(57)【要約】      （修正有）【課題】配線ルールやレイアウトなどのスペックが決まった時点でパッド電極下にどのようなクラックが発生しても検出可能なボンディング条件出し専用のＴＥＧチップを提供する。【解決手段】半導体基板１上に形成された絶縁膜１３に埋め込まれた少なくとも一層の金属層からなる金属配線と、絶縁膜１３表面に形成された少なくとも２つの電気特評価用パッド電極２と、絶縁膜表面上に形成された少なくとも１つのボンディング評価用パッド電極３とを具備している。金属配線は、前記絶縁膜を介して対向する１対の櫛歯状金属層９、１０、１１が間隔をおいて積層されるように配置され、これら積層された１対の金属層は前記ボンディング評価用パッド電極３下に配置する。１対の電気特性評価用パッド電極２間に電圧を印加して前記ボンディング評価用パッド電極下３の電気特性を測定し評価する。【選択図】図１
2009206387.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板と、前記半導体基板上に形成された絶縁膜に埋め込まれた少なくとも一層の金属層からなる金属配線と、前記絶縁膜表面に形成された少なくとも２つの電気特性評価用パッド電極と、前記絶縁膜表面に形成された少なくとも１つのボンディング評価用パッド電極とを具備し、前記金属配線を構成する金属層は、前記絶縁膜を介して対向する１対の櫛歯状金属層が間隔をおいて配置されるように構成され、前記少なくとも一層の金属層からなる金属配線は、前記ボンディング評価用パッド電極下に配置されていることを特徴とするＴＥＧチップ。
【請求項２】
半導体基板と、前記半導体基板上に形成された絶縁膜に埋め込まれた少なくとも二層の金属層からなる金属配線と、前記絶縁膜表面に形成された少なくとも２つの電気特性評価用パッド電極と、前記絶縁膜表面に形成された少なくとも１つのボンディング評価用パッド電極とを具備し、前記金属配線は、前記一方の電気特性評価用パッド電極に接続された金属配線と前記他方の電気特性評価用パッド電極に接続された金属配線とが前記絶縁膜を介して互いに交互に積層するように構成されて、前記ボンディング評価用パッド電極下に配置されていることを特徴とするＴＥＧチップ。
【請求項３】
半導体基板と、前記半導体基板上に形成された絶縁膜に埋め込まれた少なくとも一層の金属配線と、前記絶縁膜表面に形成された少なくとも２つの電気特性評価用パッド電極と、前記絶縁膜表面に形成された少なくとも１つのボンディング評価用パッド電極とを具備し、前記金属配線は、チェーン状に引き回されて三次元立体構造に配置され、前記ボンディング評価用パッド電極下に配置されていることを特徴とするＴＥＧチップ。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３のいずれかに記載されたＴＥＧチップと、前記ＴＥＧチップの一対の前記電気特性評価用パッド電極間、または前記ボンディング評価用パッド電極と前記電気特性評価用パッド電極間に電圧を印加して前記ボンディング評価用パッド電極下に発生するリーク電流の発生箇所を、前記ボンディング評価用パッド電極にレーザ光を照射することにより、不良箇所として特定する欠陥位置検出手段とを有することを特徴とするＴＥＧチップの評価装置。
【請求項５】
請求項１乃至請求項３のいずれかに記載されたＴＥＧチップの前記電気特性評価用パッド電極から選んだ１対の電気特性評価用パッド電極間、あるいは、前記電気特性評価用パッド電極の１つと前記ボンディング評価用パッド電極の１つに電圧を印加して前記ボンディング評価用パッド電極下の電気特性を測定することを特徴とするＴＥＧチップの評価方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、配線ルールやレイアウトなどのスペックが決まった時点でパッド電極の広範囲で検出可能なボンディング条件出し専用のＴＥＧチップ（試験チップ）に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置は、近年の高密度小型化の傾向に伴って、チップ内に形成された集積回路やトランジスタ素子などの能動素子や抵抗、コイルなどの受動素子等がチップ表面に形成された接続電極であるパッド（あるいはパッド電極）の下にも形成されることがある。
