(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体ウェーハ上の、半導体ウェーハから形成された集積半導体デバイスと電気的に結合するために配列される多層試験パッドにおいて、
相互接続された第一パッドからなる下層マトリックス、この場合前記第一パッドは、前記集積半導体デバイスと電気的に結合するために配列されており；
前記の下層マトリックスの上方に配置された酸化物層；
前記酸化物層の上方に配置された、相互接続された第二パッドからなる上層マトリックス、この場合前記第一パッドの１つは、前記第二パッドの１つの第二の表面積より小さな第一の表面積を有しており、前記第一パッドの１つは、下方に配置されておりかつ前記第二パッドの１つが完全に重なり合っており；ならびに前記酸化物層を貫通して前記の下層マトリックスと前記の上層マトリックスとを電気的に結合している導電性バイア少なくとも１つ
からなることを特徴とする、半導体ウェーハ上の多層試験パッド。
【請求項２】
相互接続された第二パッドからなる前記の上層マトリックスがアルミニウムからなる、請求項１記載の多層試験パッド。
【請求項３】
相互接続された第一パッドからなる前記の下層マトリックスがタングステンからなる、請求項２記載の多層試験パッド。
【請求項４】
相互接続された第二パッドからなる前記の上層マトリックスが複数の周辺の第二パッドおよび少なくとも１個の中心の第二パッドからなり、この場合前記の中心の第二パッドの表面積は、前記第一パッドの３×３ブロックにより占有される面積よりも少なくとも大きく、前記第一パッドの前記３×３ブロックは、前記の中心の第二パッドの下方に配置されている、請求項１記載の多層試験パッド。
【請求項５】
それぞれ前記の周辺の第二パッドは、前記の中心の第二パッドよりも表面積が大きい、請求項４記載の多層試験パッド。
【請求項６】
さらに、前記多層試験パッドは、前記多層試験パッドの四隅に配置されている角の第二パッド４個を含み、この場合それぞれ前記の角の第二パッド４個は、前記のそれぞれの前記の周辺の第二パッドよりも大きい、請求項５記載の多層試験パッド。
【請求項７】
相互接続された第二パッドからなる前記の上層マトリックスが、複数の周辺の第二パッドおよび少なくとも１個の中心の第二パッドからなり、この場合前記の中心の第二パッドの表面積は、前記第一パッドの３×３ブロックにより占有される面積と実質的に等しく、前記第一パッドの前記３×３ブロックは、前記の中心の第二パッドの下方に配置されている、請求項１記載の多層試験パッド。
【請求項８】
さらに、前記多層試験パッドは、中間金属被覆層を含み、この場合前記の中間金属被覆層は、前記の上層マトリックスおよび前記の下層マトリックスに結合されている、請求項１記載の多層試験パッド。
【請求項９】
半導体ウェーハ上に集積化多層試験パッドを形成させる方法において、
相互接続された第一パッドからなる下層マトリックスを形成させ、この場合前記第一パッドを前記の集積半導体デバイスに電気的に結合するために配列し；
前記の下層マトリックスの上方に酸化物層を析出させ；かつ
前記酸化物層の上方に相互接続された第二パッドからなる上層マトリックスを形成させ、この場合前記の上層マトリックスを前記酸化物層を貫通する導電性バイア少なくとも１つにより前記の下層マトリックスに電気的に結合させ、前記第一パッドの１つは、前記第二パッドの１つの第二の表面積よりも小さい第一の表面積を有しており、前記第二パッドの１つは上方に配置されかつ前記第一パッドの１つと完全に重なっており、これにより前記第二パッドの１つは、前記第一パッドの１つを含めて前記第二パッドの１つの下の領域を酸化物エッチング剤によるエッチングからマスクする
ことを特徴とする、半導体ウェーハ上への集積化多層試験パッドの形成方法。
【請求項１０】
相互接続された第一パッドからなる前記の下層マトリックスの前記の形成は、
タングステンからなる第一導電性層を析出させ；
前記の第一導電性層をエッチングし、これにより前記の下層マトリックスを作製することからなる、請求項９記載の方法。
【請求項１１】
相互接続された第二パッドからなる前記の上層マトリックスの前記の形成は、
前記酸化物層の上方にアルミニウムからなる第二導電性層を析出させ；かつ
前記の第二導電性層をエッチングし、これにより前記の上層マトリックスを作製することからなる、請求項１０記載の方法。
【請求項１２】
相互接続された第二パッドからなる前記の上層マトリックスは、複数の周辺の第二パッドおよび少なくとも１個の中心の第二パッドからなり、この場合前記の中心の第二パッドの表面積は、前記第一パッドの３×３ブロックにより占有される面積よりも少なくとも大きく、前記第一パッドの前記３×３ブロックは、前記の中心の第二パッドの下方に配置されている、請求項９記載の方法。
【請求項１３】
それぞれ前記の周辺の第二パッドは、前記の中心の第二パッドよりも表面積が大きい、請求項１２記載の方法。
【請求項１４】
さらに、前記多層試験パッドの四隅に配置されている角の第二パッド４個を含み、この場合それぞれ前記の角の第二パッド４個は、前記の中心の第二パッドよりも大きい、請求項１３記載の方法。
