JP2003332449A - Method for manufacturing semiconductor device - Google Patents
Method for manufacturing semiconductor deviceInfo
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 不良の発生した配線層を直後の工程で発見
し、当該配線層まで除去し、その層を再構築することで
フィードバック時間を短縮した製造方法を提供する。
【解決手段】 半導体基板に形成した素子上に多層の配
線層を備える半導体装置の製造に際し、配線層の不良を
検査するためのテスト素子を形成する工程(S100)
と、テスト素子に接続される1ないし数層の配線層を形
成する工程(S101)と、配線層を形成した後にパッ
ド及びテスト素子を利用して当該配線層の検査を行う工
程(S102,S103)と、配線層が不良の配線の場
合に当該不良の配線層を除去する工程(S104)と、
除去した配線層を再度形成する工程とを含む。不良の発
生した配線層の直後に当該配線層を除去して再構築する
ことで、製造歩留りを向上し、フィードバック時間を短
縮することができる。
(57) [Problem] To provide a manufacturing method in which a defective wiring layer is found in a subsequent process, removed to the wiring layer, and the layer is reconstructed to reduce a feedback time. SOLUTION: In manufacturing a semiconductor device having a multilayer wiring layer on an element formed on a semiconductor substrate, a step of forming a test element for inspecting a defect of the wiring layer (S100).
And a step of forming one or several wiring layers connected to the test element (S101), and a step of inspecting the wiring layer using the pads and the test element after forming the wiring layer (S102, S103) And) removing the defective wiring layer if the wiring layer is defective (S104).
Forming the removed wiring layer again. By removing and rebuilding the wiring layer immediately after the defective wiring layer, the manufacturing yield can be improved and the feedback time can be reduced.
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は半導体装置の製造方
法に関し、特に素子の上層に形成する多層配線構造での
配線不良による半導体装置の歩留り低下を未然に防止し
た半導体装置の製造方法に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method of manufacturing a semiconductor device, and more particularly, to a method of manufacturing a semiconductor device in which a decrease in yield of the semiconductor device due to a wiring failure in a multilayer wiring structure formed on an element is prevented. is there.
【0002】[0002]
【従来の技術】半導体装置の製造工程は、半導体基板に
素子分離工程、不純物拡散工程等を行って所要の素子を
形成した後、その上層に層間絶縁膜及びコンタクトホー
ル、スルーホール等のビアを介して素子に対して電気接
続を行うための配線を形成する配線工程を行っている。
近年、半導体装置の高集積化が進められることにより、
配線層が十数層を超えるような半導体装置(以下、超多
層配線半導体装置と称する)が提供されており、このよ
うな超多層配線半導体装置では、半導体装置の製造にお
ける配線工程の割合が多いため、各配線層及び当該配線
層を下層の素子や配線層と接続するためのビアでの不良
率を軽減することが重要な要素の一つとなっている。2. Description of the Related Art In the process of manufacturing a semiconductor device, after a required element is formed by performing an element isolation step, an impurity diffusion step, etc. on a semiconductor substrate, an interlayer insulating film and a via such as a contact hole and a through hole are formed on the upper layer thereof. A wiring process for forming a wiring for electrically connecting to the element is performed.
In recent years, as semiconductor devices have been highly integrated,
A semiconductor device having more than ten wiring layers (hereinafter referred to as a super-multilayer wiring semiconductor device) is provided, and in such a super-multilayer wiring semiconductor device, a large number of wiring steps are used in manufacturing the semiconductor device. Therefore, it is one of the important factors to reduce the defect rate in each wiring layer and the via for connecting the wiring layer to the underlying element or wiring layer.
【0003】この目的のために、通常は半導体素子及び
その上層の配線層の製造を全て行って半導体装置の製造
が完了したのち、当該半導体装置あるいは当該半導体装
置の一部に形成したテスト素子に対する検査工程を実行
し、不良率の測定および不良原因の究明を行っている。
その結果から工程途中の対策を実施し不良を軽減すると
いう手法が採用されている。しかしながら、この手法で
は、超多層配線半導体装置においては、配線層における
不良の原因となる工程が非常に多く不良の原因を究明す
ることが非常に難しくなる。また、超多層配線半導体装
置においては配線工程が多いため、半導体装置の製造日
数も非常に長くなり、そのために半導体装置が完成して
から半導体装置の不良解析を実施した場合、不良原因の
究明および、対策、効果確認までのフィードバックが遅
くなってしまう。このため、製品の早期歩留向上という
観点においては、製造後の測定によるフィードバックは
効果確認までの時間が長いため、十分とは言えない。For this purpose, normally, after the semiconductor device and the wiring layer above it are all manufactured to complete the manufacture of the semiconductor device, the semiconductor device or a test element formed in a part of the semiconductor device is tested. The inspection process is executed to measure the defect rate and investigate the cause of the defect.