従来、半導体装置には、様々な種類があるが、とくに、パワートランジスタ、発光ダイオード、絶縁膜にｌｏｗ−ｋ膜を用いたデバイス、マルチチップデバイス等は、チップ上のパッドにリードフレーム等を接続するためのボンディングワイヤをボンディングする、いわゆるボンディングプロセスにおいて、ダメージを受けることが多い。これは半導体装置の層間絶縁膜の材質等によりパッドが脆弱になりがちだからである。そのボンディングプロセスによるダメージは、パッドの広範囲に渉って発生する。そして、ボンディングプロセスにおけるボンディング条件は、実際の製品の完成を待って確立していく。
【０００３】
半導体装置として、サイズが２．５μｍ×３８．５μｍの抵抗が形成され、その上に面積が８０μｍ四方のパッドを形成した半導体チップを考察すると、抵抗はパッドに比較して極めて小さい。このパッド上にボンディングを行うと衝撃が加わりクラック破損が生じても、その部位が抵抗体から逸れた位置にあって検出ができないという問題があった。
【０００４】
特許文献１に記載された従来技術では、基板に設けられた素子ＴＥＧ（Ａ，Ｂ，Ｃ）を評価する耐性評価装置が開示されている。素子ＴＥＧ（Ａ）は基板が碁盤目状に切断される切断ラインよりも１〜２００μｍ内側の位置に設けられ、素子ＴＥＧ（Ｂ）が碁盤目状に切断されたチップにおけるボンディングエリア上であって、かつボンディング位置からは水平方向において１〜２００μｍ離れた位置に設けられ、素子ＴＥＧ（Ｃ）は碁盤目状に切断されたチップにおけるボンディングエリアの内側ラインから水平方向において１〜２００μｍ内側に離れた位置に設けられている。特に、バックグラインド以降におけるパッケージプロセスの物理的耐性の評価を出来るようにする。中でも、脆弱であり、密着性に乏しくて剥離し易い多孔質状ｌｏｗ−ｋ材が絶縁膜として用いられた場合において、更にはチップ厚が１００μｍ以下と言った薄型タイプのものにおいて、バックグラインド以降におけるパッケージプロセスの物理的耐性の評価が出来る。
【特許文献１】特開２００７−１９４５３０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来、半導体チップのボンディング条件出しの評価をＴＥＧで行う場合、実際の製品に組み込んで行うため、ボンディング条件を確立させるためには、その製品が出来上がるまで待たねばならず、開発期間が長引いてしまうという問題があった。また、ボンディングプロセスによるダメージはパッドの広範囲で発生するので、実際の製品を使っても、回路パターンが密になっているところと疎になっているところが混在してダメージを検出出来ない時もある。
本発明は、以上のような問題を解決するためになされ、配線ルールやレイアウトなどのスペックが決まった時点でパッド電極にどのようなクラックが発生しても検出可能なボンディング条件出し専用のＴＥＧチップを提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明のＴＥＧチップの一態様は、半導体基板と、前記半導体基板上に形成された絶縁膜に埋め込まれた少なくとも一層の金属層からなる金属配線と、前記絶縁膜表面に形成された少なくとも２つの電気特性評価用パッド電極と、前記絶縁膜表面に形成された少なくとも１つのボンディング評価用パッド電極とを具備し、前記金属配線を構成する金属層は、前記絶縁膜を介して対向する１対の櫛歯状金属層が間隔をおいて配置されるように構成され、前記少なくとも一層の金属層からなる金属配線は、前記ボンディング評価用パッド電極下に配置されていることを特徴としている。