【請求項１５】
相互接続された第二パッドからなる前記の上層マトリックスは、複数の周辺の第二パッドおよび少なくとも１個の中心の第二パッドを含み、この場合前記の中心の第二パッドの表面積は、前記第一パッドの３×３ブロックにより占有される面積と実質的に等しく、前記第一パッドの前記３×３ブロックは、前記の中心の第二パッドの下方に配置されている、請求項９記載の方法。
【請求項１６】
さらに、中間金属被覆層を形成させ、この場合前記の中間金属被覆層を前記の下層マトリックスと前記の上層マトリックスとの間に配置し、前記の中間金属被覆層を前記の上層マトリックスおよび前記の下層マトリックスの双方を結合させる、請求項９記載の方法。
【請求項１７】
半導体ウェーハ上の多層試験パッドにおいて、
相互接続された第一パッドからなる下層マトリックス、この場合前記第一パッドは、行および列で配列されており；
前記の下層マトリックスの上方に、および前記の行と列の間に配置された酸化物層；ならびに
前記酸化物層の上方に配置された、相互接続された第二パッドからなる上層マトリックスを有し、この場合それぞれ前記第二パッドは、前記第一パッドの９個の中心の第一パッドを囲んでいる４つの酸化物領域を含む前記第一パッド少なくとも９個の上に完全に重なっており、前記第一パッドの９個は、前記第一パッドの３×３ブロックとして配列されている
ことを特徴とする、半導体ウェーハ上の多層試験パッド。
【請求項１８】
相互接続された第二パッドからなる前記の上層マトリックスがアルミニウムからなる、請求項１７記載の多層試験パッド。
【請求項１９】
相互接続された第一パッドからなる前記の下層マトリックスがタングステンからなる、請求項１８記載の多層試験パッド。
【請求項２０】
相互接続された第二パッドからなる前記の上層マトリックスが複数の周辺の第二パッドおよび少なくとも１個の中心の第二パッドを有し、この場合前記の周辺の第二パッドは、前記多層試験パッドの周辺を囲んでおり、それぞれ前記の周辺の第二パッドの表面積は、前記第一パッドの３×３ブロックにより占有される面積よりも少なくとも大きい、請求項１７記載の多層試験パッド。
【請求項２１】
さらに、前記多層試験パッドは、前記多層試験パッドの四隅に配置されている角の第二パッド４個を有し、この場合それぞれ前記の角の第二パッド４個は、前記のそれぞれの前記の周辺の第二パッドよりも大きい、請求項２０記載の多層試験パッド。
【請求項２２】
さらに、前記多層試験パッドは、中間金属被覆層を有し、この場合前記の中間金属被覆層は、前記の上層マトリックスおよび前記の下層マトリックスの双方に結合されている、請求項１７記載の多層試験パッド。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、集積回路（ＩＣ）の製造に関する。殊に、本発明は、有利に構造的結合性(structural integrity)を改善し、かつＩＣ製造中の微粒子汚染のレベルを実質的に最小限にする集積化試験パッドのための改善された設計に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体集積回路の作製において、デバイス、例えばトランジスタ、レジスタ、コンデンサ等の構成要素は、一般的には基板、例えばシリコンウェーハ上に形成される。基板は、一般的には複数の層を包含し、基板から半導体デバイス構成要素は、例えばエッチング、ドーピング等により形成される。所望の回路がウェーハ上に形成された後、次にウェーハは、複数のチップにダイシングされることができる。その後チップは、完成したＩＣ製品中に実装される。
【０００３】
製造工程の性能を監視するためおよび／または基板上に形成される半導体デバイスの品質を試験するために、常用の半導体製造工程（例えば析出およびエッチング）により形成されることができる集積化導電性試験パッドは、基板上に備え付けられることができる。この集積化試験パッドは、選択されたデバイスに電気的経路を供給し、これにより試験パッドの電気的パラメータを外部から、例えばテストプローブにより測定されることができる。設計されたパラメータに対する測定されたパラメータを比較することにより、半導体製造工程の性能は確認されることができる。
【０００４】
考察し易くするために、図１は、極めて単純化された層スタック１００の断面図であり、この場合には、例えば層１０４から形成されることができる集積化レジスタ１０２を包含する。層１０４の上方には、試験パッド１０６および１０８を互いに機械的に支持しかつ電気的に絶縁する誘電性層１１０が配置されている。試験パッド１０６と集積化レジスタ１０２との間に電気的経路を備えさせるために、導電性バイア１１２は、試験パッド１０６を集積化レジスタ１０２の一方の端部に結合させるために使用される。同様に、試験パッド１０８は、導電性バイア１１４により集積化レジスタ１０２の他方の端部に結合される。図１の例において、試験パッド１０６および１０８は、品質管理中に、例えば集積化レジスタ１０２の抵抗率を試験するために使用されることができる。測定された抵抗率は、集積化レジスタ１０２の製造に使用される方法が意図したように実施されるか否かを決定するために、設計された抵抗率の値に対して比較されることができる。
