(57)【要約】      （修正有）【課題】配線層とビア層との剥離箇所を簡単に特定できる技術を提供する。【解決手段】第１層配線層のパターンの導体部は、所定の方向Ｘに沿って、複数本、点線状に設けられた導体部と、前記方向Ｘに交差する所定の方向Ｙに沿って、複数本、点線状に設けられた導体部とを具備し、第２層配線層のパターンの導体部は、所定の方向Ｘに沿って、複数本、点線状に設けられた導体部と、前記方向Ｘに交差する所定の方向Ｙに沿って、複数本、点線状に設けられた導体部とを具備し、前記方向Ｘ（方向Ｙ）に沿って設けられた第１層配線層と第２層配線層とは、平面視において、互いに、食い違うように、かつ、全体で、一つの連続した線が描かれるように設けられてなり、第１層配線層と第２層配線層とは、両方向ともに平面視において共通する或る位置において、電気的に接続し一つのラインに沿った一つの導通ラインが構成されている。【選択図】図１
2012256775.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
下層配線層Ｌと、上層配線層Ｈと、前記下層配線層Ｌと前記上層配線層Ｈとの間に設けられたビア層Ｉと、前記下層配線層Ｌに設けられたパターンｌの導体部と、前記上層配線層Ｈに設けられたパターンｈの導体部と、前記ビア層Ｉに設けられたパターンｉの導体部とを具備するＴＥＧ構造であって、
前記下層配線層Ｌのパターンｌの導体部は、
所定の方向Ｘに沿って、複数本、点線状に設けられた導体部と、
前記方向Ｘに交差する所定の方向Ｙに沿って、複数本、点線状に設けられた導体部
とを具備し、
前記上層配線層Ｈのパターンｈの導体部は、
所定の方向Ｘに沿って、複数本、点線状に設けられた導体部と、
前記方向Ｘに交差する所定の方向Ｙに沿って、複数本、点線状に設けられた導体部
とを具備し、
前記方向Ｘに沿って設けられた前記下層配線層Ｌのパターンｌにおける点線状の或る１本の導体部と、前記方向Ｘに沿って設けられた前記上層配線層Ｈのパターンｈにおける点線状の或る１本の導体部とは、平面視において、互いに、食い違うように、かつ、全体で、一つの連続した線が描かれるように設けられてなり、
前記方向Ｙに沿って設けられた前記下層配線層Ｌのパターンｌにおける点線状の或る１本の導体部と、前記方向Ｙに沿って設けられた前記上層配線層Ｈのパターンｈにおける点線状の或る１本の導体部とは、平面視において、互いに、食い違うように、かつ、全体で、一つの連続した線が描かれるように設けられてなり、
前記パターンｉの導体部は、
平面視において共通する或る位置において、前記下層配線層Ｌのパターンｌの点線状の導体部と前記上層配線層Ｈのパターンｈの点線状の導体部との間を電気的に接続するものであり、
前記方向Ｘに沿って設けられた前記下層配線層Ｌの配線パターンｌの点線状の１本の導体部と、前記方向Ｘに沿って設けられた前記上層配線層Ｈの配線パターンｈの点線状の１本の導体部と、これ等の導体部を電気的に接続するパターンｉの導体部とによって、前記方向Ｘの一つのラインに沿った一つの導通ラインが構成され、
前記方向Ｙに沿って設けられた前記下層配線層Ｌの配線パターンｌの点線状の１本の導体部と、前記方向Ｙに沿って設けられた前記上層配線層Ｈの配線パターンｈの点線状の１本の導体部と、これ等の導体部を電気的に接続するパターンｉの導体部とによって、前記方向Ｙの一つのラインに沿った一つの導通ラインが構成されてなる
ことを特徴とするＴＥＧ構造。
【請求項２】
前記下層配線層Ｌのパターンｌの導体部と、前記上層配線層Ｈのパターンｈの導体部と、前記ビア層Ｉのパターンｉの導体部とによって、網状の導通ラインが構成されてなる
ことを特徴とする請求項１のＴＥＧ構造。
【請求項３】
前記方向Ｘに沿って点線状に設けられた或る１本の導体部と、この１本の導体部に隣接する前記方向Ｘに沿って点線状に設けられた１本の導体部とが、その端部において、電気的に接続される導体部を更に具備してなり、
この端部において電気的に接続される導体部と、前記下層配線層Ｌのパターンｌの前記方向Ｘに沿った複数本の導体部と、前記上層配線層Ｈのパターンｈの前記方向Ｘに沿った複数本の導体部と、前記ビア層Ｉのパターンｉの導体部とによって、前記方向Ｘの複数本のラインが電気的に繋がった一つの導通ラインが構成されてなる
ことを特徴とする請求項１又は請求項２のＴＥＧ構造。
【請求項４】
前記方向Ｙに沿って点線状に設けられた或る１本の導体部と、この１本の導体部に隣接する前記方向Ｙに沿って点線状に設けられた１本の導体部とが、その端部において、電気的に接続される導体部を更に具備してなり、
この端部において電気的に接続される導体部と、前記下層配線層Ｌのパターンｌの前記方向Ｙに沿った複数本の導体部と、前記上層配線層Ｈのパターンｈの前記方向Ｙに沿った複数本の導体部と、前記ビア層Ｉのパターンｉの導体部とによって、前記方向Ｙの複数本のラインが電気的に繋がった一つの導通ラインが構成されてなる
ことを特徴とする請求項１〜請求項３いずれかのＴＥＧ構造。
【請求項５】
請求項１〜請求項４いずれかのＴＥＧ構造を用いることによって層間剥離箇所を探索する方法であって、
導通ラインに電流を流す通電工程と、
サーモグラフにより発熱していない箇所を探索する探索工程
とを具備することを特徴とする層間剥離箇所探索方法。
【請求項６】
請求項１〜請求項４いずれかのＴＥＧ構造を用いることによって層間剥離箇所を探索する方法であって、
方向Ｘの導通ラインに電流を流す通電工程と、
方向Ｙの導通ラインに電流を流す通電工程と、
