくとも２つの絶縁膜に設けられた複数の層内配線と、複数の層内配線を電気的に接続するビアとにより構成されたスタックビアであることが好ましい。このような構成とすることにより、ボンディングパッドの下方に形成されたスタックビアに生じるダメージを、破壊検査をすることなしに容易に評価することができる。これにより、単位断面積あたりの接続部の個数の増減又は配線面積の増減と、配線及び接続部の断線又は短絡の頻度との相関を容易に評価できるため、パッド構造の最適化を行うことが可能となる。
【００２８】
この場合において、プロービング用パッドは２つ以上備えられており、各プロービング用パッドは、それぞれ異なる層内配線に電気的に接続されていることが好ましい。これにより複数のビアのうちいずれのビアに損傷が生じたのかを特定することが可能となる。
【００２９】
また、ボンディング用パッドは、スタックビアと電気的に接続され、プロービング用パッドを兼ねることが好ましい。これによりプロービング用パッドを１つ省略することができる。
【００３０】
本発明に係る半導体装置の検査方法は、本発明の半導体装置を用意する工程と、ボンディング用パッドに機械的な衝撃を加える工程と、プロービング用パッドに電気的な信号を印加することにより検査パターンの導通状態を検査するプローブをプロービング用パッドに電気的に接続する工程と、プロービング用パッドに接続されたプローブを用いて検査パターンの導通状態を電気的に検査することにより検査パターンに生じた損傷を評価する工程とを備えていることを特徴とする。
【００３１】
また、検査パターンに生じた損傷を評価する工程は、プローブにより、検査パターン内の断線の有無を検査する工程であっても、検査パターンを評価する工程は、プローブにより、検査パターン間の短絡の有無を検査する工程であってもよい。
【００３２】
さらに、ボンディングパッドに機械的な衝撃を加える工程は、ボンディング用パッドにワイヤボンディングを行う工程であることが好ましい。
【発明の効果】
【００３３】
本発明に係る半導体装置及びその検査方法によれば、実装時の機械的衝撃によって半導体装置の配線又はビア等の接続部に生じた断線又は短絡等の不良を、非破壊的な方法により簡便に検査することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３４】
（第１の実施形態）
以下に、本発明の第１の実施形態に係る半導体装置及びその検査方法について図１を用いて詳細に説明する。
【００３５】
図１（ａ）は本実施形態の半導体装置の平面構成を示し、図１（ｂ）は図１（ａ）のＩｂ−Ｉｂ線における断面構造を示す。
【００３６】
図１（ａ）及び図１（ｂ）に示すように、シリコン（Ｓｉ）からなる基板（図示せず）の上に、膜厚が０．２５μｍの酸化シリコン（ＳｉＯ2）からなる第１の絶縁膜１、それぞれ膜厚が０．６０μｍのポリアリルエーテルからなる第２の絶縁膜２、第３の絶縁膜３、第４の絶縁膜４及び第５の絶縁膜５並びに膜厚が１．０μｍのＳｉＯ2からなる第６の絶縁膜６が順に積層され、絶縁膜積層体８が形成されている。第１の絶縁膜１と第２の絶縁膜２との間、第２の絶縁膜２と第３の絶縁膜３との間、第３の絶縁膜３と第４の絶縁膜４との間及び第４の絶縁膜４と第５の絶縁膜５との間にはそれぞれ厚さが０．０５μｍの炭素ドープ窒化シリコン（ＳｉＣＮ）からなる第１のバリア層１１、第２のバリア層１２、第３のバリア層１３及び第４のバリア層１４が形成され、第５の絶縁膜５と第６の絶縁膜６との間には厚さが０．１０μｍの窒化シリコン（ＳｉＮ）からなる第５のバリア層１５が形成されている。
【００３７】
第２の絶縁膜２の内部には、基板と電気的に絶縁された銅（Ｃｕ）からなる第１の層内配線２１（幅＝約０．１４μｍ、厚さ＝２５０ｎｍ）が検査パターンとして埋め込まれており、第１の層内配線２１の上方の絶縁膜積層体８の表面には、アルミ（Ａｌ）からなるボンディング用パッド３１（一辺が８０μｍの正方形状、厚さ＝５００ｎｍ）が形成されている。また、第１の層内配線２１の両端には、それぞれＡｌからなる１対の第１のプロービング用パッド３２（一辺が８０μｍの正方形状、厚さ＝５００ｎｍ）が、Ｃｕからなるスタックビア９及びＡｌからなる接続部５１を介在させて電気的に接続されている。
【００３８】
第６の絶縁膜６、ボンディング用パッド３１並びに第１のプロービング用パッド３２の上には厚さが１．００μｍのＳｉＮからなる第７の絶縁膜１９が形成されている。さらに、第７の絶縁膜１９の上には厚さが２．００μｍのポリイミドからなる第８の絶縁膜４０が形成されている。
【００３９】
次に、本実施形態の半導体装置を用いた半導体装置の検査方法について説明する。
【００４０】
ボンディング用パッド３１にワイヤボンディングを行うことにより、半導体装置に垂直方向の機械的な衝撃が加えられる。この機械的な衝撃により、ボンディング用パッド３１の下方に形成された絶縁膜積層体８及び第１の層内配線２１に垂直方向又は水平方向の変形又は破壊等のダメージが生じた場合には、第１の層内配線２１が断線する。この第１の層内配線２１に生じた断線は、プローブにより第１のプロービング用パッド３２の間における導通状態を評価することにより容易に検出することができる。
【００４１】
なお、プローブは、検査パターンの短絡を検出するためには、３Ｖ〜８Ｖの電圧が印加可能で、１×１０-7Ａ〜１×１０-8Ａの電流下限が検出できるものであればよい。また、検査パターンの抵抗を測定することにより導通の程度を検出するためには、０．１ｍＡ〜１ｍＡ程度の電流を流して測定できるものを用いることが好ましい。
【００４２】
以上説明したように、本実施形態に係る半導体装置及びその検査方法を用いることにより、ワイヤボンディング等の衝撃が加えられた後の、絶縁膜積層体８及び第１の層内配線２１の状態を断面解析等の破壊検査を行うことなしに評価することが可能となる。このため半導体装置のパッドの構造及びワイヤボンドの条件等について数多くの評価を容易に行うことが可能となる。