【０００５】
上述したように、層スタック１００は、判り易くするために極めて単純化されている。多くの場合において、試験パッドは、測定すべきデバイス、例えば前記の例におけるレジスタ１０２の真上には位置していない。利用できるウェーハ面積の使用を最大限にするために、試験パッドは、ウェーハの切り溝領域、すなわち隣接チップ間の領域に位置していてよい。更に、多重の金属被覆層は、チップの内部領域から試験パッドが位置している切り溝領域への電気シグナルの伝送を簡易化するために使用されることができる。試験パッドの上面は、典型的には、試験パッドが上方から試験パッドに接触しているプローブを収容することができるような程度に寸法決めされている。２５ミクロンのプローブチップが使用される場合には、試験パッド１０６の上面は、例えば、１００ミクロン×１００ミクロンに定めることができる。
【０００６】
試験パッド１０６および１０８が中実の金属プレートまたは中実の金属プラグであった場合には、試験パッドの機械的強度は相対的に高い。しかしながら、中実の金属試験パッドの使用は、半導体加工の完了後に、ウェーハをチップに切断するために使用されるダイシング操作を困難にする原因となりうる。当業者には公知であるように、ダイシング中のダイシングブレードと金属との間の任意の接触をできるだけ最小限にすることは有利である。金属とブレードとの過度の接触は、ダイシングブレードの寿命を縮めうるので、頻繁で高価な交換を必要とする。殊に、試験パッド１０６および１０８が硬質合金、例えばタングステンで形成されている場合に当てはまる。
【０００７】
ダイシングブレードと試験パッドとの間の金属接触量を最小限にするために、相互接続されたパッドからなる複数の実質的に同一寸法のマトリックスから構成される試験パッド設計が刊行物において提案されている。これらの相互接続されたパッドからなる実質的に同一寸法のマトリックスは、誘電性物質の層により互いに隔てられているにもかかわらず、互いに表面上に配置されている。考察し易くするために、図２は、マトリックス２０２の平面図を示し、簡素化された先行技術の試験パッドの一部を表わしており、この場合パッド２０４は、複数のパッドコネクタ２０６により相互接続されている。パッド２０４およびパッドコネクタ２０６は、典型的には金属の単層から形成され、例えば一律に析出された金属層、例えばアルミニウム層からエッチングされる。時にはタングステンも同様に使用される。先行例において、パッド２０４は、約２．４ミクロン×２．４ミクロンに定めることができる。先行例において、パッドコネクタ２０６は、約２．４ミクロン×０．９ミクロンに定めることができる。
【０００８】
その後に析出された酸化物層は、マトリックス２０２の上方に誘電性絶縁層を提供することに加えて、パッド間の格子間隙を充填する。同様の寸法の中実の金属プレートと比較して、マトリックス２０２のマトリックス構造は、試験パッド内部に金属をより少なく有しており、これによりウェーハがチップに切り分けられる際、ダイシングブレードがマトリックス２０２を連続的にスライスする必要がある場合には、金属とブレードとの接触量は減少される。
【０００９】
多重のマトリックスを必要とする場合には、先行技術の手法は、多重の金属レベルにおいて実質的に同様のマトリックス２０２を備えさせることおよび誘電性中間層を貫通する導電性バイアを用いて一緒にマトリックスを相互接続することであった。図３は、先行技術の試験パッド３０２の断面図であり、この場合には誘電性層３０４により互いに隔てられているにもかかわらず、多重の同一のマトリックス２０２は本質的に互いに表面上のスタックである。複数の導電性バイア３０６は、誘電性層３０４ａおよび３０４ｂを貫通してマトリックス２０２ａとマトリックス２０２ｂおよび２０２ｃとを結合していることが示されている。当業者であれば、先行技術の試験パッド３０２として、中実である金属よりもその構成においてより少ない金属が使用されることを直ちに認めるであろう。前記のように、試験パッド内部の金属量を減少させることにより、ウェーハをダイシングする場合には、金属とブレードとの接触量が最小限になる。
【００１０】
図３の先行技術の試験パッド３０２が一定の回路、例えばダイナミックランダムアクセスメモリー（ＤＲＡＭ）の製造において使用される場合には、一定の領域に欠陥のあることが見出されている。例えば、ＤＲＡＭの製造には、しばしばＴＶエッチング、次にクラックストップエッチング（ＣＳＥ）が使用される。ＴＶエッチングは、金属またはポリイミド層によってマスクされていない、酸化物の一律なＲＩＥ（反応性イオンエッチング）による除去から構成されている。クラックストップエッチング（ＣＳＥ）は、露出された金属のエッチング（例えばタングステンのペルオキシドまたはＨ２Ｏ２によるエッチング）から構成されている。
【００１１】