前記通電工程において、電流が流れない導通ラインを検出する検出工程
とを具備することを特徴とする層間剥離箇所探索方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば配線検査技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
多層配線構造、特にＬＳＩ等の配線構造は、例えば上層配線層の配線と下層配線層の配線とがビア層に設けられた導通路を介して繋がった構造である。このような配線構造において、配線層とビア層との間の剥離は断線を引き起こすことになる。ところで、今日、ＬＳＩの動作速度向上の観点から、ビア層（絶縁層）の低誘電率化が必須となっている。この観点から、ビア層の構成材料としてLow-k材料（比誘電率は３以下）の採用が避けられない。このLow-ｋ材料は、一般的には、ポーラス構造の材料である。そして、ビア層はポーラス構造のものであるが故に、ビア層と配線層（ビア層の隣接層）との密着力（接着力）は弱い。すなわち、動作速度向上の観点からビア層の低誘電率化が図られるにつれて、ビア層と配線層とは剥離が起き易くなる。その結果、断線が起き易くなる。この断線は致命的な欠陥である。断線は、例えば製造工程における様々な要件によって、或いは製品が置かれた環境下で加わったストレスによって起きる。断線を防止する為、断線の解析が行われている。そして、前記解析を基にした対策が考えられている。さて、ＬＳＩにおいては、配線層間の導通路（ビア）と配線との接続箇所は数百万にも至ることが多い。従って、ＬＳＩの不良解析の過程では、先ずは、前記数百万もある接続箇所の何所で断線（剥離）が起きているのかを特定する必要が有る。しかしながら、この特定作業は非常に困難である。労力や費用が嵩む。尚、この問題はＬＳＩに限られない。例えば、微細配線化したＰＣＢ(printed circuit board)等でも似たような多層配線構造を有している。従って、この場合でも、前記と同様な問題が有る。そして、断線箇所の特定は、やはり、困難である。
【０００３】
ところで、層間絶縁層（ビア層）と配線層との間の剥離を評価する為、次のような技術が提案されている。
【０００４】
例えば、複数の層間絶縁膜を積層した構造を含む半導体チップにおいて、前記複数の層間絶縁膜に形成された２つの端部を備えた素子部と、前記複数の層間絶縁膜に設けられた素子部の２つの端部を互いに電気的に接続するビア配線とによって構成された構造体を含み、前記構造体は半導体チップの内部回路とは独立に設けられていることを特徴とする半導体チップが提案（特開２００５−１０９３９３号公報）されている。素子部は、例えば抵抗素子である。そして、前記構造体は前記複数の層間絶縁膜間の剥離を評価する剥離評価部材として作用する。前記剥離評価部材は前記半導体チップの応力の掛かり易い領域、例えば四角形形状の半導体チップの場合、前記剥離評価部材は前記四角形形状のコーナーに隣接した領域に配置される。更に、前記素子部の中、最上層の層間絶縁膜上に配置される素子部の２つの端部は、各々、独立して設けられた外部から接触可能なパッドに電気的に接続される。パッドを介して、電流又は電圧が与えられることにより、素子部を構成する抵抗素子の抵抗値を検出することによって、層間絶縁膜の評価が行われる。
【０００５】
又、半導体基板上に３層以上の層間絶縁膜を有する多層配線構造の半導体装置であって、層間絶縁膜には層間絶縁膜の剥離検出を行う為の配線パターンが形成されており、前記配線パターンは、各層間絶縁膜それぞれの内に１本ずつ形成された配線と最下層以外の層間絶縁膜それぞれの内に１つ以上形成されたビアとが全て接続されたビアチェーンを形成し、前記ビアチェーンの各配線は、最上層の層間絶縁膜上に形成された複数の電極パッドにそれぞれ接続されている半導体装置が提案（特開２００７−５６６２号公報）されている。この半導体装置は、前記ビアチェーンを複数本備え、前記ビアチェーンそれぞれの最下層もしくは最上層の配線同士が接続されている。前記ビアチェーンの各ビアは、当該半導体装置の少なくとも一つの隅部に形成されている。前記ビアチェーンの最上層以外の各配線は、それぞれが接続する電極パッドの直下位置あるいは直下位置の近傍から最上層へ引き上げられている。前記ビアチェーンの最下層以外の各配線は、一つ下層の配線とはビアによる接続部および該接続部近傍以外では半導体基板面の垂直方向からみて重ならない。これによれば、ビアチェーンの各配線を全て異なる電極パッドへ接続するので、断線不良が発生した場所を電気的に検出し、剥離した層間絶縁膜の層を特定することができる。すなわち、層間絶縁膜の剥離が発生すると、ビアチェーンの剥離が発生した層の部分（配線とビアの接合部）で断線不良が発生する。従って、ビアチェーンの各配線が接続された電極パッド間の抵抗値が各々測定されることで、ビアチェーンに発生した断線不良が高感度で検出され、層間絶縁膜の剥離の発生した層が特定される。
【０００６】