Based on the results, a method is adopted in which measures are taken during the process to reduce defects. However, with this method, in an ultra-multilayered wiring semiconductor device, there are so many steps that cause a defect in the wiring layer, and it is very difficult to determine the cause of the defect. In addition, since there are many wiring steps in a super multi-layer wiring semiconductor device, the number of manufacturing days of the semiconductor device becomes very long. Therefore, when a defect analysis of the semiconductor device is performed after the semiconductor device is completed, the cause of the defect can be determined and , Feedback to measure and confirm effect is delayed. Therefore, from the viewpoint of improving the yield of products at an early stage, feedback by measurement after manufacturing takes a long time to confirm the effect, and is not sufficient.
【0004】また、製造された半導体装置の配線層にお
ける不良原因を特定し、その層まで上層の配線層を除去
して再構築することが行われているが、不良原因となる
配線層が下層にあった時にウエハの全面において精度よ
く上層の配線層を除去することは難しい。この点につい
て、例えば、特許第3139433号では、配線層にお
いて不良が発生した場合には、素子層である素子分離領
域まで配線層を除去した上で配線層を再構築する製造方
法が開示されている。この技術は素子分離領域を再利用
するとしているので、不良に対する効果確認のフィード
バックまでの時間短縮において一応の効果を奏してい
る。Further, it has been attempted to identify a cause of a defect in a wiring layer of a manufactured semiconductor device and remove the upper wiring layer up to that layer to rebuild the wiring layer. However, the wiring layer causing the defect is a lower layer. It is difficult to remove the upper wiring layer from the entire surface of the wafer with accuracy. In this regard, for example, Japanese Patent No. 3139433 discloses a manufacturing method in which when a defect occurs in a wiring layer, the wiring layer is removed up to an element isolation region which is an element layer and then the wiring layer is reconstructed. There is. Since this technique is to reuse the element isolation region, it has a temporary effect in shortening the time until feedback of the effect confirmation for defects.
【0005】[0005]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、素子分
離からの再利用では、多層の配線工程を最初から再構築
しなければならないという問題をもたらしている。その
ため、早期歩留向上のためのフィードバックまでの時間
短縮の効果を十分発揮できない。しかも、超多層配線半
導体装置への適応を考えてみると、配線領域が多層にわ
たるため、精度よくすべての配線層を除去することが難
しいという問題を発生する。However, the reuse from element isolation causes a problem that the multilayer wiring process must be rebuilt from the beginning. Therefore, the effect of shortening the time until feedback for early yield improvement cannot be sufficiently exerted. In addition, considering the application to the ultra-multilayer wiring semiconductor device, since the wiring region covers multiple layers, it is difficult to remove all the wiring layers with high accuracy.
【0006】本発明の主な目的の一つは、不良の発生し
た配線層を直後の工程で発見することで、不良の発生し
た配線層までの除去を容易にし、かつその配線層を再構
築することで製造歩留りを向上するとともにフィードバ
ックに要する時間を短縮した製造方法を提供することに
ある。One of the main objects of the present invention is to find a defective wiring layer in a subsequent step, thereby facilitating the removal up to the defective wiring layer and reconstructing the wiring layer. By doing so, it is to provide a manufacturing method that improves the manufacturing yield and shortens the time required for feedback.