図２に関連して、ＴＶエッチングは、パッドに隣接した開いた酸化物域、例えばパッド２０４ａを囲む開いた領域２０８ａ〜ｄを腐食させる。ドライエッチングであるＴＶエッチングは、典型的には実質的に等方性エッチングの特徴を成している。従って、パッド２０４ａの幾つかの端縁、ならびにこれらの端縁に隣接するパッドコネクタ２０６は、ＴＶエッチング後に露出されてよい。ＴＶエッチングが十分に長期である場合には、このＴＶエッチングは、試験パッドの最下部レベルでのマトリックス中のパッドおよびパッドコネクタの端縁が露出されるのに十分な深さであることができる。典型的には、この底部マトリックス層は、タングステンから形成されている。その後、引き続くクラックストップエッチングにより、早期ＴＶエッチングによって保護酸化物被覆が剥離されたパッドおよびパッドコネクタが腐食される。
【００１２】
下層タングステンパッドの不注意なエッチングは、多くの問題をまねきうる。十分な量の下層タングステン層が腐食される場合には、試験パッド３０２は、不安定になる可能性がありおよび／または機械的に殆ど支持されえない。例えば上部レベルのマトリックス中の幾つかのパッド２０４は、層剥離されかつ微粒汚染物になる可能性があり、このことはその後の加工工程中にウェーハを汚染する可能性がありかつ信頼性の問題をまねきうる。さらに、酸化物の除去により、試験パッド３０２の構造的結合性が損なわれるので、先行技術の幾つかの試験パッド３０２は、テストプローブがその上面に適用される際に崩壊する原因となる。加えて、構造的結合性の不足および／または層剥離は、それ自体またはダイシングブレードと接触するようになる際に、先行技術の試験パッドの幾つかのパッド２０４を壊変させる原因となる可能性があり、それによって基板上の汚染物の濃度を増大し、より厳しい品質管理の問題が生じる。
【００１３】
前記に関連して、有利に試験パッドの結合性を向上させかつ試験パッドをＴＶエッチングおよび／またはクラックストップエッチングにかけた後でさえも基板への汚染を最小限にする、改善された試験パッド設計ならびにそのための方法が望まれる。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
従って、本発明には、前記に記載されたような課題が課された。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、１つの実施態様において、半導体ウェーハ上の多層試験パッドに関する。多層試験パッドは、半導体ウェーハから形成される集積半導体デバイスと電気的に結合されるために配列されている。多層試験パッドは、相互接続された第一パッドからなる下層マトリックスを包含する。第一パッドは、集積半導体デバイスと電気的に結合するために配列されている。さらに、多層試験パッドは、下層マトリックスの上方に配置された酸化物層を包含する。さらに、酸化物層の上方に配置された相互接続された第二パッドからなる上層マトリックスを包含する。第一パッド１つは、第二パッド１つの第二の表面積より小さい第一の表面積を有しかつ下方に配置され、この場合には第二パッド１つにより完全に重ねられている。また、多層試験パッドは、酸化物層を通して下層マトリックスと上層マトリックスとを電気的に結合している導電性バイア少なくとも１つを包含する。
【００１６】
別の実施態様において、本発明は、半導体ウェーハ上の集積化多層試験パッドを形成する方法に関する。この方法は、相互接続された第一パッドからなる下層マトリックスを形成することを包含する。第一パッドは、集積半導体デバイスに電気的に結合するために配列されている。この方法は、下層マトリックスの上方に酸化物層を析出させることおよび酸化物層の上方に相互接続された第二パッドからなる上層マトリックスを形成することを包含する。上層マトリックスは、酸化物層を貫通する導電性バイア少なくとも１つにより下層マトリックスに電気的に結合される。第一パッドの１つは、第二パッドの１つの第二の表面積よりも小さい第一の表面積を有する。第二パッドは、上方に配置されかつ第一パッド１つの上に完全に重なり、これにより第二パッドの１つは、第一パッドの１つを含めて第二パッドの１つの下の領域を酸化物エッチング剤によるエッチングからマスクする。
【００１７】
さらに別の実施態様において、本発明は、列および行で配置される相互接続された第一パッドからなる下層マトリックスを含む、半導体ウェーハ上の多層試験パッドに関する。多層試験パッドは、下層マトリックスの上方および列と行の間に配置された酸化物層を含む。さらに、多層試験パッドは、酸化物層の上方に配置された相互接続された第二パッドからなる上層マトリックスを含む。それぞれ第二パッドは、第一パッド少なくとも９個の上に完全に重なっており、この場合には第一パッド９個の中心の第一パッドを囲んでいる酸化物領域４つを含む。第一パッド９個は、第一パッドの３×３ブロックとして配列されている。
【００１８】
【発明の実施の形態】
本発明の前記の特徴および他の特徴は、本発明の詳細な記載において、および次の図に関連して、以下により詳細に記載される。
【００１９】
本発明は、添付された図面の図中で、例により、かつ制限されずに説明され、この場合類似の参照数字は、同様の要素を参照する。
【００２０】