又、シリコン基板上に積層された複数の絶縁膜を有する多層配線構造の半導体素子であって、半導体素子の各辺の外周端に沿って、絶縁膜の剥離を防止するためのシールリングが内外に複数本形成され、各シールリングはそれぞれ、複数の絶縁膜に形成されたリング状の配線パターンと、絶縁膜間において膜厚方向で隣り合う配線パターン間を接続するビアとで構成され、少なくともいずれかの絶縁膜における内外複数のシールリングの配線パターンに、半導体素子の外周端に向かって延びる検出用配線が形成され、同一絶縁膜に形成された異なるシールリングの検出用配線が対をなすように対向して配設され、最上層の絶縁膜の各シールリングがそれぞれ電極パッドに接続されていることを特徴とする半導体素子が提案（特開２００８−１６５７３号公報）されている。検出用配線は、例えば複数の絶縁膜に形成された内外複数のシールリングの各配線パターンに形成されている。同一絶縁膜において、一対の検出用配線が複数組み設けられ、一対の検出用配線の先端部から半導体素子の辺の外周端までの距離が、各組み毎に異なっている。検出用配線はシールリングの配線パターンに対して絶縁膜の平面内で直角に配設され、互いに対をなす検出用配線のうち、一方の検出用配線は、その先端部に、相対する他方の検出用配線に向かって屈曲する一方の屈曲配線部を有し、他方の検出用配線は、その先端部に、相対する一方の検出用配線に向かって屈曲する他方の屈曲配線部を有する。シールリングの配線パターンは周方向において複数の分割配線パターンに分割され、検出用配線が各分割配線パターンに形成され、最上段の絶縁膜の各分割配線パターンがそれぞれ電極パッドに接続されている。これによれば、半導体装置の組立の際に絶縁膜に加わる機械的或いは熱的なストレスにより生じる微小なクラックや剥離の有無を電気的に検出することが可能になる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００５−１０９３９３号公報
【特許文献２】特開２００７−５６６２号公報
【特許文献３】特開２００８−１６５７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
前記提案の技術は、平面的に何所で剥離が起きているかの特定が出来たり、不良（断線）が発生したことが検出できる点で、一定の効果を奏している。
【０００９】
しかしながら、どの程度の広さで剥離が起きているのかと言った剥離の全容を特定することは出来ない。そして、実際の配線構造から大きく影響を受ける剥離の分布を観測することが出来ない。
【００１０】
因みに、従来の断線不良解析では、超音波や赤外線による顕微鏡観察を経て断線箇所を特定した後、断面のＳＥＭ観察を行なっている。従って、断線箇所の特定には多くの計測機器と労力が必要であった。
【００１１】
従って、本発明が解決しようとする課題は、配線層とビア層との剥離（断線）箇所を簡単に特定できる技術を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
前記の課題は、
下層配線層Ｌと、上層配線層Ｈと、前記下層配線層Ｌと前記上層配線層Ｈとの間に設けられたビア層Ｉと、前記下層配線層Ｌに設けられたパターンｌの導体部と、前記上層配線層Ｈに設けられたパターンｈの導体部と、前記ビア層Ｉに設けられたパターンｉの導体部とを具備するＴＥＧ構造であって、
前記下層配線層Ｌのパターンｌの導体部は、
所定の方向Ｘに沿って、複数本、点線状に設けられた導体部と、
前記方向Ｘに交差する所定の方向Ｙに沿って、複数本、点線状に設けられた導体部
とを具備し、
前記上層配線層Ｈのパターンｈの導体部は、
所定の方向Ｘに沿って、複数本、点線状に設けられた導体部と、
前記方向Ｘに交差する所定の方向Ｙに沿って、複数本、点線状に設けられた導体部
とを具備し、
前記方向Ｘに沿って設けられた前記下層配線層Ｌのパターンｌにおける点線状の或る１本の導体部と、前記方向Ｘに沿って設けられた前記上層配線層Ｈのパターンｈにおける点線状の或る１本の導体部とは、平面視において、互いに、食い違うように、かつ、全体で、一つの連続した線が描かれるように設けられてなり、
前記方向Ｙに沿って設けられた前記下層配線層Ｌのパターンｌにおける点線状の或る１本の導体部と、前記方向Ｙに沿って設けられた前記上層配線層Ｈのパターンｈにおける点線状の或る１本の導体部とは、平面視において、互いに、食い違うように、かつ、全体で、一つの連続した線が描かれるように設けられてなり、
前記パターンｉの導体部は、
平面視において共通する或る位置において、前記下層配線層Ｌのパターンｌの点線状の導体部と前記上層配線層Ｈのパターンｈの点線状の導体部との間を電気的に接続するものであり、
前記方向Ｘに沿って設けられた前記下層配線層Ｌの配線パターンｌの点線状の１本の導体部と、前記方向Ｘに沿って設けられた前記上層配線層Ｈの配線パターンｈの点線状の１本の導体部と、これ等の導体部を電気的に接続するパターンｉの導体部とによって、前記方向Ｘの一つのラインに沿った一つの導通ラインが構成され、
前記方向Ｙに沿って設けられた前記下層配線層Ｌの配線パターンｌの点線状の１本の導体部と、前記方向Ｙに沿って設けられた前記上層配線層Ｈの配線パターンｈの点線状の１本の導体部と、これ等の導体部を電気的に接続するパターンｉの導体部とによって、前記方向Ｙの一つのラインに沿った一つの導通ラインが構成されてなる
ことを特徴とするＴＥＧ構造によって解決される。
【００１３】
前記ＴＥＧ構造であって、前記下層配線層Ｌのパターンｌの導体部と、前記上層配線層Ｈのパターンｈの導体部と、前記ビア層Ｉのパターンｉの導体部とによって、網状の導通ラインが構成されてなることを特徴とするＴＥＧ構造によって解決される。
【００１４】
前記ＴＥＧ構造であって、好ましくは、前記方向Ｘに沿って点線状に設けられた或る１本の導体部と、この１本の導体部に隣接する前記方向Ｘに沿って点線状に設けられた１本の導体部とが、その端部において、電気的に接続される導体部を更に具備してなり、この端部において電気的に接続される導体部と、前記下層配線層Ｌのパターンｌの前記方向Ｘに沿った複数本の導体部と、前記上層配線層Ｈのパターンｈの前記方向Ｘに沿った複数本の導体部と、前記ビア層Ｉのパターンｉの導体部とによって、前記方向Ｘの複数本のラインが電気的に繋がった一つの導通ラインが構成されてなることを特徴とするＴＥＧ構造によって解決される。