また、本発明のＴＥＧチップの一態様は、半導体基板と、前記半導体基板上に形成された絶縁膜に埋め込まれた少なくとも二層の金属層からなる金属配線と、前記絶縁膜表面に形成された少なくとも２つの電気特性評価用パッド電極と、前記絶縁膜表面に形成された少なくとも１つのボンディング評価用パッド電極とを具備し、前記金属配線は、前記一方の電気特性評価用パッド電極に接続された金属配線と前記他方の電気特性評価用パッド電極に接続された金属配線とが前記絶縁膜を介して互いに交互に積層するように構成されて、前記ボンディング評価用パッド電極下に配置されていることを特徴としている。
【０００７】
また、本発明のＴＥＧチップの一態様は、半導体基板と、前記半導体基板上に形成された絶縁膜に埋め込まれた少なくとも一層の金属配線と、前記絶縁膜表面に形成された少なくとも２つの電気特性評価用パッド電極と、前記絶縁膜表面に形成された少なくとも１つのボンディング評価用パッド電極とを具備し、前記金属配線は、チェーン状に引き回されて三次元立体構造に配置され、前記ボンディング評価用パッド電極下に配置されていることを特徴としている。
また、本発明のＴＥＧチップの評価装置は、前記ＴＥＧチップと、前記ＴＥＧチップの一対の前記電気特性評価用パッド電極間、または前記ボンディング評価用パッド電極と前記電気特性評価用パッド電極間に電圧を印加して前記ボンディング評価用パッド電極下に発生するリーク電流の発生箇所を、前記ボンディング評価用パッド電極にレーザ光を照射することにより、不良箇所として特定する欠陥位置検出手段とを有することを特徴としている。
また、本発明のＴＥＧチップの評価方法は、前記ＴＥＧチップの前記電気特性評価用パッド電極から選んだ１対の電気特性評価用パッド電極間、あるいは、前記電気特性評価用パッド電極の１つと前記ボンディング評価用パッド電極の１つに電圧を印加して前記ボンディング評価用パッド電極下の電気特性を測定することを特徴としている。
【発明の効果】
【０００８】
本発明は、以上の構成により、配線ルールやレイアウトなどのスペックが決まった時点でパッド電極下にどのようなクラックが発生しても検出可能なボンディング条件出し専用のＴＥＧチップが得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、実施例を参照して発明の実施の形態を説明する。
【実施例１】
【００１０】
まず、図１乃至図３を参照して実施例１を説明する。
図１は、この実施例に係るＴＥＧチップの平面図及び当該平面図のａ−ａ′線に沿う部分の断面図、図２は、図１の平面図におけるｂ−ｂ′線に沿う部分及びｃ−ｃ′線に沿う部分の断面図、図３は、図１のＴＥＧチップを評価する評価装置の平面図である。
実施例１のＴＥＧチップは、ボンディング評価用パッド下に櫛歯状の配線を３層配置したことに特徴がある。即ち、このＴＥＧパッドは、半導体基板（半導体チップ）１と、前記半導体基板上に形成された絶縁膜１３に埋め込まれた３層のＡｌなどの金属層９、１０、１１からなる金属配線と、絶縁膜１３表面に形成された２つの電気特性評価用パッド２と、絶縁膜１３表面上に形成されたボンディング評価用パッド３とを具備している。このＴＥＧチップは、ボンディング処理が施されており、電気特性評価用パッド２上にはバンプ電極（以下、バンプという）４、６が形成され、ボンディング評価用パッド３上にはバンプ５が形成されている。半導体基板１上には、更に、電気特性評価用パッド２と同じ構造の下に配線が形成されていない参照パッド７及びボンディング評価用パッド３と同じ構造で下に配線が形成された参照パッド８が形成されている。
【００１１】
金属配線は、例えば、アルミニウムからなり、絶縁膜１３を介して対向する１対の櫛歯状金属層が間隔をおいて３層積層されるように配置され、これら積層された１対の金属層９、１０、１１はボンディング評価用パッド３下に配置されている。第１層目の金属層９は、対向する１対の金属層からなり、２つの櫛歯状金属層がそれぞれの歯を噛み合わせるように対向している。そして、第２層及び第３層の金属層１０、１１は、第１層の金属層９の１対の金属層と同様の構成を有している。即ち、同じ構成の１対の金属層が３層間隔をおいて積層されている。この３層からなる１対の金属層の立体構造において、一方の櫛歯状金属層の第１層目から第３層目までの金属層は、縦方向の接続配線１２ａにより接続されて互いに導通している。一方の櫛歯状金属層は、接続配線９ａによりバンプ６が形成された電気特性評価用パッド２に接続されている（図２（ａ）、図１参照）。また、他方の櫛歯状金属層の第１層目から第３層目までの金属層は、縦方向の接続配線１２ｂにより接続されて互いに導通している。他方の櫛歯状金属層は、接続配線１１ａによりバンプ４が形成された電気特性評価用パッド２に接続されている（図２（ｂ）、図１参照）。