【0007】[0007]
【課題を解決するための手段】本発明は、半導体基板に
形成された素子と、半導体基板上に形成されて素子に電
気接続される多層の配線層を備える半導体装置におい
て、素子を形成する際に半導体基板の一部に配線層の不
良を検査するためのテスト素子を形成する工程と、テス
ト素子に接続される1ないし数層の配線層を形成すると
同時に検査用のパッドを形成する工程と、1ないし数層
の配線層を形成した直後にパッド及びテスト素子を利用
して当該配線層の検査を行う工程と、当該検査によって
配線層が不良の配線と検査された場合に当該不良の配線
層を除去する工程と、除去した配線層を再度形成する工
程とを含むことを特徴としている。According to the present invention, there is provided a semiconductor device including an element formed on a semiconductor substrate and a multi-layer wiring layer formed on the semiconductor substrate and electrically connected to the element. A step of forming a test element for inspecting a defective wiring layer on a part of the semiconductor substrate, and a step of forming one or several wiring layers connected to the test element and simultaneously forming a pad for inspection. Immediately after forming one or several wiring layers, a step of inspecting the wiring layers by using pads and test elements, and a defective wiring when the wiring layers are inspected by the inspection The method is characterized by including a step of removing the layer and a step of re-forming the removed wiring layer.
【0008】本発明の好ましい形態としては、テスト素
子を複数個形成し、複数の配線層は所定数ごとに各テス
ト素子に割り当てられ、当該テスト素子を利用して割り
当てられた配線層の検査を行うこととする。この場合、
各テスト素子に割り当てられた複数の配線層には、テス
ト素子での検査を行うためのパッドを形成する。例え
ば、テスト素子はSRAMテスト素子で構成され、各テ
スト素子に割り当てられる配線層はセルワイヤ、ワード
ライン、ビットラインの3層で構成する。In a preferred embodiment of the present invention, a plurality of test elements are formed, a plurality of wiring layers are assigned to each test element in a predetermined number, and the assigned wiring layers are inspected by using the test elements. I will do it. in this case,
Pads are formed on the plurality of wiring layers assigned to each test element to perform an inspection with the test element. For example, the test element is composed of an SRAM test element, and the wiring layer assigned to each test element is composed of three layers of a cell wire, a word line and a bit line.
【0009】本発明の他の形態としては、テスト素子は
配線テスト素子で構成され、複数の配線層は全て当該配
線テスト素子に割り当てられ、かつ全ての配線層にそれ
ぞれテスト素子での検査を行うためのパッドを形成す
る。According to another aspect of the present invention, the test element is composed of a wiring test element, a plurality of wiring layers are all assigned to the wiring test element, and all the wiring layers are individually inspected by the test element. Pad for forming.
【0010】本発明によれば、超多層配線半導体装置の
製造に際し、1ないし数層の配線層ごとに配線工程とそ
の検査工程を順次行いながら最終的に目的とする超多層
配線を製造することができる。そして、各配線工程にお
いてそれぞれ製造したビアや配線層に不良が発生したと
きには、直ちに当該配線層を除去し、再度配線層を製造
することで不良のある配線層が残されたままその上層に
配線層が形成されることが防止され、しかも不良の発生
した配線層を除去し、その配線層を再構築することによ
り半導体装置の歩留低下を軽減することが可能になる。According to the present invention, when manufacturing an ultra-multilayered wiring semiconductor device, a wiring step and its inspection step are sequentially performed for every one to several wiring layers, and finally a desired ultra-multilayered wiring is manufactured. You can Then, when a defect occurs in each of the manufactured vias and wiring layers in each wiring process, the wiring layer is immediately removed, and the wiring layer is manufactured again by wiring the defective wiring layer to the upper layer. It is possible to prevent the formation of a layer and to reduce the yield of the semiconductor device by removing the defective wiring layer and rebuilding the wiring layer.