【００１５】
前記ＴＥＧ構造であって、好ましくは、前記方向Ｙに沿って点線状に設けられた或る１本の導体部と、この１本の導体部に隣接する前記方向Ｙに沿って点線状に設けられた１本の導体部とが、その端部において、電気的に接続される導体部を更に具備してなり、この端部において電気的に接続される導体部と、前記下層配線層Ｌのパターンｌの前記方向Ｙに沿った複数本の導体部と、前記上層配線層Ｈのパターンｈの前記方向Ｙに沿った複数本の導体部と、前記ビア層Ｉのパターンｉの導体部とによって、前記方向Ｙの複数本のラインが電気的に繋がった一つの導通ラインが構成されてなることを特徴とするＴＥＧ構造によって解決される。
【００１６】
前記の課題は、
前記ＴＥＧ構造を用いることによって層間剥離箇所を探索する方法であって、
導通ラインに電流を流す通電工程と、
サーモグラフにより発熱していない箇所を探索する探索工程
とを具備することを特徴とする層間剥離箇所探索方法によって解決される。
【００１７】
前記の課題は、
前記ＴＥＧ構造を用いることによって層間剥離箇所を探索する方法であって、
方向Ｘの導通ラインに電流を流す通電工程と、
方向Ｙの導通ラインに電流を流す通電工程と、
前記通電工程において、電流が流れない導通ラインを検出する検出工程
とを具備することを特徴とする層間剥離箇所探索方法によって解決される。
【発明の効果】
【００１８】
配線層とビア層との剥離個所、例えば断線箇所を簡単に特定できる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明になるＴＥＧ構造の基本を示す概略平面図
【図２】図１のＡ部（図１における実線で囲んだ個所）拡大図
【図３】図２のａ−ａ’線断面図
【図４】４層配線の場合の図３相当の断面図
【図５】導通ラインがｘ軸方向に沿って７本、ｙ軸方向に沿って８本の場合のＴＥＧ構造の概略平面図（断線個所が１個所）
【図６】導通ラインがｘ軸方向に沿って７本、ｙ軸方向に沿って８本の場合のＴＥＧ構造の概略平面図（断線個所が２個所）
【図７】実施例１の試料断面図
【図８】計測フローチャート
【発明を実施するための形態】
【００２０】
第１の本発明はＴＥＧ構造である。本ＴＥＧ構造は、下層配線層Ｌを具備する。又、上層配線層Ｈを具備する。又、前記下層配線層Ｌと前記上層配線層Ｈとの間に設けられたビア層Ｉを具備する。前記下層配線層Ｌはパターンｌの導体部を具備する。前記上層配線層Ｈはパターンｈの導体部を具備する。前記ビア層Ｉはパターンｉの導体部を具備する。前記下層配線層Ｌのパターンｌの導体部は、所定の方向Ｘに沿って、複数本の導体部を具備する。かつ、所定の方向Ｙに沿って、複数本の導体部を具備する。前記上層配線層Ｈのパターンｈの導体部も、所定の方向Ｘに沿って、複数本の導体部を具備する。かつ、所定の方向Ｙに沿って、複数本の導体部を具備する。前記方向Ｘと前記方向Ｙとは交差する。前記方向Ｘと前記方向Ｙとは、直交する場合と、斜交する場合とが有る。どちらの場合でも良い。好ましくは直交である。前記１本１本（各々）の導体部は、点線状のものである。前記方向Ｘに沿って設けられた前記下層配線層Ｌのパターンｌにおける点線状の或る１本の導体部と、前記方向Ｘに沿って設けられた前記上層配線層Ｈのパターンｈにおける点線状の或る１本の導体部とは、平面視において、互いに、食い違うように、かつ、全体で、一つの連続した線が描かれるように設けられたものである。前記方向Ｙに沿って設けられた前記下層配線層Ｌのパターンｌにおける点線状の或る１本の導体部と、前記方向Ｙに沿って設けられた前記上層配線層Ｈのパターンｈにおける点線状の或る１本の導体部とは、平面視において、互いに、食い違うように、かつ、全体で、一つの連続した線が描かれるように設けられたものである。前記パターンｉの導体部は、平面視において共通する或る位置において、前記下層配線層Ｌのパターンｌの点線状の導体部と前記上層配線層Ｈのパターンｈの点線状の導体部との間を電気的に接続するものである。前記方向Ｘに沿って設けられた前記下層配線層Ｌの配線パターンｌの点線状の１本の導体部と、前記方向Ｘに沿って設けられた前記上層配線層Ｈの配線パターンｈの点線状の１本の導体部と、これ等の導体部を電気的に接続するパターンｉの導体部とによって、前記方向Ｘの一つのラインに沿った一つの導通ラインが構成される。前記方向Ｙに沿って設けられた前記下層配線層Ｌの配線パターンｌの点線状の１本の導体部と、前記方向Ｙに沿って設けられた前記上層配線層Ｈの配線パターンｈの点線状の１本の導体部と、これ等の導体部を電気的に接続するパターンｉの導体部とによって、前記方向Ｙの一つのラインに沿った一つの導通ラインが構成される。例えば、前記下層配線層Ｌのパターンｌの導体部と、前記上層配線層Ｈのパターンｈの導体部と、前記ビア層Ｉのパターンｉの導体部とによって、網状の導通ラインが構成される。すなわち、経糸と緯糸とが用いられて織られた織物の如きの網状の導通ラインが構成される。
【００２１】
本ＴＥＧ構造は、好ましくは、前記方向Ｘに沿って点線状に設けられた或る１本の導体部と、この１本の導体部に隣接する前記方向Ｘに沿って点線状に設けられた１本の導体部とが、その端部において、電気的に接続される導体部を更に具備する。そして、この端部において電気的に接続される導体部と、前記下層配線層Ｌのパターンｌの前記方向Ｘに沿った複数本の導体部と、前記上層配線層Ｈのパターンｈの前記方向Ｘに沿った複数本の導体部と、前記ビア層Ｉのパターンｉの導体部とによって、前記方向Ｘの複数本のラインが電気的に繋がった一つの導通ラインが構成される。