【００１２】
図３は、ＴＥＧチップを評価する評価装置（テスタ）である。図３（ａ）の評価装置は、ＴＥＧチップのボンディング評価用パッド３の電気特性を測定して製品である半導体チップを評価する。評価装置は、基板１４と、基板１４上に形成された複数の取り出し電極１５と、取り出し電極１５の所定の電極１５ａ、１５ｂに接続された電流計及び電圧計から構成されている。電極１５ａ、１５ｂは、基板１４に載置された半導体基板１のバンプ６が形成された電気特性評価用パッド２及びバンプ４が形成された電気特性評価用パッド２に電気的に接続される。そして、電極１５ａ、１５ｂ間に電源を接続してボンディング評価用パッド３下の金属配線の電圧／電流を測定する。
【００１３】
金属配線を構成する１対の櫛歯状金属層は、絶縁膜１３を介して対向しており、キャパシタ構造になっている。したがって、ボンディング評価用パッドに対するボンディングプロセスの影響により、ダメージを受けると、ボンディング評価用パッド下は、絶縁状態からリーク状態に転じる。この評価装置では前記金属配線の隣り合う配線間のリークや上層及び下層の金属層間の絶縁状態からリーク状態へ転じる様子を観察することが出来る。すなわち、金属層の第１層目と第２層目間でも第２層目と第３層目間のいずれの位置でダメージがあっても一括で検出が可能である。
この実施例では、金属配線は、前述のように、ＸＹ面に櫛歯状金属層をパッド面積と同面積にして、これを３層配置させ、Ｚ方向に一箇所の接続点を伴う配線がなされる。金属配線は、ボンディング評価用パッド直下に可能な限り繰り返し配置する。
図３（ｂ）の評価装置は、図３（ａ）の評価装置と同じ構造であるが、使用する取り出し電極が異なっている。この評価装置は、複数の取り出し電極１５のうちの電極１５ｂ、１５ｃに接続された電流計及び電圧計を有しており、電極１５ｃは、バンプ５が形成されたボンディング評価用パッド３に電気的に接続されている。そして、電極１５ｂ、１５ｃ間に電源を接続してボンディング評価用パッド３と第３層目の金属層間の電圧／電流を測定する。
【００１４】
評価装置によるＴＥＧチップの評価において、平面Ｘ方向のクラックを想定したとき櫛歯の間隔を狭くしたり広くしたりして、製品に見合う配線間リーク不良を検出する。また、Ｚ方向のクラックを想定したときも、製品に見合う金属層間の配線間リーク不良を検出する。
ＴＥＧチップにおいて、金属層間の距離は、製品スペックで決める。即ち、図１（ｂ）において、ボンディング評価用パッド３の底面から第３層目の金属層１１までの距離ｈ３、第３層目の金属層１１底面から第２層目の金属層１０上面までの距離ｈ２及び第２層目の金属層１０底面から第１層目の金属層９上面までの距離ｈ１は、製品の半導体チップと同じにする。その結果、絶縁膜（層間絶縁膜）の破壊がデバイスへの破壊影響と等価なので、簡単な構造で製品への影響を知ることができる。
以上、この実施例では、配線ルールやレイアウトなどのスペックが決まった時点でパッド電極にどのようなクラックが発生しても検出可能なボンディング条件出し専用のＴＥＧチップを得ることが出来る。この実施例では金属配線を３層構造で説明したが、１層、２層もしくは４層以上でも良い。また、櫛歯状金属層は、ＸＹ面として配置したが、ＸＺ面、またはＹＺ面に配置してもよい。
【実施例２】
【００１５】
次に、図４乃至図６、図１１及び図１２を参照して実施例２を説明する。
図４は、この実施例に係るＴＥＧチップの平面図、図５は、図４のａ−ａ′線、ｂ−ｂ′線に沿う部分の断面図、図６は、図４のＴＥＧチップを評価する評価装置の平面図、図１１及び図１２は、この実施例の他の例に係るＴＥＧチップの断面図である。
