(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板上に形成された集積回路と、
この集積回路を覆うように形成された絶縁保護膜と、
前記集積回路を構成する第１の配線電極に接続して前記絶縁保護膜上に形成された金属からなる第１の観測用パッドと、
前記集積回路に信号を印加して動作させた状態における信号強度が前記第１の電極配線より小さい第２の電極配線に接続された第２の観測用パッドと
を備え、
前記第２の観測用パッドは、前記第１の観測用パッドより大きい面積に形成され、
前記観測用パッドからの洩れ電界を所望の電気光学結晶に結合させて前記漏れ電界を前記電気光学結晶を用いた電気光学サンプリングで測定する状態で、前記観測用パッドは、前記集積回路に信号を印加して動作させた状態における前記観測用パッドが接続する電極配線を通る信号の信号強度に応じて所望の電気光学結晶を用いた電気光学サンプリングで検出可能となる電界が得られる面積以上に形成され、
前記集積回路に信号を印加して動作させた状態における前記電極配線の信号波形が、前記観測用パッドから発生した電界を電気光学サンプリングで検出することで測定されることを特徴とする集積回路装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電気光学サンプリングにより電極配線の信号状態を測定するための観測用パッドを備えた集積回路装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
高密度な集積回路を搭載した集積回路装置においては、内蔵する膨大な数の素子間を接続するための配線は、多層化されている。したがって、多層構造の下層に配置された配線における信号波形を測定するためには、この配線に接続して最上層まで引き出されているビアを形成し、ビアに検査測定用のパッドを接続配置している。この検査測定用パッドを用いた上記配線における信号波形の測定には、電子ビームプロービングが用いられている。
しかしながら、集積回路の高速化が進展するに伴って、電子ビームプロービングでは時間分解能が不足し、集積回路動作を通常動作させた状態での測定は困難となってきている。
【０００３】
上記の問題点を解消する測定技術として、電気光学結晶を電界測定のためのセンサーに用いる方法が、高速の電気信号波形を計測する手段として知られている。これは、電界によって複屈折率が変化するという電気光学結晶の性質を利用するものであり、電気光学サンプリングと呼ばれている。
簡単に説明すると、電気光学結晶にレーザ光をプローブ光として照射すると、照射した光の直交する２つの方向の振動成分の位相差、すなわち偏光状態が、この電気光学結晶に対する電界の大きさに応じて変化する。通常、上記の偏光変化は、ある適当な軸方向に設定された偏光板を通すことによってレーザ光の強度変化に変換できる。したがって、このレーザ光の強度の変化を検出すれば、電気光学結晶に対する電界の変化を検出できる。また、レーザ光にパルス波を用いれば、時間的に変化する電界，すなわち電気信号の時間変化を、パルス幅に相当する分解能で測定可能となる。以上が、電気光学サンプリングの原理である。
【０００４】
そして、上記の電気光学結晶を集積回路の配線電極上に配置して用いれば、配線電極に信号が流れたときに発生する電界を検出することができ、配線電極の導通試験を行うことができる。
なかでも、図３に示す方法が最も汎用的な方法であり、一般に「外部プローブ法」と呼ばれているものを、検査用のパッドを持つ集積回路の試験に適用した。この方法では、回路基板３０１上に絶縁膜３０２を介して形成された配線電極３０３を、この上に形成されている絶縁保護膜３０４を貫通して形成されているビア金属３０５に接続し、さらにビア金属３０５を絶縁保護膜３０４上に形成されている検査用パッド３０６に接続して試験する。
【０００５】
上記の試験では、まず、検査用パッド３０６上で、電気光学結晶３１０の誘電体多層膜ミラー３１１が形成された面を、絶縁保護膜３０４に近づけて配置する。そして、検査用パッド３０６からの漏れ電界３２０を電気光学結晶３１０に結合させ、電界強度変化に応じて誘電体多層膜ミラー３１１を反射してくるレーザ光３１３の偏光変化を検出する。この偏光変化の検出により、検査用パッド３０６とビア金属３０５を介して電気的に接続している配線電極３０３の試験を行うことができる。