【００２２】
本ＴＥＧ構造は、好ましくは、前記方向Ｙに沿って点線状に設けられた或る１本の導体部と、この１本の導体部に隣接する前記方向Ｙに沿って点線状に設けられた１本の導体部とが、その端部において、電気的に接続される導体部を更に具備する。そして、この端部において電気的に接続される導体部と、前記下層配線層Ｌのパターンｌの前記方向Ｙに沿った複数本の導体部と、前記上層配線層Ｈのパターンｈの前記方向Ｙに沿った複数本の導体部と、前記ビア層Ｉのパターンｉの導体部とによって、前記方向Ｙの複数本のラインが電気的に繋がった一つの導通ラインが構成される。
【００２３】
本ＴＥＧ構造は次のように言うことも出来る。（１）本ＴＥＧ構造は、基板とこの基板上に設けられた上下の配線層と、この上下の配線層との間に設けられたビア層を具備する。（２）上下の配線層に設けた配線との間のビア層に所定間隔で設けられたジグザグ状の導通回路がチップ横断的に形成されている。（３）前記導通回路は、ジグザグの上下位置をずらして、相互に交差して、組み合わされて形成されている。（４）各々の配線は、配線の終端部で、相互に、恰も、１本の配線が形成される如く接続され、終端部からパッドに引出されるようにしていても良く、相互に、全く、接続されておらず、独立していても良い。（５）更に、配線の終端に設けられたパッド部から外部の測定装置に接続できるよう構成されている。前記ＴＥＧ構造の任意の導通回路を１本選択し、その電気的特性を測定装置で計測する。そして、次々に、順次、計測する。このようにすることで、配線層がチップの何所からどのような剥離やクラックによる断線破壊が進行するのかを特定できる。前記１本１本の配線の間隔は、均一でも、そうでなくても良い。つまり、部分的に狭いものが有っても良い。部分的に狭くしておけば、その領域では検出感度が高まる。基板は、シリコン生地に回路を設けた場合だけでなく、ハンダボールでインターポーザとの導通回路を構成して、回路網として一体としても良い。上層下層を走る配線を接続する導通路（ビア）の形状は、円柱や角柱形状が一般的であるが、これに限られるものでは無い。形状は問わない。材料の違いも問わない。上下の配線層とビアを介する導通路の層数は、一層でも、複数層でも良い。一般的には、ビアないしはビアと配線部分の接続部が破壊され易いので、他の導通回路部分、例えば上下の配線層における配線幅は問わない。ビアの数を制約しない様に決めれば足りる。
【００２４】
第２の本発明は層間剥離箇所探索方法である。この方法は上記ＴＥＧ構造を用いる方法である。本方法は導通ラインに電流を流す通電工程を有する。サーモグラフにより発熱していない箇所を探索する探索工程を有する。
【００２５】
第３の本発明は層間剥離箇所探索方法である。この方法は上記ＴＥＧ構造を用いる方法である。本方法は方向Ｘの導通ラインに電流を流す通電工程を有する。方向Ｙの導通ラインに電流を流す通電工程を有する。前記通電工程において、電流が流れない導通ラインを検出する検出工程を有する。
【００２６】
これによって断線箇所を探索（検出）できる。断線のモードは、上下層間の剥離、強度の低い絶縁層内の破壊などの諸原因がある。上下層の剥離では、水分の侵入などによりリークが発生したりすることもあり、導通配線の抵抗値が不安定になる傾向がある。絶縁層内部のビア破壊では、或る領域で全て高い抵抗値となる傾向が有る。測定値の傾向を見るだけでも、当業者ならば、破壊モードの大凡の判断が出来る。
【００２７】
図１〜図３は本発明になるＴＥＧ構造の基本を示す図である。
【００２８】
図１の実線で示される通り、上層配線層（第２層）に、第１本目、第２本目、第３本目、……、第ｍ本目の点線状導体部（第２層配線：上層配線）が、ｘ−ｙ座標系のｘ軸方向に沿って、設けられている。かつ、第１本目、第２本目、第３本目、……、第ｎ本目の点線状導体部（第２層配線：上層配線）が、ｘ−ｙ座標系のｙ軸方向に沿って、設けられている。
【００２９】
図１の点線で示される通り、下層配線層（第１層）に、第１本目、第２本目、第３本目、……、第ｍ本目の点線状導体部（第１層配線：下層配線）が、ｘ−ｙ座標系のｘ軸方向に沿って、設けられている。かつ、第１本目、第２本目、第３本目、……、第ｎ本目の点線状導体部（第１層配線：下層配線）が、ｘ−ｙ座標系のｙ軸方向に沿って、設けられている。
【００３０】
図１の●印位置は、第１層配線の導体部の端部と第２層配線の導体部の端部とが上下（平面視）で重なっている位置である。この●印位置において、第１層と第２層との間のビア層にビア（導通路）が、図１の紙面に垂直方向に設けられているので、上下の配線（導体部）の間で導通がなされている。
【００３１】
すなわち、ｘ軸方向に沿って設けられた実線で示される第２層配線の第ｋ（ｋ＝1〜ｍ）本目の点線状導体部と、ｘ軸方向に沿って設けられた点線で示される第１層配線の第ｋ（ｋ＝1〜ｍ）本目の点線状導体部とは、上下（平面視）において、同一の線上に位置しているものの、導体部は、互いに、食い違い状のものとなっている。そして、各々の導体部の端部（●印で示される位置）が、図１の紙面に垂直方向に伸びたビア（導通路）によって、連結されているので、図３に示される如く、ジグザグ状（九十九折状：オン・オフが繰り返して行われる如きの矩形波状）となって電気的に繋がったものとなり、ｘ軸方向に沿って、一つの導通ラインが構成されている。すなわち、平面視で一直線状（但し、上下方向においてくねくね折れ曲がっている）の導通ラインが、ｘ軸方向に沿って、合計、ｍ本、設けられているかの如くになっている。