ところで、本発明は、添付された図面中で説明されるように、次のその実施態様に関連して詳細に記載される。次の記載において、多数の特別な詳細は、本発明の完全な理解を提供するために示される。しかしながら、当業者にとっては、本発明はこれらの特別な詳細の一部または全部を含まずに実施することができることは明らかであろう。他の事例において、十分に公知の処理工程および／または構造は、本発明を不必要に不明確にしないために詳細には記載されていない。
【００２１】
本発明の１つの見地によれば、有利にクラックストップエッチング（ＣＳＥ）中に、下層タングステンマトリックス、例えば図３のマトリックス２０２ａのエッチングを最小限にする多層試験パッド構造が提供される。１つの実施態様によれば、マトリックス様式は、ウェーハがダイスブレードによって切断される際の金属とブレードとの減少した接触に関連した利点を維持するために依然として使用される。しかしながら、ポリアマイト(polyamite)またはアルミニウムによりマスクされることができるＴＶエッチングは本質的にドライエッチングでありかつ実質的に等方性エッチングであることに注意しながら、本発明では、アルミニウムのマスキング特性を利用するために上部マトリックス（例えば図３のマトリックス２０２ｃ）にアルミニウムを使用する。
【００２２】
しかしながら、先行技術とは異なり、上部マトリックス中のアルミニウムパッドは、自明でなく直感に反した方法で、多層試験パッドの下部マトリックス中のパッドと比較して実質的に拡大されている。拡大は、自明のことではない、というのもこの拡大は、第一の場所中のマトリックス構造の使用を命令する論理、すなわち試験パッド構造中の金属量を減少させて金属とブレードとの接触を最小限にすることに反するからである。
【００２３】
１つの実施態様において、上部アルミニウムパッドの大きさは、ウェットＣＳＥエッチング剤の任意の可能な水平方向への浸透を考慮に入れて、クラッチストップエッチング（ＣＳＥ）中に酸化物の一部が下層マトリックス（およびその端縁）からなる下層タングステンパッドを保護するような程度に寸法決めされている。下層タングステンパッドおよびパッドコネクタ（またはその端縁）はＣＳＥエッチングで露出されないので、より多くのタングステンはその後に多層試験パッド構造体を基板に固定するために残留する。有利に、層剥離は、実質的に最小限にされる。
【００２４】
また、拡大された上部パッド／マスクは、ＴＶエッチング中に作用し、拡大された上部パッド／マスクの真下に配置されている酸化物ポケットを保護する。従って、パッドの間にありかつ拡大された上部パッド／マスクの下層酸化物域は、ＴＶエッチング後にくりぬかれない。このことは、隣接パッド間の実質的に全ての酸化物域は、ＴＶエッチング中に保護されずかつＴＶエッチング剤によりくりぬかれる先行技術の状況とは異なる。
【００２５】
ＴＶエッチング後に、より大きな酸化物バルクが残留するので、本発明においては、外部プローブによって試験パッド上に発揮される力をより効率的に支持する機械的により強い多層試験パッドを生じる。また、生じる多層試験パッドの改善された構造的結合性は、多くの場合において、先行技術の試験パッドに強すぎる力が課されるので耐えることができないことが見出されている自動化プローブの使用を可能にする。当業者により評価されることができるように、自動化試験装置を使用する可能性は、効率、品質および試験工程の速度を大幅に改善する。
【００２６】
前記の考察を簡易化するために、図４には、本発明の１つの実施態様に従って、複数の上部マトリックスパッド／マスク４０２を包含する本発明の多層試験パッド４００の一部を示されている。例示的な上部マトリックスパッド／マスクは、図４においてアイテム４０２ａが参照される。前記のように、上部マトリックスは、有利に下層領域をＴＶエッチング剤からマスクするために、アルミニウムから形成されている。しかしながら、上部マトリックスは、また、必要とされるマスキング特性を有する任意の他の適当な導電性マスキング物質から形成されていてもよい。
【００２７】
目で見ることができるように、上部マトリックスパッド／マスク４０２ｂは取り除かれ、取り除かれた上部マトリックスパッド／マスク４０２ｂの下に横たわる相互接続されたタングステンパッドが露出される。図４中に見ることができるように、底部タングステンマトリックスは、マトリックスパターンで配列された複数のタングステンパッドを含みかつ相互接続されている。従って、任意の下層タングステンパッドは、試験すべきデバイスの端子に接続されている場合には、同じシグナルは、タングステンパッドからなる下層マトリックス全体に亘って現れる。上部マトリックスおよび下層タングステンマトリックスの双方（おそらくこの場合にはこれらの間に他の金属被覆層を伴う）に結合されている複数の導電性バイアは、同じシグナルを上部マトリックスに伝送し、かつこのシグナルは、任意の上部マトリックスパッド／マスク４０２を読出すことにより得られることができる。
【００２８】