【０００６】
ところで、上述したような電気光学（ＥＯ）サンプリング技術は、電気光学結晶に結合する電界を検出する。このため、図３に示す測定対象の配線電極３０３の信号電圧が非常に小いために検査用パッド３０６からの電界が非常に弱く、これに対して測定対象外の近隣の配線電極からの電界が非常に強い場合には、近隣の配線電極からの洩れ電界３２０ａでクロストーク３３０が発生する。そして、クロストーク３３０が発生すれば、検査用パッド３０６の電気光学サンプリングによる検査に影響を及ぼす場合があった。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
以上説明したように、電気光学サンプリング技術を高密度に集積化されたＬＳＩの内部ノード測定に適用しようとした場合、信号が微少であると正確に波形を測定することが困難な場合があった。
本発明は、以上のような問題点を解消するためになされたものであり、電気光学サンプリング技術を用いて、集積回路の任意の配線電極の信号状態を高精度に測定できる集積回路装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の集積回路装置は、半導体基板上に形成された集積回路と、この集積回路を覆うように形成された絶縁保護膜と、集積回路を構成する第１の配線電極に接続して絶縁保護膜上に形成された金属からなる第１の観測用パッドと、集積回路に信号を印加して動作させた状態における信号強度が第１の電極配線より小さい第２の電極配線に接続された第２の観測用パッドとを備え、第２の観測用パッドは、第１の観測用パッドより大きい面積に形成され、観測用パッドからの洩れ電界を所望の電気光学結晶に結合させて漏れ電界を電気光学結晶を用いた電気光学サンプリングで測定する状態で、観測用パッドは、集積回路に信号を印加して動作させた状態における観測用パッドが接続する電極配線を通る信号の信号強度に応じて所望の電気光学結晶を用いた電気光学サンプリングで検出可能となる電界が得られる面積以上に形成され、集積回路に信号を印加して動作させた状態における電極配線の信号波形が、観測用パッドから発生した電界を電気光学サンプリングで検出することで測定されるようにしたものである。
この発明によれば、観測用パッドにおける電界強度が、電極配線における信号強度に対応する。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施の形態を図を参照して説明する。
本実施の形態では、図１に示すように集積回路装置を構成した。なお、図１において、（ａ）は正面図で、（ｂ）は平面図である。この集積回路は、まず、回路基板１０１上に絶縁膜１０２を介して形成された配線電極１０３ｌ，１０３ｍ，１０３ｎを備えている。また、これら配線電極上に形成されている絶縁保護膜１０４を貫通し、ビア１０５ｌ，１０５ｍ，１０５ｎが各々配線電極１０３ｌ，１０３ｍ，１０３ｎに接続して形成されている。また、絶縁保護膜１０４上には、正方形の観測用パッド１０６ｌが形成され、ビア１０５ｌに接続している。同様に、絶縁保護膜１０４上には、正方形の観測用パッド１０６ｎが形成され、ビア１０５ｎに接続している。上記の構成において、この実施の形態においては、各々の配線電極における信号強度は、配線電極１０３ｌ＜配線電極１０３ｎ＜配線電極１０３ｍであるものとする。
【００１０】
図１における観測用パッド１０６ｌ，１０６ｎの面積は、観測用パッドの面積と電気光学サンプリングにおける測定感度の関係を示す図２に基づいて設計されているようにした。図２に示すように、非接触型の電気光学サンプリングによる測定では、観測用パッドの面積に測定感度が依存しており、観測用パッドの面積が広いほど測定感度が向上する。このように測定感度が観測用パッド面積依存性を持つのは、電子ビームプロービングや接触型電気光学サンプリングにはない非接触型の電気光学サンプリングの特徴であり、本発明はこの現象を利用している。