【００３２】
又、ｙ軸方向に沿って設けられた実線で示される第２層配線の第ｋ（ｋ＝1〜ｎ）本目の点線状導体部と、ｙ軸方向に沿って設けられた点線で示される第１層配線の第ｋ（ｋ＝1〜ｍ）本目の点線状導体部とは、上下（平面視）において、同一の線上に位置しているものの、導体部は、互いに、食い違い状のものとなっている。そして、各々の導体部の端部（●印で示される位置）が、図１の紙面に垂直方向に伸びたビア（導通路）によって、連結されているので、図３に示される場合と同様、ジグザグ状（九十九折状：オン・オフが繰り返して行われる如きの矩形波状）となって電気的に繋がったものとなり、ｙ軸方向に沿って、一つの導通ラインが構成されている。そして、平面視で一直線状（但し、上下方向においてくねくね折れ曲がっている。）の導通ラインが、ｙ軸方向に沿って、合計、ｎ本、設けられているかの如くになっている。
【００３３】
又、図１に示される如く、ｙ軸方向に沿った第ｎ本目の導体部位置の右側（外側）位置において、ｘ軸方向に沿った第２層配線における第１本目の導体部の端部とｘ軸方向に沿った第２層配線における第２本目の導体部の端部とが電気的に接続され、ｙ軸方向に沿った第１本目の導体部位置の左側（外側）位置において、ｘ軸方向に沿った第２層配線における第２本目の導体部の端部とｘ軸方向に沿った第２層配線における第３本目の導体部の端部とが電気的に接続され、以下、順に、同様に、電気的に接続されている。従って、ｘ軸方向に沿って設けられた合計ｍ本の導通ラインは全てが一筆書きの如くに電気的に接続されたものとなっており、結局、一つの導通ラインが構成された如きのものとなっている。
【００３４】
又、図１に示される如く、ｘ軸方向に沿った第（ｍ−１）本目の導体部位置と第ｍ本目の導体部位置との間において、ｙ軸方向に沿った第２層配線における第１本目の導体部の端部とｙ軸方向に沿った第２層配線における第２本目の導体部の端部とが電気的に接続され、ｘ軸方向に沿った第１本目の導体部位置と第２本目の導体部位置との間において、ｙ軸方向に沿った第２層配線における第２本目の導体部の端部とｙ軸方向に沿った第２層配線における第３本目の導体部の端部とが電気的に接続され、以下、順に、同様に、電気的に接続されている。従って、ｙ軸方向に沿って設けられた合計ｎ本の導通ラインは全てが一筆書きの如くに電気的に接続されたものとなっており、結局、一つの導通ラインが構成された如きのものとなっている。
【００３５】
尚、図１からも判る通り、ｘ軸方向に沿って設けられた合計ｍ本の導通ラインは、独立して、各々の導通ライン間で電気的導通の計測（抵抗値の測定）が出来るように、かつ、上記合計ｍ本の導通ラインが一つに繋がった導通ライン間で電気的導通の計測（抵抗値の測定）が出来るように、外部測定器の接続部であるパッドに接続できるよう構成されている。又、ｙ軸方向に沿って設けられた合計ｎ本の導通ラインは、独立して、各々の導通ライン間で電気的導通の計測（抵抗値の測定）が出来るように、かつ、上記合計ｎ本の導通ラインが一つに繋がった導通ライン間で電気的導通の計測（抵抗値の測定）が出来るように、外部測定器の接続部であるパッドに接続できるよう構成されている。
【００３６】
さて、上記ｘ軸方向またはｙ軸方向に沿った導通ライン１本１本の抵抗は、途中に断線が無い場合、或る有限の値、例えば数百ｋΩである。しかしながら、何れかの個所で剥離、即ち、断線が生じた場合、該当する配線の抵抗値は無限大になる。そして、剥離（断線）個所は、ピンポイントでは無く、或る一定の領域で生じる。従って、ｘ軸方向に沿った導通ラインにおける抵抗測定、及びｙ軸方向に沿った導通ラインにおける抵抗測定が行われることで、剥離（断線）個所（領域）を検出できる。勿論、ｘ軸方向に沿った導通ライン間の間隔、ｙ軸方向に沿った導通ライン間の間隔を狭くすることによって、剥離（断線）個所（領域）の検出精度は高まる。
【００３７】
上記は二層配線の例で説明された。すなわち、上層配線層−ビア層−下層配線層の例で説明された。しかし、これは、図４に示される如く、三層以上の配線の場合も同様に考えられる。例えば、ビアが接続する配線層数を何層にしてもビアで連結しておけば、結果は同様である。寸法においても、ＬＳＩに用いられる数十ｎｍから数μｍレベルの配線とビア径から、ＰＣＢで用いられる数百μｍから数ｍｍの範囲の配線とビア径までであっても、サイズのレベルに依らず同じ効果が得られることは明白である。
【００３８】
本発明はＴＥＧに関するものであるから、製品性能には何ら寄与しない。しかしながら、構造が簡単で、かつ、寸法や本数を任意に設定できるばかりでなく、既存の技術で、数十ｎｍレベルという微細なビアや配線を形成できる。従って、製品チップの外側や内側に組み込むことが出来る。製品チップの内側にトレーサ、或いは断線を検出するセンサとして組み込み、使用中のモニタとすることも出来る。
【００３９】