【００４３】
また、第１の層内配線２１は基板から絶縁されているため、基板にトランジスタ等の素子が形成されている場合に、トランジスタに発生した不良と切り離してボンディング用パッド３１の下方に形成された絶縁膜積層体８及び第１の層内配線２１に生じたダメージを評価することが可能である。
【００４４】
本実施形態において、第１の層内配線２１を第２の絶縁膜２の内部に形成したが、それ以外の絶縁膜の内部に設けてもよい。
【００４５】
（第１の実施形態の第１変形例）
以下に、本発明の第１の実施形態の第１変形例に係る半導体装置及びその検査方法について図２を用いて説明する。なお、図２において、図１に示す構成要素と同一の構成要素には同一の符号を付すことにより説明を省略する。
【００４６】
図２（ａ）は本変形例に係る半導体装置の平面構成を示しており、図２（ｂ）は図２（ａ）のIIｂ−IIｂ線における断面構造を示しており、図２（ｃ）は図２（ａ）のIIｃ−IIｃ線における断面構造を示している。以下に、本変形例の半導体装置について、第１の実施形態の半導体装置と異なる点を説明する。
【００４７】
本変形例においては、第１の実施形態と異なり、ボンディング用パッド３１の下方における第２の絶縁膜２の内部に、第１の層内配線２１と並行して第２の層内配線２２及び第３の相内配線２３が埋め込まれている。第１の層内配線２１と第２の層内配線２２及び第１の層内配線２１と第３の層内配線２３はそれぞれ約０．１４μｍの間隔をおいて形成されている。また、第１の層内配線２１から第３の層内配線２３はそれぞれ第２の絶縁膜２の水平面内に並行して配置されており、相互に電気的に絶縁されている。また、第１の層内配線２１から第３の層内配線２３は、それぞれ基板から電気的に絶縁されている。
【００４８】
第２の層内配線２２及び第３層内配線の２３の両端には、それぞれＣｕからなるスタックビア９及びＡｌからなる接続部５１を介してＡｌからなる１対の第２のプロービング用パッド３３及び１対の第３のプロービング用パッド３４が電気的に接続されている。
【００４９】
次に、本実施形態の半導体装置を用いた半導体装置の検査方法について説明する。
【００５０】
ボンディング用パッド３１にワイヤボンディングを行うことにより、半導体装置に垂直方向の機械的な衝撃が加えられる。この機械的な衝撃により、ボンディング用パッド３１の下方に形成された絶縁膜積層体８及び第１の層内配線２１から第３の層内配線２３に垂直方向又は水平方向の変形又は破壊等のダメージが生じた場合には、第１の層内配線２１から第３の層内配線２３に断線又は短絡が生じる。この第１の層内配線２１から第３の層内配線２３に生じた断線又は短絡は、プローブにより第１のプロービング用パッド３２から第３のプロービング用パッド３４の間における導通状態を評価することにより容易に検出することができる。
【００５１】
具体的には、第１の層内配線２１の断線は第１のプロービング用パッド３２の間における導通の有無、第２の層内配線２２の断線は第２のプロービング用パッド３３の間における導通の有無、第３の層内配線２３の断線は第３のプロービング用パッド３４の間における導通の有無により評価を行う。また、第１の層内配線２１と第２の層内配線２２との短絡は第１のプロービング用パッド３２と第２のプロービング用パッド３３との間における導通の有無、第１の層内配線２１と第３の層内配線２３との短絡は第１のプロービング用パッド３２と第３のプロービング用パッド３４との間における導通の有無により評価を行う。
【００５２】
以上説明したように、本変形例に係る半導体装置及びその検査方法によれば、半導体装置のパッドの構造及びワイヤボンドの条件等について断面解析等の破壊検査をすることなしに数多くの評価を容易に行うことが可能となる。また、第１の層内配線２１から第３の層内配線２３は基板から絶縁されているため、基板にトランジスタ等の素子が形成されている場合に、トランジスタに発生した不良と切り離してボンディング用パッド３１の下方に形成された絶縁膜積層体８及び第１の層内配線２１から第３の層内配線２３に生じたダメージを評価することが可能である。
【００５３】
本変形例において、第１の層内配線２１から第３の層内配線２３を絶縁膜２の内部に形成したが、それ以外の絶縁膜の内部に設けてもよい。
【００５４】
また、本変形例においては３本の層内配線を設けたが、層内配線は２本以上あれば機械的衝撃によって発生する配線内の断線及び配線間の短絡の両方を同様に評価できる。
【００５５】
（第１の実施形態の第２変形例）
以下に、本発明の第１の実施形態における第２変形例に係る半導体装置及びその検査方法について図３を用いて説明する。なお、図３において、図１に示す構成要素と同一の構成要素には同一の符号を付すことにより説明を省略する。
【００５６】
図３（ａ）は本変形例に係る半導体装置の平面構成を示し、図３（ｂ）は図３（ａ）のIIIｂ−IIIｂ線における断面構造を示し、図３（ｃ）は図３（ａ）のIIIｃ−IIIｃ線における断面構造を示す。以下に、本変形例の半導体装置について、第１の実施形態の半導体装置と異なる点を説明する。
【００５７】
図３（ａ）から図３（ｃ）に示すように、本変形例の半導体装置は第１の実施形態の半導体装置と異なり、第１の層内配線２１に加えて、第３の絶縁膜３の内部に第２の層内配線２２が埋め込まれており、第４の絶縁膜４の内部に第３の層内配線２３が埋め込まれている。第１の層内配線２１から第３の層内配線２３はそれぞれ第２の絶縁膜２から第４の絶縁膜４の積層方向に対して並行に、且つボンディング用パッド３１の下方に一直線に並ぶように配置されている。また、第１の層内配線２１から第３の層内配線２３は、互いに電気的に絶縁されていると共に、基板からも電気的に絶縁されている。