さらに、上部マトリックスパッド／マスク４０２ｂは、この上部マトリックスパッド／マスクによって重ねられた下層パッドと比較して実質的により大きいことに注意すべきである。上部マトリックスパッド／マスク４０２ｂの大きさは、本発明の１つの実施態様において、許容できる丈夫な試験パッドおよびプローブパッドにより誘発された汚染の許容できる低いレベルを保証するためにＴＶ／ＣＳＥエッチングの順序の後に残留すべきタングステンの最小量によって決定されてよい。ＣＳＥエッチングがタングステンパッドに沿った水平方向への浸透の実質的に低いレベルを有することが見出される（この場合には早期のＴＶエッチングによってＣＳＥエッチング剤に露出される機能壁に沿って端縁から出発する）場合には、より小さな上部マトリックスパッド／マスクは、適切であることができる。水平方向への浸透が実質的に攻撃的であるか、または殊に強い試験パッドが望ましい場合には、上部マトリックスパッド／マスクの大きさは、ＴＶエッチング後の上部マトリックスパッド／マスクの下に残留している、保護しかつ機械的に支持する酸化物の量を増大させるために拡大することができる。
【００２９】
１つの実施態様において、上部マトリックスパッド／マスクが重なり合っている領域は、下層パッドの３×３ブロックによって結合された領域を表わす。上部マトリックスパッド／マスク４０２ｂに関連して、例えば、この領域は、８個の周辺の下層パッド４０６および１個の中心の下層パッド４０８を含む。上部マトリックス／パッド４０２ｂが完全に重なり合っている、４個の酸化物域４１０が存在することに注意すべきである。この酸化物域は、中心のパッド４０８に隣接して示されている。
【００３０】
ＴＶエッチング中に、これらの酸化物域４１０は、有利に上層の上部マトリックスパッド／マスク４０２ｂによりＴＶエッチング剤から保護またはマスクされる。前記のように、ドライＴＶエッチングは、一般的には実質的に等方性エッチングである（すなわちエッチングされた特徴を有する壁は、実質的に鉛直方向にある）。有利に、酸化物域４１０は、ＴＶエッチング後にエッチングされずに残存し、上部マトリックスパッド／マスク４０２ｂが重なり合った多層プローブ４００の一部のための構造的結合性を提供する。
【００３１】
さらに、引き続きクラックストップエッチング（ＣＳＥ）中に、酸化物域４１０の存在が、有利に中心のパッド４０８およびその４個の隣接パッドコネクタ４１２をＣＳＥエッチング剤から保護する。周辺のパッド４０６は、ＣＳＥエッチング剤の水平方向への浸透のために一部のエッチングを受けうる。しかしながら、それぞれ上部マトリックスパッド／マスク４０２および／または下層パッドの大きさは、下層タングステンパッドおよび／またはパッドコネクタに沿った水平方向への浸透が構造的結合性にとって許容可能であるよりも、より多くのタングステンをエッチングで取り除かないような程度に寸法決めすることができる。所望の場合には、上部マトリックスパッド／マスク４０２ｂの大きさは、下層タングステンパッドの示された３×３ブロックよりも僅かに大きい領域に重なり合うことができ、一部の酸化物が、引き続きＣＳＥエッチング中にタングステンの損失を最小限にするために下層タングステンパッドの端縁とＣＳＥエッチング剤との間に存在することを保証することができる。１つの例において、上部マトリックスパッド／マスク４０２ｂの大きさは、下層タングステンパッドがそれぞれ１．２ミクロン×１．２ミクロンであるのに対して、９．６ミクロン×９．６ミクロンである。
【００３２】
図４の例において、ＣＳＥエッチング剤が実質的に攻撃的である場合には、下層タングステンパッド４０６ａは、上部マトリックスパッド／マスク４０２ｂと４０２ｃとの間の間隙から入り込むＣＳＥエッチング剤によってエッチングで取り除かれうる（上層アルミニウム層により保護されていないその中の酸化物は、早期のＴＶエッチングにおいてエッチングで取り除かれている）。ＣＳＥエッチング剤が殊に攻撃的である場合には、パッド４０６ａと中心のパッド４０８との間の、下層タングステンパッドコネクタ４１２ａの一部または全部は、エッチングで取り除かれることができる。しかしながら、少なくとも十分な量のタングステンが、中心のパッド４０８中に残留し、ＴＶ／ＣＳＥエッチングの順序の後に上部マトリックスパッド／マスク４０２ｂおよび多層試験パッド４００が基板に固定されることは、好ましい。もちろん、より多くのタングステンは、上部マトリックスパッド／マスク４０２ｂの大きさを増大させることによるか、またはＣＳＥ処方を調節することによって残留することができ、より多くの等方性エッチングが得られる（すなわち、ＣＳＥエッチング剤によるより少ない水平方向への浸透）。
【００３３】
残留しているタングステンの量とは関係なく、図２および図３の先行技術の試験パッド中に残留している酸化物量と比較して、本発明の多層試験パッド中により多くの酸化物バルクが（拡大されたマスクする上部マトリックスパッド／マスクのために）存在することが確認される。例えばＴＶエッチング後の酸化物域４１０中での前記酸化物の存在は、本発明の多層試験パッドがより大きなプローブの力に耐えることを可能にし、この場合には多層試験パッドを自動化プローブの取扱いができるようにし、かつ試験パッドの破砕の可能性およびその汚染物質による汚染結果が減少されうるようにする。
【００３４】