検出（計測：探索）方法に関しては、前述のｘ軸方向とｙ軸方向との各々の任意の導通ライン間の導通を測定することになるが、その導通ルートについては、次の様な方法が有効である。抵抗測定の場合では、第１本目から第ｎ本目まで、又は第１本目から第ｍ本目までが、デイジーチェーンの様に全面で恰も１本の配線のように測定できるので、断線が検出された場合には、その測定範囲を１／ｚ（ｚは、例えば１．５〜５の数）、例えば１／２ずつ減じて行き、最終的に断線箇所の特定へと導くことが出来る。単純な抵抗測定以外にも、例えば独立した1本1本の引き出しパッド部から、配線金属の溶断しない程度の電流密度で電流を流して発熱させ、チップ上方から配線およびビアの温度を計測することで、温度の低い断線部と高温になった健全な配線部とを検出・識別して特定することもできる。そして、顕微鏡を用いて行っていた従来の剥離（断線）個所の検出手法に代わって、通電と言った簡単な手法で剥離（断線）個所の検出が可能になった。
【００４０】
図５は、ｘ軸方向に沿って設けられた７本の導通ライン１ｂ−１ｂ’，２ｂ−２ｂ’，３ｂ−３ｂ’，４ｂ−４ｂ’，５ｂ−５ｂ’，６ｂ−６ｂ’，７ｂ−７ｂ’と、ｙ軸方向に沿って設けられた８本の導通ライン１ａ−１ａ’，２ａ−２ａ’，３ａ−３ａ’，４ａ−４ａ’，５ａ−５ａ’，６ａ−６ａ’，７ａ−７ａ’，８ａ−８ａ’とを有する場合の例である。剥離（断線）個所は点線で囲まれる領域である。上層配線層（第２層）と下層配線層（第１層）とを接続するビア層（或いは、ビア層との境界領域）で剥離が起きている為、○で示されたビアには電気的導通が無い。このことは、以下に示す測定の前には知り得ない。その他の●で示したビアは、導通している正常なビアである。このＴＥＧをｙ軸方向の８本の導通ライン１ａ−１ａ’，２ａ−２ａ’，３ａ−３ａ’，４ａ−４ａ’，５ａ−５ａ’，６ａ−６ａ’，７ａ−７ａ’，８ａ−８ａ’で抵抗を測定する。そうすると、剥離により断線が起きているビア（○個所）を有する導通ライン５ａ−５ａ’における抵抗は無限大となり、他の７本の導通ライン１ａ−１ａ’，２ａ−２ａ’，３ａ−３ａ’，４ａ−４ａ’，６ａ−６ａ’，７ａ−７ａ’，８ａ−８ａ’における抵抗は或る有限な抵抗値である。同様に、ｘ軸方向の７本の導通ライン１ｂ−１ｂ’，２ｂ−２ｂ’，３ｂ−３ｂ’，４ｂ−４ｂ’，５ｂ−５ｂ’，６ｂ−６ｂ’，７ｂ−７ｂ’で抵抗を測定する。そうすると、剥離により断線が起きているビア（○個所）を有する導通ライン６ｂ−６ｂ’における抵抗は無限大となり、他の６本の導通ライン１ｂ−１ｂ’，２ｂ−２ｂ’，３ｂ−３ｂ’，４ｂ−４ｂ’，５ｂ−５ｂ’，７ｂ−７ｂ’における抵抗は或る有限な抵抗値である。この結果、導通ライン５ａ−５ａ’と導通ライン６ｂ−６ｂ’とが交差する４個のビア全てか何れかにおいて断線が起きていると瞬時に予想できる。
【００４１】
上記の如く、導通ライン１ａ−１ａ’，２ａ−２ａ’，３ａ−３ａ’，４ａ−４ａ’，６ａ−６ａ’，７ａ−７ａ’，８ａ−８ａ’の１本１本、又、導通ライン１ｂ−１ｂ’，２ｂ−２ｂ’，３ｂ−３ｂ’，４ｂ−４ｂ’，５ｂ−５ｂ’，６ｂ−６ｂ’，７ｂ−７ｂ’の１本１本の導通を調べても良い。しかしながら、この場合、測定回数が多くなる。そこで、少ない測定回数で検出できる方法を説明する。図５においてｙ軸方向に沿った導通ラインでは、１ａ−１ａ’−２ａ’−２ａ−３ａ−３ａ’−４ａ’−４ａ−５ａ−５ａ’−６ａ’−６ａ−７ａ−７ａ’−８ａ’−８ａと直列に連結されている為、１ａと８ａとの間で恰も１本の如きの配線の抵抗を測定することが出来る。この場合でも、断線が無い場合、或る有限の抵抗値を示す。従って、断線の有無を一度の測定で判断できる。本例の場合は、途中に断線が有るから、抵抗値は無限大になる。それで、次に、例えば１ａと４ａとの間で抵抗を測定する。ここでは、抵抗値が有限の値であるから、断線が無いと判断できる。今度は、５ａと８ａとの間で抵抗を測定する。ここでは、抵抗値が無限大の値であるから、断線が有ると判断できる。そこで、次に、５ａと６ａとの間で抵抗を測定する。ここでは、抵抗値が無限大の値であるから、断線が有ると判断できる。又、７ａと８ａとの間で抵抗を測定する。ここでは、抵抗値が有限の値であるから、断線が無いと判断できる。又、５ａと５ａ’との間、及び６ａと６ａ’との間で抵抗を測定する。この結果より、５ａ−５ａ’ラインのみが抵抗値は無限大であることを知るので、ここに断線が有ると判断できる。この判断に至るまでの抵抗測定回数は前記の場合よりも少ない。上記説明はｙ軸方向に沿った導通ラインでの説明であるが、ｘ軸方向に沿った導通ラインの場合も同様である。
【００４２】
上記測定には、プロービングによる機械的な動作によっても、或いは電気的なスイッチングで、順次、計測するようにしても良い。仮に、各配線が短絡されておらず、電気的に独立した配線で形成されている場合には、引き出しパッド間を外部の計測機器で短絡すれば、同じ効果が得られる。ここで言う外部の計測機器には公知のスイッチングマトリクス等が利用できる。
【００４３】
上記は抵抗値の測定により断線個所を検出するものであった。しかしながら、サーモグラフを用いた手法を用いることも出来る。すなわち、先ず、導通ライン１ａ−１ａ’，２ａ−２ａ’，３ａ−３ａ’，４ａ−４ａ’，６ａ−６ａ’，７ａ−７ａ’，８ａ−８ａ’の１本１本、又、導通ライン１ｂ−１ｂ’，２ｂ−２ｂ’，３ｂ−３ｂ’，４ｂ−４ｂ’，５ｂ−５ｂ’，６ｂ−６ｂ’，７ｂ−７ｂ’の１本１本に、各々の導通ラインに溶断が起きない程度の電流密度の電流を流す。溶断しない程度の電流密度とは、Ｃｕ配線である場合には１ＭＡ／ｃｍ２程度、Ａｌ配線の場合では１００Ａ／ｃｍ２程度である。この程度の電流を流すと、断線が無い導通ラインではジュール熱による発熱が有る。断線している導通ラインでは電流が流れないから、発熱は無い。従って、断線個所は冷えたままである。この状態にて、サーモグラフを用いて温度を観測すれば、直ちに、冷温個所（断線個所）を知ることが出来る。図５の例では、導通ライン５ａ−５ａ’と導通ライン６ｂ−６ｂ’との交点個所が断線個所であることを検出できる。