【００５８】
第２の層内配線２２及び第３の層内配線２３の両端には、それぞれＣｕからなるスタックビア９及びＡｌからなる接続部５１を介在させてＡｌからなる１対の第２のプロービング用パッド３３及び１対の第３のプロービング用パッド３４が電気的に接続されている。
【００５９】
次に、本変形例の半導体装置を用いた半導体装置の検査方法について説明する。
【００６０】
ボンディング用パッド３１にワイヤボンディングを行うことにより、半導体装置に垂直方向の機械的な衝撃が加えられる。この機械的な衝撃により、ボンディング用パッド３１の下方に形成された絶縁膜積層体８及び第１の層内配線２１から第３の層内配線２３に垂直方向又は水平方向の変形又は破壊等のダメージが生じた場合には、第１の層内配線２１から第３の層内配線２３に断線又は短絡が生じる。この第１の層内配線２１から第３の層内配線２３に生じた断線又は短絡は、プローブにより第１のプロービング用パッド３２から第３のプロービング用パッド３４の間における導通状態を評価することにより容易に検出することができる。
【００６１】
具体的には、第１の層内配線２１の断線は第１のプロービング用パッド３２の間における導通の有無、第２の層内配線２２の断線は第２のプロービング用パッド３３の間における導通の有無、第３の層内配線２３の断線は第３のプロービング用パッド３４の間における導通の有無により評価を行う。また、第１の層内配線２１と第２の層内配線２２との短絡は第１のプロービング用パッド３２と第２のプロービング用パッド３３との間における導通の有無、第２の層内配線２２と第３の層内配線２３との短絡は第２のプロービング用パッド３３と第３のプロービング用パッド３４との間における導通の有無により評価を行う。
【００６２】
以上説明したように、本変形例に係る半導体装置及びその検査方法によれば、半導体装置のパッドの構造及びワイヤボンドの条件等について断面解析等の破壊検査をすることなしに数多くの評価を容易に行うことが可能となる。また、第１の層内配線２１から第３の層内配線２３は基板から絶縁されているため、基板にトランジスタ等の素子が形成されている場合に、トランジスタに発生した不良と切り離してボンディング用パッド３１の下方に形成された絶縁膜積層体８及び第１の層内配線２１から第３の層内配線２３に生じたダメージを評価することが可能である。
【００６３】
本変形例において、第１の層内配線２１から第３の層内配線２３をそれぞれ第２の絶縁膜２から第４の絶縁膜４の内部に形成したが、それ以外の絶縁膜の内部に設けてもよい。
【００６４】
また、本変形例においては３本の層内配線を設けたが、層内配線は２本以上あれば機械的衝撃によって発生する配線内の断線及び配線間の短絡の両方を同様に評価できる。
【００６５】
（第２の実施形態）
以下に、本発明の第２の実施形態に係る半導体装置及びその検査方法について図４を用いて詳細に説明する。
【００６６】
図４（ａ）は本発明の第２の実施形態に係る半導体装置の平面構成を示し、図４（ｂ）は図４（ａ）のIVｂ−IVｂ線における断面構造を示し、図４（ｃ）は図４（ａ）のIVｃ−IVｃ線における断面構造を示す。
【００６７】
図４（ａ）から図４（ｃ）に示すように、Ｓｉからなる基板（図示せず）の上に、第１の絶縁膜１から第６の絶縁膜６が積層され絶縁膜積層体８が形成されている。第２の絶縁膜２の内部には、長さが１．０μｍの複数の第１の層内部分配線４１が形成され、第３の絶縁膜３の内部には、長さが１．０μｍの複数の第２の層内部分配線４２が形成されている。
【００６８】
第１の層内部分配線４１の一端と第２の層内部分配線４２の一端とはＣｕからなるビア４３（直径０．１４μｍ）により電気的に交互に接続されており、全体として電気的に直列に接続された検査パターンである第１のビアチェーン４７が形成されている。第１のビアチェーン４７の両端にはスタックビア９及び接続部５１を介在させて１対の第１のプロービング用パッド３２が接続されている。
【００６９】
本実施形態の半導体装置の構成により、複数のビア４３の少なくとも１つに生じた不良を検出することができる。なお、第１の絶縁膜１から第６の絶縁膜６、第１のバリア層１１から第４のバリア層１４、第５のバリア層１５、第７の絶縁膜１９及び第８の絶縁膜４０については、第１の実施形態と同一の構成であり、第１のビアチェーン４７は基板から絶縁されている。
【００７０】
次に、本実施形態の半導体装置を用いた半導体装置の検査方法について説明する。
【００７１】
ボンディング用パッド３１にワイヤボンディングを行うことにより、半導体装置に垂直方向の機械的な衝撃が加えられる。この機械的な衝撃により、ボンディング用パッド３１の下方に形成された絶縁膜積層体８及び第１のビアチェーン４７に垂直方向又は水平方向の変形又は破壊等のダメージが生じた場合には、第１のビアチェーン４７が断線する。この第１のビアチェーン４７に生じた断線は、プローブにより第１のプロービング用パッド３２の間における導通状態を評価することにより容易に検出することができる。
【００７２】
以上説明したように、本実施形態に係る半導体装置及びその検査方法を用いることにより、ワイヤボンディング等の衝撃が加えられた後の、絶縁膜積層体８及び第１のビアチェーン４７の状態を断面解析などの破壊検査を行うことなしに容易に評価することが可能となる。特に本実施形態においては、第１のビアチェーン４７を構成するビア４３の少なくとも１本に生じたダメージを検出することが可能である。このため半導体装置のパッドの構造及びワイヤボンドの条件等について数多くの評価を容易に行うことが可能となる。
【００７３】