実施例２のＴＥＧチップは、ボンディング評価用パッド下に間隔をおいて配置された板状の上下２層の金属層から構成された配線を引き回したことに特徴がある。即ち、このＴＥＧチップは、半導体基板１と、前記半導体基板１上に形成された絶縁膜２３に埋め込まれた２層のアルミニウムなどの金属層２０、２１と、絶縁膜２３表面に形成された２つの電気特性評価用パッド２と、絶縁膜２３表面上に形成されたボンディング評価用パッド３とを具備している。このＴＥＧチップは、ボンディング処理が施されており、電気特性評価用パッド２上にはバンプ４、６が形成され、ボンディング評価用パッド３上にはバンプ５が形成されている。半導体基板１上には、更に、電気特性評価用パッド２と同じ構造の下に配線が形成されていない参照パッド７及びボンディング評価用パッド３と同じ構造でその下に配線が形成された参照パッド８が形成されている。
【００１６】
金属配線は、例えば、アルミニウムからなり、絶縁膜２３を介して対向する１対の板状金属層が間隔をおいて配置され、これら１対の金属層２０、２１は、ボンディング評価用パッド３下に配置され、その面積はパッド面積とほぼ同等である。下層にある第１層目の金属層２０は、接続配線２０ａによりバンプ６が形成された電気特性評価用パッド２に接続されている。また、上層にある第２層目の金属層２１は、接続配線２１ａによりバンプ４が形成された電気特性評価用パッド２に接続されている（図４、図５参照）。
図６は、ＴＥＧチップを評価する評価装置（テスタ）である。図６（ａ）の評価装置は、ＴＥＧチップのボンディング評価用パッド３の電気特性を測定して製品である半導体チップを評価する。評価装置は、基板１４と、基板１４上に形成された複数の取り出し電極１５と、取り出し電極１５の所定の電極１５ａ、１５ｂに接続された電流計及び電圧計から構成されている。電極１５ａ、１５ｂは、基板１４に載置された半導体基板１のバンプ６が形成された電気特性評価用パッド２及びバンプ４が形成された電気特性評価用パッド２に電気的に接続される。そして、電極１５ａ、１５ｂ間に電源を接続してボンディング評価用パッド３下の金属配線の電圧／電流を測定する。
【００１７】
金属配線を構成する１対の板状金属層２０、２１は、絶縁膜２３を介して対向しており、キャパシタ構造になっている。したがって、ボンディング評価用パッドに対するボンディングプロセスの影響により、ダメージを受けると、ボンディング評価用パッド下は、絶縁状態からリーク状態に転じる。この評価装置では前記金属配線の隣り合う配線間のリークや上層及び下層の金属層間の絶縁状態からリーク状態へ転じる様子を観察することが出来る。
図６（ｂ）の評価装置は、図６（ａ）の評価装置と同じ構造であるが、使用する取り出し電極が異なっている。この評価装置は、複数の取り出し電極１５のうちの電極１５ｂ、１５ｃに接続された電流計及び電圧計を有しており、電極１５ｃは、バンプ５が形成されたボンディング評価用パッド３に電気的に接続されている。そして、電極１５ｂ、１５ｃ間に電源を接続してボンディング評価用パッド３と第２層目の金属層間の電圧／電流を測定する。
【００１８】
図６（ａ）の評価装置は、第１層目と第２層目の金属層２０、２１間のダメージ評価を行い、図６（ｂ）の評価装置でボンディング評価用パッド３と第２層目の金属層２１間のダメージ評価を行う。また、裏面エミッション顕微鏡でＴＥＧチップを観測すれば、リーク点の確認も可能になる。
裏面エミッション顕微鏡装置では、まずＴＥＧチップ表裏面を観察できるようにパッケージの樹脂開封を行う。次に、ＴＥＧチップの電気特性評価用パッド間に裏面エミッション顕微鏡装置のプローブを接触させ、定電圧を印加する。このとき、パッド直下からＺ方向（下方）に対向した金属層にかけてダメージがあると、その箇所にリーク電流が流れる。このとき、パッド全面にレーザビーム（例えば、赤外線レーザ波長１．３μｍ、レーザエネルギー４００ｍｗ）を走査させながら照射すると、レーザの熱によってダメージのあるところは電流量が変化する。この電流量の変化は、裏面エミッション顕微鏡装置に備わったＣＣＤの映像上に発色して映し出されるため、これをコンピュータ画像で輝度変化により表示させることによりダメージの位置を知ることができる。チップ表面から観察して、前記発色反応があればパッド直下からＺ方向に対向した金属層にかけてダメージがあり、チップ裏面から観察して、前記発色反応があればパッド直下に向かって、一番離れた金属層にかけてダメージがあることがわかる。