さらに、上部マトリックスパッド／マスクの大きさは、１個の多層試験パッド全体に亘って同じままである必要はない。例として、逆の微小負荷として公知の現象は、酸化物が狭い領域中、例えば上部マトリックスパッド／マスク４０２間で、開いたフィールド領域（例えば多層試験パッド４００を囲む酸化物域）中の場合よりもより迅速にエッチングされる原因となりうる。従って、これらの場合において、上部マトリックスパッド／マスクは、開いたフィールド領域を囲んでいる多層試験パッド４００の周辺が多層試験パッド４００の中心領域のそれよりも僅かに大きくなるような大きさにすることが望ましい。
【００３５】
例えば、上部マトリックスパッド／マトリックス４０２ｃの高さｈ１は、開いたフィールド領域からＴＶエッチングにより酸化物中への水平方向への浸透を増大させることを考慮に入れるために、上部マトリックスパッド／マトリックス４０２ｂの高さｈ２よりも僅かに大きく作製されることができる。高さの増大は、部分的に、ＴＶエッチングで生じる酸化物中への水平方向への浸透（図４で見る場合には下向き）に依存する。多層試験パッドの周辺のパッド／マスク４０２ｃを適当な大きさにすることにより、酸化物（ＴＶエッチング後）およびタングステン（ＣＳＥエッチング後）の許容量が、ＴＶエッチング加工において逆の微小負荷の存在にも関わらず、それぞれ上部マトリックスパッド／マスク４０２の下に残留することを確実にすることができる。１つの例において、多層試験パッド４００の周辺におけるそれぞれ上部マトリックスパッド／マスクの大きさは、９．６ミクロン×１０．１ミクロンであり、この場合には長手方向側は、上部マトリックスパッド／マスクが配置される多層試験パッドの端縁に対して垂直方向にある。
【００３６】
多層試験パッド４００の四隅に配置されている上部マトリックスパッド／マスク４個のために、それぞれ上部マトリックスパッド／マスクの端縁２個は、開いたフィールド領域に露出され、かつそのためにＴＶエッチング中に、酸化物中への大きな程度の水平方向への浸透を受けうる（逆の微小負荷が存在すると仮定する）。従って、（ＴＶエッチング中の）酸化物中へのより大きな量の水平方向への浸透を考慮に入れて、上部マトリックスパッド／マスクの端縁の双方の寸法を増大させることが望ましいであろう。１つの例において、多層試験パッド４００の角でのそれぞれ上部マトリックスパッド／マスクの大きさは、１０．１ミクロン×１０．１ミクロンである。
【００３７】
もちろん、ＴＶエッチング処方物が自然な微小負荷を生じる（すなわち、酸化物を通して鉛直方向へのエッチング速度は、狭い領域の鉛直方向へのエッチング速度に比較して開いたフィールド領域中でより迅速である）場合には、多層試験パッド４００の中心の上部マトリックスパッド／マスク４０２は、ＴＶエッチング剤の酸化物中へのより多い量の水平方向への浸透を考慮に入れて、幅および高さと一緒に僅かに大きく作製されることができる（というのも、よりゆっくりな鉛直方向へのエッチングは、一般的にはより大きな水平方向への浸透を意味するからである）。角の上部マトリックスパッド／マスク４個は、他の周辺の上部マトリックスパッド／マスクがその幅または高さを減少されることができる（この場合多層試験パッド４００の周辺に沿って位置している場所に依存する）のに対して、より小さな幅および高さを有することができる。
【００３８】
図５は、図４の多層試験パッド４００の断面図であり、この場合には中間導電性層４２０を包含する。中間導電性層４２０（例えばパッド４２０ａおよび４２０ｂ）の相互接続されたパッドの寸法は、一部分的にバイア配置に関連して設計規則および考慮を基礎として決定される。本発明の目的には、中間金属層４２０の相互接続されたパッドの寸法は、金属とブレードとの接触を更に減少させるために最小限にされることが有利である。ただ１つの中間導電性層４２０が示されているけれども、多重の中間導電性層は、所望されるように使用されることができる。
【００３９】
図５において、上部マトリックスパッド／マスク４０２ｄは、図４の角の上部マトリックスパッド／マスク４０２ｄに相当する。この角のパッド／マスクのより大きな幅は、下層タングステンパッドの３×３ブロックにより占有される領域に比較して、距離ｄ１によってタングステン層４２２の端縁からはるかに拡大するという事実により明らかに示されている。この距離ｄ１は、多層試験パッド４００を囲む開いたフィールド領域からＴＶエッチング剤による酸化物中へのより大きな量の水平方向への浸透を考慮して、前記で考察された増加を表わす。また、完全にするために、マトリックスと一緒に電気的に相互接続している導電性バイア４２４は、図５に示されている。
【００４０】
図６は、本発明の１つの見地によれば、本発明の多層試験パッドの形成および／または試験パッドの構造的結合性の改善および／または試験パッドに誘発される汚染の減少を伴う工程を説明する。工程６０２において、より小さなパッドからなる下層マトリックスは、第一導電性層から形成される。１つの実施態様において、この下層マトリックスは、多層試験パッドの最も底部のマトリックスを表わす。この下層マトリックスは、例えばタングステンから製造されてよい。工程６０４において、１つまたはそれ以上の絶縁層が析出されることができる。１つ以上の絶縁層が伴われる場合には、１つまたはそれ以上の中間導電性層（例えば図５の中間金属層４２０）が備え付けられてマトリックス間の電気的な相互接続を簡易化することができる。