また、第１のビアチェーン４７は基板から絶縁されているため、基板にトランジスタ等の素子が形成されている場合に、トランジスタに発生した不良と切り離してボンディング用パッド３１の下方に形成された絶縁膜積層体８及び第１のビアチェーン４７に生じたダメージを評価することが可能である。
【００７４】
本実施形態において、第１のビアチェーン４７を第２の絶縁膜２及び第３の絶縁膜３の内部に形成したが、それ以外の絶縁膜の内部に設けてもよい。
【００７５】
（第２の実施形態の一変形例）
以下に、本発明の第２の実施形態の一変形例に係る半導体装置及びその検査方法について図５を用いて説明する。なお、図５において、図４に示す構成要素と同一の構成要素には同一の符号を付すことにより説明を省略する。以下に、本変形例の半導体装置について、第２の実施形態の半導体装置と異なる点を説明する。
【００７６】
図５（ａ）は本変形例に係る半導体装置の平面構成を示し、図５（ｂ）は図５（ａ）のＶｂ−Ｖｂ線における断面構造を示し、図５（ｃ）は図５（ａ）のＶｃ−Ｖｃにおける断面構造を示す。
【００７７】
図５に示すように、本変形例においては第２の実施形態と異なり、第２の絶縁膜２及び第３の絶縁膜３の内部に形成された第１のビアチェーン４７に加えて、第４の絶縁膜４及び第５の絶縁膜５の内部に第１のビアチェーン４７とは電気的に絶縁された第２のビアチェーン４８が形成されている。第２のビアチェーン４８の両端には、スタックビア９及び接続部５１を介在させて１対の第２のプロービング用パッド３３が電気的に接続されている。なお、第１のビアチェーン４７と第２のビアチェーン４８はボンディング用パッド３１の下方に上下に一直線に並ぶように形成されており、第１のビアチェーン４７及び第２のビアチェーン４８はそれぞれ基板から電気的に絶縁されている。
【００７８】
次に、本変形例の半導体装置を用いた半導体装置の検査方法について説明する。
【００７９】
本変形例においては、第２のビアチェーン４８に生じた断線等の不良を、第２のプロービング用パッド３３の間における導通の有無を計測することにより、第１のビアチェーン４７に生じた断線等の不良とは独立に評価することができる。
【００８０】
本変形例において、第２のビアチェーン４８を第４の絶縁膜４及び第５の絶縁膜５に形成したが、第２の絶縁膜２から第５の絶縁膜５以外にさらにポリアリルエーテルからなる絶縁膜を積層することにより、他の絶縁膜に形成してもよい。また、ビアチェーンを３本以上設けてもよい。
【００８１】
（第３の実施形態）
以下に、本発明の第３の実施形態に係る半導体装置及びこれを用いた検査方法について図６を用いて詳細に説明する。
【００８２】
図６（ａ）は本発明の第２の実施形態に係る半導体装置の平面構成を示し、図６（ｂ）は図６（ａ）のVIｂ−VIｂ線における断面構造を示し、図６（ｃ）は図６（ａ）のVIｃ−VIｃ線における断面構造を示す。
【００８３】
図６（ａ）から図６（ｃ）に示すように、Ｓｉからなる基板（図示せず）の上に、膜厚が０．２５μｍのＳｉＯ2からなる第１の絶縁膜１、それぞれ膜厚が０．６０μｍのポリアリルエーテルからなる第２の絶縁膜２、第３の絶縁膜３、第４の絶縁膜４及び第５の絶縁膜５並びに膜厚が１．０μｍのＳｉＯ2からなる第６の絶縁膜６が順に積層され、絶縁膜積層体８が形成されている。第１の絶縁膜１と第２の絶縁膜２との間、第２の絶縁膜２と第３の絶縁膜３との間、第３の絶縁膜３と第４の絶縁膜４との間及び第４の絶縁膜４と第５の絶縁膜５との間にはそれぞれ厚さが０．０５μｍの炭素ドープ窒化シリコン（ＳｉＣＮ）からなる第１のバリア層１１、第２のバリア層１２、第３のバリア層１３及び第４のバリア層１４が形成され、第５の絶縁膜５と第６の絶縁膜６との間には厚さが０．１０μｍのＳｉＮからなる第５のバリア層１５が形成されている。
【００８４】
第２の絶縁膜２の内部には、Ｃｕからなる第１の層内配線２１（幅＝約０．１４μｍ、厚さ＝２５０ｎｍ）が形成されている。さらに第３の絶縁膜３から第５の絶縁膜５の内部には、それぞれ一辺の長さが１．０μｍの正方形状で厚さが２５０ｎｍのＣｕからなる第２の層内配線２２、第３の層内配線２３及び第４の層内配線２４が形成されている。
【００８５】
第１の層内配線２１の一方の端には、Ｃｕからなるスタックビア９とＡｌからなる接続部５１を介在させてＡｌからなるプロービング用パッド３５が電気的に接続されている。第１の層内配線２１の他方の端と第２の層内配線２２、第２の層内配線２２と第３の層内配線２３及び第３の層内配線２３と層内配線２４を各々電気的に接続するそれぞれが直径０．１４μｍのＣｕからなる第１のビア４４、第２のビア４５及び第３のビア４６が、ボンディング用パッド３１の直下に一直線に並ぶように形成されている。また、第４の層内配線２４とボンディング用パッド３１とはＡｌからなる接続部５４によって電気的に接続され、ボンディング用パッド３１とプロービング用パッド３５との間を電気的に接続するスタックビア４９が形成されている。
【００８６】
本実施形態において、第１の層内配線２１から第４の層内配線２４の間を互いに接続する第１のビア４４から第３のビア４６を各々１本ずつ設けたが、各層内配線を互いに接続するビアを複数設けてもよい。
【００８７】
第６の絶縁膜６、ボンディング用パッド３１並びにプロービング用パッド３５の上には厚さが１．００μｍのＳｉＮからなる第７の絶縁膜１９が形成されている。さらに、第７の絶縁膜１９の上には厚さが２．００μｍのポリイミドからなるの第８の絶縁膜４０が形成されている。
【００８８】
次に、本実施形態の半導体装置を用いた半導体装置の検査方法について説明する。
【００８９】