【００１９】
ＴＥＧチップにおいて、金属層間の距離は、製品スペックで決める。即ち、ボンディング評価用パッド３の底面から第２層目の金属層２１までの距離ｈ２、第２層目の金属層２１底面から第１層目の金属層２０上面までの距離ｈ１は、それぞれ製品の半導体チップと同じにする。その結果、絶縁膜（層間絶縁膜）の破壊がデバイスへの破壊影響と等価なので、簡単な構造で製品への影響を知ることができる。
この実施例では、金属配線を２層で説明したが、図１１及び図１２に示すように３層、４層あるいはそれ以上でも良い。図１１及び図１２のＴＥＧチップ断面図は、図４のＴＥＧチップ平面図を援用している。
【００２０】
図１１のＴＥＧチップは、ボンディング評価用パッド下に間隔をおいて配置された板状の３層に積層された金属層から構成された配線を引き回したことに特徴がある。即ち、このＴＥＧチップは、半導体基板１と、前記半導体基板１上に形成された絶縁膜２３に埋め込まれた３層のアルミニウムなどの金属層２０、２１、２２と、絶縁膜２３表面に形成された２つの電気特性評価用パッドと、絶縁膜２３表面上に形成されたボンディング評価用パッド３とを具備している。このＴＥＧチップは、ボンディング処理が施されており、各電気特性評価用パッド上には各バンプが形成され、ボンディング評価用パッド３上にはバンプ５が形成されている。半導体基板１上には、更に、電気特性評価用パッドと同じ構造の下に配線が形成されていない参照パッド及びボンディング評価用パッドと同じ構造でその下に配線が形成された参照パッドが形成されている。第１層及び第３層の金属層２０、２２は縦方向（Ｚ方向）の接続配線２４により接続されている。
【００２１】
金属配線は、絶縁膜２３を介して対向するように積層された板状金属層が配置され、これら金属層２０、２１、２２は、ボンディング評価用パッド３下に配置され、その面積はパッド面積とほぼ同等である。第２層目の金属層２１は、接続配線２０ａによりバンプ６が形成された電気特性評価用パッド２に接続されている。また、上層にある第３層目の金属層２２は、接続配線２１ａによりバンプ４が形成された電気特性評価用パッド２に接続されている。
【００２２】
図１２のＴＥＧチップは、ボンディング評価用パッド下に間隔をおいて配置された板状の４層に積層された金属層から構成された配線を引き回したことに特徴がある。即ち、このＴＥＧチップは、半導体基板１と、前記半導体基板１上に形成された絶縁膜２３に埋め込まれた４層のアルミニウムなどの金属層２０、２１、２２、２５と、絶縁膜２３表面に形成された２つの電気特性評価用パッドと、絶縁膜２３表面上に形成されたボンディング評価用パッド３とを具備している。このＴＥＧチップは、ボンディング処理が施されており、各電気特性評価用パッド上には各バンプが形成され、ボンディング評価用パッド３上にはバンプ５が形成されている。半導体基板１上には、更に、電気特性評価用パッドと同じ構造の下に配線が形成されていない参照パッド及びボンディング評価用パッドと同じ構造でその下に配線が形成された参照パッドが形成されている。第１層及び第３層の金属層２０、２２は縦方向（Ｚ方向）の接続配線２６により接続されている。第２層及び第４層の金属層２１、２５は縦方向（Ｚ方向）の接続配線２７により接続されている。
【００２３】
金属配線は、絶縁膜２３を介して対向するように積層された板状金属層が配置され、これら金属層２０、２１、２２、２５は、ボンディング評価用パッド３下に配置され、その面積はパッド面積とほぼ同等である。第１層目の金属層２０は、接続配線２０ａによりバンプ６が形成された電気特性評価用パッド２に接続されている。また、上層にある第４層目の金属層２５は、接続配線２１ａによりバンプ４が形成された電気特性評価用パッド２に接続されている。