【００１１】
図２に関してより詳細に説明すると、まず、点２１ｌは、配線電極１０３ｌを通る電気信号が電気光学サンプリングによって十分な信号雑音比（Ｓ／Ｎ）を持って測定できる測定感度を示す点である。また、点２１ｍは、配線電極１０３ｍを通る電気信号が電気光学サンプリングによって十分な信号雑音比を持って測定できる測定感度を示す点である。そして、点２１ｎは、配線電極１０３ｎを通る電気信号が電気光学サンプリングによって十分な信号雑音比を持って測定できる測定感度を示す点である。
【００１２】
前述したように、各々の配線電極における信号強度は、配線電極１０３ｌ＜配線電極１０３ｎ＜配線電極１０３ｍであるので、各々に必要な測定感度は、図２に示すように、配線電極１０３ｌ＞配線電極１０３ｎ＞配線電極１０３ｍとなる。なお、用いる電気光学結晶により測定感度とパッド面積との関係は変化するため、図２では、縦軸横軸とも任意目盛りとしている。例えば、カドミウムテルルを電気光学結晶として用いた場合、横軸の単位はμｍ2である。
【００１３】
したがって、点２１ｌで示される感度に対応する観測用パッド面積は、点２２ｌで示されるものとなり、図１に示した観測用パッド１０６ｌの面積は、点２２ｌで示される面積とすればよい。同様に、点２１ｎで示される感度に対応する観測用パッド面積は、点２２ｍで示されるものとなり、図１に示した観測用パッド１０６ｎの面積は、点２２ｎで示される面積とすればよい。なお、配線電極１０３ｍを通る信号は非常に大きいため、測定感度は小さくてよく、ビア１０５の上面の面積で十分な測定感度が得られるため、観測用パッドは不要である。
【００１４】
以上述べたように、観測用パッドの面積を、各々の配線電極を通る電気信号の強度に応じた測定感度になる面積以上にすれば、任意の配線電極を通る信号波形をこの信号の強度によらず高精度に測定できる。
ところで、図２に示すように、観測用パッドの面積はある値以上とすると測定感度が向上しなくなる。また、観測用パッドの面積を大きくしすぎると、集積回路の集積度の向上の阻害となる。したがって、観測用パッドは、例えば一辺が３０μｍ程度の正方形を上限として用いるようにすれば、集積度向上を阻害することなく、また、感度向上の効果が十分に得られる。なお、上記実施の形態では、平面形状が正方形の観測用パッドを用いるようにしたが、これに限るものではなく、長方形や円形など他の形状としてもよい。
【００１５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明では、半導体基板上に形成された集積回路と、この集積回路を覆うように形成された絶縁保護膜と、集積回路を構成する配線電極に接続して絶縁保護膜上に形成された金属からなる観測用パッドとを備え、観測用パッドは、集積回路に信号を印加して動作させた状態における観測用パッドが接続する電極配線の信号強度に応じた面積に形成され、集積回路に信号を印加して動作させた状態における電極配線の信号波形が、観測用パッドから発生した電界を電気光学サンプリングで検出することで測定されるものである。
この発明によれば、観測用パッドにおける電界強度が、電極配線における信号強度に対応するので、電気光学サンプリング技術を用いて、集積回路の任意の配線電極の信号状態を高精度に測定できるという優れた効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明における集積回路の一部構成を示す断面図と平面図である。
【図２】  観測用パッドの面積と電気光学サンプリングにおける測定感度の関係を示す相関図である。
【図３】  従来よりある電気光学サンプリングによる試験方法を示す説明図である。
【符号の説明】
１０１…回路基板、１０２…絶縁膜、１０３ｌ，１０３ｍ，１０３ｎ…配線電極、１０４…絶縁保護膜、１０５ｌ，１０５ｍ，１０５ｎ…ビア、１０６ｌ，１０６ｍ，１０６ｎ…観測用パッド。
【図１】
0003734995.tif 000002
【図２】
0003734995.tif 000003
【図３】
0003734995.tif 000004