ボンディング用パッド３１へのワイヤボンディングを行うことにより、半導体装置に垂直方向の機械的な衝撃が加えられる。この機械的な衝撃により、ボンディング用パッド３１の下方に形成した絶縁膜積層体８、第１の層内配線２１から第４の層内配線２４及び第１のビア４４から第３のビア４６に垂直方向又は水平方向の変形又は破壊等のダメージが生じた場合には、第１のビア４４から第３のビア４６断線等の不良が発生する。この第１のビア４４から第３のビア４６に生じた不良は、プローブによりボンディング用パッド３１とプロービング用パッド３５との間における導通の有無を計測することで評価することができる。
【００９０】
このため、第１のビア４４から第３のビア４６のそれぞれの単位断面積あたりの個数又は配線面積と、第１のビア４４から第３のビア４６に生じた不良との相関を容易に評価することが可能となり、パッドの構造の最適化を行うことが可能となる。また、スタックビア４９は基板から絶縁されているため、基板にトランジスタ等の素子が形成されている場合に、トランジスタに発生した不良と切り離してボンディング用パッド３１の下に形成された絶縁膜積層体８及び第１のビア４４から第３のビア４６に生じたダメージを評価することが可能となる。
【００９１】
本実施形態において、４層の層内配線からなるスタックビアを形成したが、２層以上の層内配線によりビアスタックを形成すれば同様の評価が可能である。
【００９２】
また、層内配線２４をボンディング用パッド３１に接続したが、ボンディング用パッド３１とは別に層内配線２４に接続されたプロービング用パッドを設けてもよい。
【００９３】
（第３の実施形態の一変形例）
以下に、本発明の第３の実施形態の一変形例に係る半導体装置及びこれを用いた検査方法について図７を用いて説明する。なお、図７において、図６に示す構成要素と同一の構成要素には同一の符号を付すことにより説明を省略する。以下に、本変形例の半導体装置について、第３の実施形態の半導体装置と異なる点を説明する。
【００９４】
図７（ａ）は本変形例に係る半導体装置の平面構造を示し、図７（ｂ）は図７（ａ）のVIIｂ−VIIｂ線における断面構造を示し、図７（ｃ）は図７（ａ）のVIIｃ−VIIｃにおける断面構造を示す。図７に示す半導体装置が図６に示した半導体装置と異なる点は、第４の絶縁膜４の内部に設けられた第３の層内配線２３の一方の端が、Ｃｕからなるスタックビア９とＡｌからなる接続部５１を介在させてＡｌからなるプロービング用パッド３６に電気的に接続されている点である。
【００９５】
次に、本変形例の半導体装置を用いた半導体装置の検査方法について説明する。
【００９６】
本変形例においては、第３の層内配線２３と第４の層内配線２４との間に設けられた第３のビア４６の不良を他の層内配線の間に設けられた第１のビア４４又は第２のビア４５の不良とは独立して検査できる。具体的な例としては、ボンディング用パッド３１とプロービング用パッド３５との間に導通がなく、プロービング用パッド３５とプロービング用パッド３６との間に導通があった場合には、第３の層内配線２３と第４の層内配線２４との間に設けられた第３のビア４６に断線が生じていることが判断できる。
【００９７】
さらに、第２の層内配線２２に接続されるプロービング用パッドを設けてもよい。この場合は、各ビアごとについての詳細な検査が可能となる。
【００９８】
（第４の実施形態）
以下に、本発明の第４の実施形態に係る半導体装置及びこれを用いた検査方法について図８（ａ）及び（ｂ）を用いて詳細に説明する。
【００９９】
図８（ａ）は本発明の第４の実施形態に係る半導体装置の平面構成を示し、図８（ｂ）は図８（ａ）のVIIIｂ−VIIIｂにおける断面図である。
【０１００】
図８（ａ）から図８（ｂ）に示すように、Ｓｉからなる基板（図示せず）の上に、膜厚が０．２５μｍのＳｉＯ2からなる第１の絶縁膜１、それぞれ膜厚が０．６０μｍのポリアリルエーテルからなる第２の絶縁膜２、第３の絶縁膜３、第４の絶縁膜４及び第５の絶縁膜５並びに膜厚が１．０μｍのＳｉＯ2からなる第６の絶縁膜６が順に積層され、絶縁膜積層体８が形成されている。第１の絶縁膜１と第２の絶縁膜２との間、第２の絶縁膜２と第３の絶縁膜３との間、第３の絶縁膜３と第４の絶縁膜４との間及び第４の絶縁膜４と第５の絶縁膜５との間にはそれぞれ厚さが０．０５μｍの炭素ドープ窒化シリコン（ＳｉＣＮ）からなる第１のバリア層１１、第２のバリア層１２、第３のバリア層１３及び第４のバリア層１４が形成され、第５の絶縁膜５と第６絶縁膜６との間には厚さが０．１０μｍのＳｉＮからなる第５のバリア層１５が形成されている。
【０１０１】
絶縁膜積層体８の表面には、５μｍの間隔をおいて第１のボンディング用パッド３８及び第２のボンディング用パッド３９が形成されており、第１のボンディング用パッド３８と第２のボンディング用パッド３９との間の下方には、基板と電気的に絶縁された幅が約０．１４μｍで厚さが２５０ｎｍのＣｕからなる第１の層内配線２１が第２の絶縁膜２の内部に形成されていれている。第１の層内配線２１の両端には、それぞれＡｌからなる１対のプロービング用パッド３２が、Ｃｕからなるスタックビア９及びＡｌからなる接続部５１を介在させて電気的に接続されている。
【０１０２】
第６の絶縁膜６、第１のボンディング用パッド３８及び第２のボンディング用パッド３９並びにプロービング用パッド３２の上には厚さが１．００μｍのＳｉＮからなる第７の絶縁膜１９が形成されている。さらに、第７の絶縁膜１９の上には厚さが２．００μｍのポリイミドからなる第８の絶縁膜４０が形成されている。
【０１０３】
次に、本実施形態の半導体装置を用いた半導体装置の検査方法について説明する。
【０１０４】
第１のボンディング用パッド３８又は第２のボンディング用パッド３９の少なくとも一方にワイヤボンディングを行うことにより半導体装置に垂直方向の機械的な衝撃が加えられる。この機械的な衝撃により、第１のボンディング用パッド３８と第２のボンディング用パッド３９との間の下方に形成された絶縁膜積層体８及び第１の層内配線２１に垂直方向又は水平方向の変形又は破壊等のダメージが生じた場合には、第１の層内配線２１が断線する。この第１の層内配線２１に生じた断線は、プローブによりプロービング用パッド３２の間における導通状態を評価することにより容易に検出することができる。