【００４４】
図５は断線個所が一個所の例であった。断線個所が二個所の例が図６に示される。図５と同様に、○は断線しているビア、●は断線していないビアである。点線で囲まれる領域が剥離（断線）個所である。この場合でも、実線で囲まれる領域を検出できる。そして、複数個所において断線（剥離）が有っても、その複数個所を検出できる。
【００４５】
上記は配線層が二層の場合であった。しかしながら、配線層が三層以上の場合でも基本原理は同じである。例えば、最下層と最上層だけに導通ラインを設け、その間の層に導通路（ビア）を設けておけば（図４参照）、上記と同様にして剥離個所を検出できる。勿論、隣接する二層に上記本発明の技術を用いたならば、平面方向における断線個所のみならず、垂直方向、即ち、どの層で断線が起きているかを知ることも出来る。
【００４６】
以下、具体的な実施例を挙げて説明する。尚、以下で説明される実施例に本発明は限定されず、本発明の技術思想の範囲内において実施例は適宜変更され得ることは明らかである。
【００４７】
［実施例１］
本発明が半導体ウエハの大規模ポリイミドフィルム評価実験に適用された場合で説明（図７参照）される。
【００４８】
直径３００ｍｍのウエハにアルミニウムのパターンを形成し、その上にポリイミドをフィルム状にコーティングして絶縁層を形成し、２層の再配線層を形成した。下層のアルミニウム配線へはビアを形成して導通させた。そして、再配線層の最上層に形成したＣｕビアの上に半田のボールを融着し、フリップチップを形成した。チップのアルミニウム配線層に有る端子はそのまま使用される。すなわち、第１層のアルミニウム配線と絶縁膜であるポリイミド、そして第２層となる銅配線との間で、矩形状のジグザグ配線が形成された。
【００４９】
本例では基板は実装基板とチップが一体になった導通回路網を持つＴＥＧ構造となる。チップサイズは約２０ｍｍ角で、アルミニウムと銅の配線幅は３０μｍ、配線（導通ライン）数はｘ軸方向、ｙ軸方向いずれもが１３０本である。配線端部には端子（パッド部）が有り、プローブなどの手段でコンタクトできる。このフリップチップを単独で、温度サイクル試験なのどの環境試験に掛けて、その導通状況を測定することも出来る。このフリップチップを基板実装して組立て、基板上に測定端子を設けることで、実装後の信頼性試験が出来る。
【００５０】
測定器には、測定端子へのプロービングを逐次行い、その抵抗値を計測する方法でもよいが、本実施例では、パッドに固定した測定端子の先に順次導通配線を測定するプログラムを可能とする測定装置を用いた。合計１６９００個のビアの初期の電気抵抗を測定した。測定機器のセットアップを含め約１０分で完了した。環境試験後に剥離が生じれば、初期測定と同様に即座に特定できる。
【００５１】
使用したプログラムには、全ての配線に結線した測定端子の測定機側では、測定開始のスイッチ操作、一筆書きとなるような結線による導通配線の測定とその後の結果表示、次に不良が存在する結果に基づくスイッチ操作と配線の半分に当たる導通配線群の測定とその結果表示、不良表示のある配線群を更に分割しての測定とその結果の表示、最終的には、どの部分が不良箇所なのかの表示を行う一連の操作を含んでいる。図８に測定フローチャートが示される。
【００５２】
従来は、ＴＥＧ配線として一筆書き状のデイジーチェーンが形成されていた為、破壊箇所の特定は超音波や赤外線観察などの顕微鏡を駆使した外観検査が主体で得られた画像の濃淡で判断していた。この方法では、測定感度が不安定な上、破断箇所の特定は、断面観察で確認せざるを得ず、剥離個所の特定に１０時間以上も掛っていた。
【００５３】
従って、本発明の特長を容易に理解できる。
【００５４】
［実施例２］
本発明が低誘電率層間絶縁膜を用いた配線形成評価用パターンに適用された例で説明される。ＴＥＧとしてはシリコン生地に形成した簡単な層構造であって、基板はシリコンチップである。
【００５５】
使用されるLow-k膜の機械的強度は低いので、例えばチップの端部に設けたガードリングの効果を確認する為に有効である。
【００５６】
ウエハ状で配線が形成され、その後ダイシングで個片に分割される。この時のダイシングでのガードリングのダメージにより、その影響が配線にも及ぶ。このことは本発明により評価できる。
【００５７】
本実施例では、比誘電率が２．８のＭＳＱ系のLow-k材が用いられた配線ＴＥＧが作製された。電気的に評価する櫛や九十九折りパターンの平面的な隙間に、１００ｎｍずつの配線と絶縁膜で導通ラインを形成した。測定方法は、上記実施例１と同様に行われた。
【００５８】
ＴＥＧを温度サイクル試験で３００サイクル行った処、従来は検出できなかったチップ角で複数箇所に亘って剥がれが顕在化した。そこで、ダイシングなどの工程条件の変更などの対策を講じた結果、剥離を防ぐことが出来た。
【００５９】
［実施例３］
本発明が、製品着工直前にＰＣＢを形成する装置間の最終検査の為、不具合検出トレーサとして用いられた。本発明を搭載し完成したＰＣＢに大電流を流し発熱させ、サーモグラフによる検査が実施された。或る特定の領域において、フラックスの塗布ムラを原因とする断線箇所が検出された。すなわち、市場に出荷する前に製品不良を防止できた。
【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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