【００４１】
工程６０６において、より大きなパッドからなる上層マトリックスは、所望のマスキング特性を有する別の導電性層から形成される。１つの実施態様において、この上層マトリックスは、アルミニウムで形成されてＴＶエッチング剤から下部の酸化物をマスクする。有利に、この上層マトリックスは、多層試験パッド構造の最上部マトリックスを表わす。上層パッドと下層パッドとの間の相対的な寸法は、言及したように、引き続きエッチング剤（例えばＣＳＥエッチング剤）の、露出されたタングステンパッドの端縁に沿って水平方向へ浸透する、攻撃性に依存する。また、相対的な寸法は、考察されたように、上部マトリックスパッド／マスクの下に残留する酸化物がどの程度所望であるか、および微小負荷が包含されるかどうかに依存する。一般に、より大きな上部マトリックスパッド／マスクは、より強い多層試験パッドを製造しかつ残留するタングステンの量を増大させて、生じる多層試験パッドを下部の基板により良好に固定する。しかしながら、上部マトリックスパッド／マスクは、ウェーハ切断中に、前記のように不利にダイスブレードを縮める過度の金属とブレードとの接触をもたらすほど大きくないべきである。
【００４２】
工程６０８において、上層マトリックスは、例えば導電性バイアにより、下層マトリックスと電気的に結合される。この工程６０８は、絶縁する酸化物層の上に、およびその中に形成されたホール中に析出された上層導電性層として本質的に行うことができることに注意すべきである。生じる多層試験パッドは、次にその下層マトリックスに結合されたデバイスの電気的パラメータを試験するのに使用されて工程効率に属する情報を確認することができる（図１に関連して前記で考察されたように）。
【００４３】
本発明は、幾つかの好ましい実施態様に関連して記載されているのに対して、変更、交換および等価物は、本発明の範囲内で行われる。底部マトリックスは、その後のＣＳＥエッチングにより影響を受けたマトリックスとして記載されているけれども、本発明の構造は、その後のＣＳＥエッチングによるエッチングから任意の下層マトリックス（いずれにせよ多層試験パッドの最も底部のマトリックス）を保護するのに使用されることができる。酸化物に影響を及ぼす第一のエッチングは、本明細書中ではＴＶエッチングとして記載されているけれども、これは実際には任意の酸化物エッチング工程を表わす。さらに、タングステンおよびＣＳＥエッチングは、本発明の説明の理解および整合性を容易にするために本明細書中で使用されているけれども、本発明の構造体は、前記のエッチングにおいて拡大された上部マトリックスパッド／マスクを使用して酸化物保護を増大させることにより、その後のエッチングのエッチング剤から任意の下層マトリックスを保護するために適用される。それゆえ、係属している特許請求の範囲は、本発明の真の精神および範囲内で行われる変更、交換および等価物のような全てのものを含むものとして解釈すべきことを意図している。
【図面の簡単な説明】
【図１】層スタック上に配置されている先行技術の試験パッドを包含する、極めて簡素化された層スタックの断面図。
【図２】先行技術の試験パッドの上面図。
【図３】先行技術の試験パッドの断面図。
【図４】本発明の１つの実施態様に従って、本発明の多層試験パッドの一部を説明し、複数の上部マトリックス／マスクを包含する図。
【図５】図４の多層試験パッドの断面図。
【図６】本発明の１つの見地に従って、本発明の試験パッドを形成することを伴う工程を説明する流れ図。
【符号の説明】
１００  層スタック、  １０２  集積化レジスタ、  １０４  層、  １０６  試験パッド、  １０８  試験パッド、  １１０  誘電性層、  １１２  導電性バイア、  １１４  導電性バイア、  ２０２  マトリックス、  ２０２ａ〜ｃ  マトリックス、  ２０４  パッド、  ２０４ａ  パッド、  ２０６  パッドコネクタ、  ２０８ａ〜ｄ  開いた領域、  ３０２  先行技術の試験パッド、  ３０４誘電性層、  ３０４ａ〜ｂ  誘電性層、  ３０６  導体性バイア、  ４００  本発明の多層試験パッド、  ４０２  上部マトリックスパッド／マスク、  ４０２ａ〜ｄ  上部マトリックスパッド／マスク、  ４０６  周辺の下層パッド、  ４０６ａ〜ｂ  周辺の下層パッド、  ４０８  中心の下層パッド、  ４１０  酸化物域、  ４１２  隣接パッドコネクタ、  ４１２ａ  隣接パッドコネクタ、  ４２０  中間導電性層、  ４２０ａ〜ｂ  パッド、  ４２２  タングステン層、４２４  導電性バイア、  ６０２  工程、  ６０４  工程、  ６０６  工程、６０８  工程  、  ｈ１  高さ、  ｈ２  高さ、  ｄ１  距離
【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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