【０１０５】
本実施形態の半導体装置及びその検査方法により、パッド及びその周辺の構造並びにワイヤボンドの条件について数多くの評価を簡便にすることができ、第１のボンディング用パッド３８と第２のボンディング用パッド３９との間隔並びに第１のボンディング用パッド３８及び第２のボンディング用パッド３９の周辺部分における機械的強度の評価を容易に行うことが可能である。
【０１０６】
また、第１の層内配線２１は基板から絶縁されているため、基板にトランジスタ等の素子が形成されている場合に、トランジスタに発生した不良と切り離して第１のボンディング用パッド３８及び第２のボンディング用パッド３９の間の下方に形成された絶縁膜積層体８及び第１の層内配線２１に生じたダメージを評価することが可能である。
【０１０７】
本実施形態において、第１の層内配線２１を第２の絶縁膜２の内部に形成したが、それ以外の絶縁膜の内部に設けてもよい。また、ボンディング用パッドを２個設けたが、１個だけであっても同様の評価を行うことが可能であり、３個以上のボンディングパッドを設けてもよい。
【０１０８】
（第４の実施形態の第１変形例）
以下に、本発明の第４の実施形態の第１変形例に係る半導体装置及びその検査方法について図９を用いて説明する。なお、図９において、図８に示す構成要素と同一の構成要素には同一の符号を付すことにより説明を省略する。以下に、本変形例の半導体装置について、第１の実施形態の半導体装置と異なる点を説明する。
【０１０９】
図９（ａ）は本変形例に係る半導体装置の平面構成を示しており、図９（ｂ）は図９（ａ）のIXｂ−IXｂ線における断面構造を示している。
【０１１０】
本変形例においては、第４の実施形態と異なり、第１のボンディング用パッド３８及び第２のボンディング用パッド３９の間の下方における第２の絶縁膜２の内部に、第１の層内配線２１と並行して第２の層内配線２２及び第３の層内配線２３が形成されている。第１の層内配線２１と第２の層内配線２２及び第２の層内配線２２と第３の層内配線２３はそれぞれ約０．１４μｍの間隔をおいて形成されている。また、第１の層内配線２１から第３の層内配線２３はそれぞれ第２の絶縁膜２の水平面内に並行して配置されており、互いに電気的に絶縁されている。また、第１の層内配線２１から第３の層内配線２３は、それぞれ基板から電気的に絶縁されている。
【０１１１】
第２の層内配線２２及び第３の層内配線２３の両端にも、それぞれＣｕからなるスタックビア９及びＡｌからなる接続部５１を介在させてＡｌからなる１対の第２のプロービング用パッド３３及び１対の第３のプロービング用パッド３４が電気的に接続されている。
【０１１２】
次に、本実施形態の半導体装置を用いた半導体装置の検査方法について説明する。
【０１１３】
第１のボンディング用パッド３８又は第２のボンディング用パッド３９の少なくとも一方にワイヤボンディングを行うことにより、半導体装置に垂直方向の機械的な衝撃が加えられる。この機械的な衝撃により、第１のボンディング用パッド３８及び第２のボンディング用パッド３９の下方に形成された絶縁膜積層体８及び第１の層内配線２１から第３の層内配線２３に垂直方向又は水平方向の変形又は破壊等のダメージが生じた場合には、第１の層内配線２１から第３の層内配線２３に断線又は短絡が生じる。この第１の層内配線２１から第３の層内配線２３に生じた断線又は短絡は、プローブにより第１のプロービング用パッド３２から第３のプロービング用パッド３４の間における導通状態を評価することにより容易に検出することができる。
【０１１４】
具体的には、第１の層内配線２１の断線は第１のプロービング用パッド３２の間における導通の有無、第２の層内配線２２の断線は第２のプロービング用パッド３３の間における導通の有無、第３の層内配線２３の断線は第３のプロービング用パッド３４の間における導通の有無により評価を行う。また、第１の層内配線２１と第２の層内配線２２との短絡は第１のプロービング用パッド３２と第２のプロービング用パッド３３との間における導通の有無、第２の層内配線２２と第３の層内配線２３との短絡は第２のプロービング用パッド３３と第３のプロービング用パッド３４との間における導通の有無により評価を行う。
【０１１５】
本実施形態の半導体装置及びその検査方法により、パッド及びその周辺の構造並びにワイヤボンドの条件について数多くの評価を簡便にすることができ、第１のボンディング用パッド３８と第２のボンディング用パッド３９との間隔並びに第１のボンディング用パッド３８及び第２のボンディング用パッド３９の周辺部分における機械的強度の評価を容易に行うことが可能である。
【０１１６】
また、第１の層内配線２１は基板から絶縁されているため、基板にトランジスタ等の素子が形成されている場合に、トランジスタに発生した不良と切り離して第１のボンディング用パッド３８及び第２のボンディング用パッド３９の間の下方に形成された絶縁膜積層体８及び第１の層内配線２１に生じたダメージを評価することが可能である。
【０１１７】
本変形例において、第１の層内配線２１から第３の層内配線２３を第２の絶縁膜２の内部に形成したが、それ以外の絶縁膜の内部に設けてもよい。
【０１１８】
また、本変形例においては３本の層内配線を設けたが、層内配線は２本以上あれば機械的衝撃によって発生する配線内の断線及び配線間の短絡の両方を同様に評価できる。
【０１１９】
（第４の実施形態の第２変形例）