以上、この実施例では、配線ルールやレイアウトなどのスペックが決まった時点でパッド電極にどのようなクラックが発生しても検出可能なボンディング条件出し専用のＴＥＧチップを得ることが出来る。また、金属層は、ＸＹ面として配置したが、ＸＺ面、またはＹＺ面として配置してもよい。
【実施例３】
【００２４】
次に、図７乃至図１０、図１３を参照して実施例３を説明する。
図７は、この実施例に係るＴＥＧチップの平面図、図８は、図７の平面図におけるａ−ａ′線、ｂ−ｂ′線及びｃ−ｃ′線に沿う部分の断面図、図９は、図７のＴＥＧチップを評価する評価装置の平面図、図１３は、この実施例に係る他の例のＴＥＧチップの平面図、図１０は、図１３の平面図におけるａ−ａ′線、ｂ−ｂ′線及びｃ−ｃ′線に沿う部分の断面図である。
実施例３のＴＥＧチップは、ボンディング評価用パッド下に３層の金属層からなるチエーン状の金属配線を３次元立体構造に引き回したことに特徴がある。即ち、このＴＥＧパッドは、半導体基板１と、半導体基板１上に形成された絶縁膜３３に埋め込まれた３層のアルミニウム（Ａｌ）などの金属層３０、３１、３２と、絶縁膜３３表面に形成された２つの電気特性評価用パッド２と、絶縁膜３３表面上に形成されたボンディング評価用パッド３とを具備している。このＴＥＧチップは、ボンディング処理が施されており、電気特性評価用パッド２上にはバンプ４、６が形成され、ボンディング評価用パッド３上にはバンプ５が形成されている。半導体基板１上には、更に、電気特性評価用パッド２と同じ構造であって下に配線が形成されていない参照パッド７及びボンディング評価用パッド３と同じ構造であって下に配線が形成された参照パッド８が形成されている。
【００２５】
図７の金属配線は、例えば、アルミニウムからなる３層の金属層３０、３１、３２が連続的に一繋がりに接続するように配置され、これら金属層はボンディング評価用パッド３下に配置されている。
金属配線を構成する３層の金属層は、各層ともＸ方向に２回折り返した葛折り形状をしている。これが３層繰り返し配置されており、第１層目の金属層３０の端部と第２層目の金属層３１の端部とは、縦方向（Ｚ方向）の接続配線３１ａにより接続されている。また、第２層目の金属層３１の端部と第３層目の金属層３２の端部とは、縦方向（Ｚ方向）の接続配線３３ａにより接続されている。第１層目の金属層３０は、接続配線３０ａによりバンプ６が形成された電気特性評価用パッド２に接続されており、第３層の金属層３２は、接続配線３２ａによりバンプ４が形成された電気特性評価用パッド２に接続されている。
【００２６】
図９は、ＴＥＧチップを評価する評価装置（テスタ）である。図９（ａ）の評価装置は、ＴＥＧチップのボンディング評価用パッド３の電気特性を測定して製品である半導体チップを評価する。評価装置は、基板１４と、基板１４上に形成された複数の取り出し電極１５と、取り出し電極１５の所定の電極１５ａ、１５ｂに接続された電流計及び電圧計から構成されている。電極１５ａ、１５ｂは、基板１４に載置された半導体基板１のバンプ６が形成された電気特性評価用パッド２及びバンプ４が形成された電気特性評価用パッド２に電気的に接続される。そして、電極１５ａ、１５ｂ間に電源を接続してボンディング評価用パッド３下の金属配線の電圧／電流を測定する。
図９（ｂ）の評価装置は、図９（ａ）の評価装置と同じ構造であるが、使用する取り出し電極が異なっている。この評価装置は、複数の取り出し電極１５のうちの電極１５ｂ、１５ｃに接続された電流計及び電圧計を有しており、電極１５ｃは、バンプ５が形成されたボンディング評価用パッド３に電気的に接続されている。そして、電極１５ｂ、１５ｃ間に電源を接続してボンディング評価用パッド３と第２層目の金属層間の電圧／電流を測定する。
金属配線を構成する３層の葛折り状金属層は、チェーン状態の抵抗になっており、可能な限りボンディング評価用パッド３下に広範囲に形成されている。平面方向のクラックを想定した場合、各金属層の葛折り形状の間隔を狭くしたり広くしたりして評価ＴＥＧチップを作り、配線間リーク不良を検出できる。単純な配線の断線も、葛折り形状を直列につないでいるので、一部の破損でも異常を検出できる。また、葛折り形状は、各層縦方向に接続したので、縦方向のクラックが発生しても検出が可能である。