以下に、本発明の第４の実施形態の第２変形例に係る半導体装置及びその検査方法について図１０を用いて説明する。なお、図１０において、図８に示す構成要素と同一の構成要素には同一の符号を付すことにより説明を省略する。以下に、本変形例の半導体装置について、第１の実施形態の半導体装置と異なる点を説明する。
【０１２０】
図１０（ａ）は本変形例に係る半導体装置の平面構成を示しており、図１０（ｂ）は図１０（ａ）のＸｂ−Ｘｂ線における断面構造を示している。
【０１２１】
本変形例においては、第４の実施形態と異なり、第１の層内配線２１に加えて、第１のボンディング用パッド３８及び第２のボンディング用パッド３９の間の下方における第３の絶縁膜３の内部に第２の層内配線２２が埋め込まれており、第４の絶縁膜４の内部に層内配線３１が埋め込まれている。第１の層内配線２１から第３の層内配線２３はそれぞれ第２の絶縁膜２から第４の絶縁膜４の積層方向に対して並行に、且つ基板に対して垂直方向に一直線に並ぶように配置されている。また、第１の層内配線２１から第３の層内配線２３は、互いに電気的に絶縁されていると共に、基板から電気的に絶縁されている。
【０１２２】
第２の層内配線２２及び第３の層内配線２３の両端には、それぞれＣｕからなるスタックビア９及びＡｌからなる接続部５１を介在させてＡｌからなる１対の第２のプロービング用パッド３３及び１対の第３のプロービング用パッド３５が電気的に接続されている。
【０１２３】
次に、本実施形態の半導体装置を用いた半導体装置の検査方法について説明する。
【０１２４】
第１のボンディング用パッド３８又は第２のボンディング用パッド３９の少なくとも一方にワイヤボンディングを行うことにより、半導体装置に垂直方向の機械的な衝撃が加えられる。この機械的な衝撃により、第１のボンディング用パッド３８及び第２のボンディング用パッド３９の下方に形成された絶縁膜積層体８及び第１の層内配線２１から第３の層内配線２３に垂直方向又は水平方向の変形又は破壊等のダメージが生じた場合には、第１の層内配線２１から第３の層内配線２３に断線又は短絡が生じる。この第１の層内配線２１から第３の層内配線２３に生じた断線又は短絡は、プローブにより第１のプロービング用パッド３２から第３のプロービング用パッド３４の間における導通状態を評価することにより容易に検出することができる。
【０１２５】
具体的には、第１の層内配線２１の断線は第１のプロービング用パッド３２の間における導通の有無、第２の層内配線２２の断線は第２のプロービング用パッド３３の間における導通の有無、第３の層内配線２３の断線は第３のプロービング用パッド３４の間における導通の有無により評価を行う。また、第１の層内配線２１と第２の層内配線２２との短絡は第１のプロービング用パッド３２と第２のプロービング用パッド３３との間における導通の有無、第２の層内配線２２と第３の層内配線２３との短絡は第２のプロービング用パッド３３と第３のプロービング用パッド３４との間における導通の有無により評価を行う。
【０１２６】
本実施形態の半導体装置及びその検査方法により、パッド及びその周辺の構造並びにワイヤボンドの条件について数多くの評価を簡便にすることができ、第１のボンディング用パッド３８と第２のボンディング用パッド３９との間隔並びに第１のボンディング用パッド３８及び第２のボンディング用パッド３９の周辺部分における機械的強度の評価を容易に行うことが可能である。
【０１２７】
また、第１の層内配線２１は基板から絶縁されているため、基板にトランジスタ等の素子が形成されている場合に、トランジスタに発生した不良と切り離して第１のボンディング用パッド３８及び第２のボンディング用パッド３９の間の下方に形成された絶縁膜積層体８及び第１の層内配線２１に生じたダメージを評価することが可能である。
【０１２８】
本変形例において、第１の層内配線２１から第３の層内配線２３を第２の絶縁膜２の内部に形成したが、それ以外の絶縁膜の内部に設けてもよい。
【０１２９】
また、本変形例においては３本の検査用配線を設けたが、検査用配線は２本以上あれば機械的衝撃によって発生する配線内の断線及び配線間の短絡の両方を同様に評価できる。
【０１３０】
（第５の実施形態）
以下に、本発明の第５の実施形態に係る半導体装置及びその検査方法について図１１を用いて詳細に説明する。なお、図１１において、図１に示す構成要素と同一の構成要素には同一の符号を付すことにより説明を省略する。以下に、本変形例の半導体装置について、第１の実施形態の半導体装置と異なる点を説明する。
【０１３１】
図１１は、本発明の第５の実施形態に係る半導体装置の平面構成を示す。
【０１３２】
図１１に示すように本実施形態の半導体装置は、第１の実施形態の半導体装置と異なり、１対の第１のプロービング用パッド３２のそれぞれにプロービング専用パッド７１が配線８１を介在させて電気的に接続されている。
【０１３３】
本実施形態の半導体装置によれば、プロービング用パッド３２に加えられた機械的衝撃によって半導体装置に生じるダメージについても正確に評価することが可能となる。プロービング用パッド３２にワイヤボンディングを行った場合には、ワイヤボンディングの際の機械的衝撃によりプロービング用パッド３２に破損を生じる恐れがある。このような破損が生じた場合には、プローブにより検査を行う際に測定誤差等が生じる。本実施形態の半導体装置は、プロービング用パッド３２とは別にプロービング専用パッド７１が設けられているため、このような場合にも測定誤差を生じない。
【０１３４】
また本実施形態の半導体装置は、第１の実施形態の半導体装置にプロービング専用パッド７１を設けた構成としたが、これに限らず本発明に係る他の実施形態又は変形例の半導体装置に同様のプロービング専用パッドを設けることもできる。
【０１３５】
本発明の第１の実施形態から第５の実施形態及びその各変形例において絶縁膜積層体８を６層の絶縁膜から構成したが、これに限られるものではない。
【０１３６】