【００２７】
次に、図１０及び図１３を参照してこの実施例の他の例を説明する。
この例のＴＥＧチップは、図７に示すものと基本的な構造は同じであり、金属配線の配置構造が異なっている。
この例の金属配線は、３層の金属層３０、３１、３２が連続的に一繋がりにチエーン抵抗形状に配置され、これら金属層はボンディング評価用パッド３下に配置されている。金属配線を構成する３層の金属層は、第１層がＸ方向に隣接して配置されたＵ字状体及び直線状体からなり、第２層がＸ方向に隣接して配置された３本の直線状体からなり、第３層がＸ方向に隣接して配置されたＵ字状体及び直線状体からなる。そして、第１層のＵ字状体及び直線状体の端部は、縦方向（Ｚ方向）の接続配線３５ａにより第２層の直線状体の端部に接続され、第２層の直線状体の一端及び第３層のＵ字状体及び直線状体の端部はそれぞれ接続配線３４ａにより接続されている。第１層目の金属層３０は、接続配線３０ａによりバンプ６が形成された電気特性評価用パッド２に接続され、第３層の金属層３２は、接続配線３２ａによりバンプ４が形成された電気特性評価用パッド２に接続されている。
【００２８】
ＴＥＧチップにおいて、金属層間の距離は、製品スペックで決める。即ち、ボンディング評価用パッド３下の状態は、製品の半導体チップと同じにする。その結果、絶縁膜の破壊がデバイスへの破壊影響と等価なので、簡単な構造で製品への影響を知ることができる。
以上、この実施例では、配線ルールやレイアウトなどのスペックが決まった時点でパッド電極でどのようなクラックが発生しても検出可能なボンディング条件出し専用のＴＥＧチップを得ることが出来る。金属配線は、抵抗やダイオードなどの半導体素子をチェーン状に接続した抵抗体に代えても良い。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】実施例１に係るＴＥＧチップの平面図及び当該平面図のａ−ａ′線に沿う部分の断面図。
【図２】図１の平面図におけるｂ−ｂ′線に沿う部分及びｃ−ｃ′線に沿う部分の断面図．
【図３】図１のＴＥＧチップを評価する評価装置の平面図。
【図４】実施例２に係るＴＥＧチップの平面図。
【図５】図４の平面図におけるａ−ａ′線、ｂ−ｂ′線及びｃ−ｃ′線に沿う部分の断面図。
【図６】図４のＴＥＧチップを評価する評価装置の平面図。
【図７】実施例３に係るＴＥＧチップの平面図。
【図８】図７の平面図におけるａ−ａ′線、ｂ−ｂ′線及びｃ−ｃ′線に沿う部分の断面図。
【図９】図７のＴＥＧチップを評価する評価装置の平面図。
【図１０】図１３の平面図におけるａ−ａ′線、ｂ−ｂ′線及びｃ−ｃ′線に沿う部分の断面図。
【図１１】実施例２の他の例に係るＴＥＧチップの断面図。
【図１２】実施例２の他の例に係るＴＥＧチップの断面図。
【図１３】実施例３に係る他の例のＴＥＧチップの平面図。
【符号の説明】
【００３０】
１・・・半導体基板（半導体チップ）
２・・・電気特性評価用パッド（パッド電極）
３・・・ボンディング評価用パッド（パッド電極）
４、５、６・・・バンプ（バンプ電極）
７、８・・・参照パッド
９、１０、１１、２０、２１、２２、２５、３０、３１、３２・・・金属層
９ａ、１１ａ、１２ａ、１２ｂ、２０ａ、２１ａ、２４、２６、２７、３０ａ、３１ａ、３２ａ、３３ａ、３４ａ、３５ａ・・・接続配線
１３、２３、３３・・・絶縁膜（層間絶縁膜）
１４・・・基板
１５、１５ａ、１５ｂ、１５ｃ・・・取り出し電極。
【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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【図１３】
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