また、第１の実施形態から第５の実施形態及びその各変形例においてボンディング用パッド３１、第１のボンディング用パッド３８及び第２のボンディング用パッド３９、第１のプロービング用パッド３２から第３のプロービング用パッド３４、プロービング用パッド３５及びプロービング用パッド３６並びに接続部５１及び接続部５４をアルミを用いて形成したが、金、銅、白金又はこれらを主成分とした導電性材料を用いてもよい。
【０１３７】
また、第１の実施形態から第５の実施形態及びその各変形例において第２の絶縁膜２から第５の絶縁膜５をポリアリルエーテルにより形成したが、これらは評価を行いたい絶縁膜により形成すればよく、ＳｉＯＦ、ＳｉＯＣ、プラズマ重合ＢＣＢ、テトラエチルオルソシリケート（ＴＥＯＳ）、メチルシルセスキオキサン、水素シルセスキオキサン（ＨＳＱ）若しくはフッ素系樹脂又はこれらに空孔を導入したもの等により形成すればよい。
【０１３８】
また、第１の実施形態から第５の実施形態及びその各変形例において第１の層内配線２１から第４の層内配線２４並びに第１の層内部分配線４１及び第２の層内部分配線４２の材料としてＣｕを用いたが、Ｃｕを主成分とした導電性材料又は金、アルミ、白金、銀若しくはこれらを主成分とした導電性材料を用いてもよい。
【０１３９】
また、第１の実施形態から第５の実施形態及びその各変形例においてビア４３及び第１のビア４４から第３のビア４６並びにスタックビア９の材料にＣｕを用いたが、Ｃｕを主成分とした導電性材料又はタングステン、金、アルミ、白金、銀若しくはこれらを主成分とした導電性材料を用いてもよい。
【産業上の利用可能性】
【０１４０】
本発明に係る半導体装置及びその検査方法によれば、実装時の機械的衝撃によって半導体装置の配線又はビア等の接続部に生じた断線又は短絡等の不良を、非破壊的な方法により簡便に検査することができるため、特に機械的強度の低い低誘電率の層間絶縁膜を有する半導体装置のボンディング時の信頼性を検査するための半導体装置及びその検査方法等に有用である。
【図面の簡単な説明】
【０１４１】
【図１】（ａ）及び（ｂ）は本発明の第１の実施形態に係る半導体装置を示し、（ａ）は平面図であり、（ｂ）は（ａ）のＩｂ−Ｉｂ線における断面図である。
【図２】（ａ）から（ｃ）は本発明の第１の実施形態の第１変形例に係る半導体装置を示し、（ａ）は平面図であり、（ｂ）は（ａ）のIIｂ−IIｂ線における断面図であり、（ｃ）は（ａ）のIIｃ−IIｃ線における断面図である。
【図３】（ａ）から（ｃ）は本発明の第１の実施形態の第２変形例に係る半導体装置を示し、（ａ）は平面図であり、（ｂ）は（ａ）のIIIｂ−IIIｂ線における断面図であり、（ｃ）は（ａ）のIIIｃ−IIIｃ線における断面図である。
【図４】（ａ）から（ｃ）は本発明の第２の実施形態に係る半導体装置を示し、（ａ）は平面図であり、（ｂ）は（ａ）のIVｂ−IVｂ線における断面図であり、（ｃ）は（ａ）のIVｃ−IVｃ線における断面図である。
【図５】（ａ）から（ｃ）は本発明の第２の実施形態の一変形例に係る半導体装置を示し、（ａ）は平面図であり、（ｂ）は（ａ）のＶｂ−Ｖｂ線における断面図であり、（ｃ）は（ａ）のＶｃ−Ｖｃ線における断面図である。
【図６】（ａ）から（ｃ）は本発明の第３の実施形態に係る半導体装置を示し、（ａ）は平面図であり、（ｂ）は（ａ）のVIｂ−VIｂ線における断面図であり、（ｃ）は（ａ）のVIｃ−VIｃ線における断面図である。
【図７】（ａ）から（ｃ）は本発明の第３の実施形態の一変形例に係る半導体装置を示し、（ａ）は平面図であり、（ｂ）は（ａ）のVIIｂ−VIIｂ線における断面図であり、（ｃ）は（ａ）のVIIｃ−VIIｃ線における断面図である。
【図８】（ａ）及び（ｂ）は本発明の第４の実施形態に係る半導体装置を示し、（ａ）は平面図であり、（ｂ）は（ａ）のVIIIｂ−VIIIｂ線における断面図である。
【図９】（ａ）及び（ｂ）は本発明の第４の実施形態の第１変形例に係る半導体装置を示し、（ａ）は平面図であり、（ｂ）は（ａ）のIXｂ−IXｂ線における断面図である。
【図１０】（ａ）及び（ｂ）は本発明の第４の実施形態の第２変形例に係る半導体装置を示し、（ａ）は平面図であり、（ｂ）は（ａ）のＸｂ−Ｘｂ線における断面図である。
【図１１】は、本発明の第５の実施形態に係る半導体装置を示す平面図である。
【図１２】従来発明に係る半導体装置を示す図である。
【符号の説明】
【０１４２】
１  第１の絶縁膜
２  第２の絶縁膜
３  第３の絶縁膜
４  第４の絶縁膜
５  第５の絶縁膜
６  第６の絶縁膜
８  絶縁膜積層体
９  スタックビア
１１  第１のバリア層
１２  第２のバリア層
１３  第３のバリア層
１４  第４のバリア層
１５  第５のバリア層
１９  第７の絶縁膜
２１  第１の層内配線
２２  第２の層内配線
２３  第３の層内配線
２４  第４の層内配線
３１  ボンディング用パッド
３２  第１のプロービング用パッド
３３  第２のプロービング用パッド
３４  第３のプロービング用パッド
３５  プロービング用パッド
３６  プロービング用パッド
３８  第１のボンディング用パッド
３９  第２のボンディング用パッド
４０  第８の絶縁膜
４１  第１の層内部分配線
４２  第２の層内部分配線
４３  ビア
４４  第１のビア
４５  第２のビア
４６  第３のビア
４７  第１のビアチェーン
４８  第２のビアチェーン
４９  スタックビア
５１  接続部
５４  接続部
７１  プロービング専用パッド
８１  接続配線
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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