【0011】[0011]
【発明の実施の形態】次に、本発明の実施形態を図面を
参照して説明する。図1は本発明の技術思想を概念的に
示すフロー図であり、半導体装置の製造工程のうち、配
線層における配線の不良を検査し、配線不良が検出され
た場合に当該配線層を再構築する製造工程フローを示し
ている。同図に示すように、半導体基板に所要の半導体
素子を形成する下地工程S100を実行するが、このと
き当該素子と同時に複数個のテスト素子を形成してお
く。次いで、前記下地上に層間絶縁膜及びビアさらに配
線層を積層形成して半導体素子に対する電気接続を行う
とともに所要の回路を構成する第1配線工程S101を
実行するが、このとき少なくとも一つのテスト素子に対
しては当該第1配線工程の配線層によってテスト回路を
構成し、その最上層の配線層の一部にテストパッドを形
成する。次いで、当該テストパッドに検査機のプローブ
等を接触させた上でテスト素子に対する検査を行い、こ
れから第1配線工程の配線層の不良を検出する第1検査
工程S102を実行する。この第1検査工程の結果を判
定し(S103)、配線不良が検出された場合には、第
1配線工程で形成した配線層をCMP(Chemical Mech
anical Polishing:化学機械研磨)法によって除去し
(S104)、再度第1配線工程S101及びその検査
工程S102を実行する。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a flow chart conceptually showing the technical idea of the present invention. In the manufacturing process of a semiconductor device, a wiring defect in a wiring layer is inspected, and if a wiring defect is detected, the wiring layer is reconstructed. The manufacturing process flow to do is shown. As shown in the figure, a base process S100 for forming a required semiconductor element on a semiconductor substrate is performed, but at this time, a plurality of test elements are formed simultaneously with the element. Then, a first wiring step S101 for forming an interlayer insulating film, a via, and a wiring layer on the base to electrically connect to the semiconductor element and configure a required circuit is performed. At this time, at least one test element is used. For the above, a test circuit is formed by the wiring layer in the first wiring step, and a test pad is formed on a part of the uppermost wiring layer. Next, the test pad is brought into contact with a probe or the like of an inspection machine, the test element is inspected, and then the first inspection step S102 of detecting a defect in the wiring layer in the first wiring step is executed. The result of the first inspection process is determined (S103), and if a wiring defect is detected, the wiring layer formed in the first wiring process is subjected to CMP (Chemical Mech.
It is removed by the anical Polishing method (S104), and the first wiring step S101 and its inspection step S102 are performed again.
【0012】第1の判定工程S103で配線不良が検出
されない場合には、第2配線工程S201を実行し、同
様に第2検査工程S202を実行する。そして、判定工
程S203で配線不良が検出された場合には、第2配線
工程S201で形成した配線層をCMP法によって除去
し、再度第2配線工程S201及びその検査工程S20
2を実行する。第2の判定工程S203で配線不良が検
出されない場合には、同図には表れないが、以下同様に
第3配線工程、第3検査工程、第3の判定工程を実行す
る。以下、このステップを順次実行し、最終的には第n
配線工程S301及びその検査工程S302を実行し、
第nの判定工程S303で配線不良が検出された場合に
はCMP工程S304を実行して再度第n配線工程S3
01,第n検査工程S302を行い、また不良が検出さ
れない場合に所望の配線が形成されたとして半導体装置
の製品検査S400を実行する。When no wiring defect is detected in the first determination step S103, the second wiring step S201 is executed, and the second inspection step S202 is similarly executed. When a wiring defect is detected in the determination step S203, the wiring layer formed in the second wiring step S201 is removed by the CMP method, and the second wiring step S201 and its inspection step S20 are performed again.
Execute 2. If no wiring defect is detected in the second determination step S203, the third wiring step, the third inspection step, and the third determination step are executed in the same manner, although not shown in the figure. Thereafter, this step is sequentially executed, and finally the nth
The wiring step S301 and its inspection step S302 are executed,
When a wiring defect is detected in the nth determination step S303, the CMP step S304 is executed and the nth wiring step S3 is performed again.
01, nth inspection step S302 is performed, and if no defect is detected, it is determined that a desired wiring is formed, and a product inspection S400 of the semiconductor device is performed.
【0013】このような工程で配線の形成を行うこと
で、超多層配線半導体装置の製造に際し、所要の層数の
配線層ごとに配線工程とその検査工程を順次行いながら
最終的に目的とする超多層配線を製造することができ
る。そして、各配線工程においてそれぞれ製造したビア
や配線層に不良が発生したときには、直ちに当該配線層
を除去し、再度配線層を製造することで不良のある配線
層が残されたままその上層に配線層が形成されることが
防止される。このようにすることで、各配線層の製造工
程中で発生するゴミ、傷、製造装置のパラメータによる
問題等による不良を製品が完成する前に製造工程の過程
において発見することができる。したがって、この不良
の発生した配線層を除去し、その層を再構築することに
よりゴミ、傷等による製品の歩留低下を軽減し、かつ再
構築までのフィードバックに要する時間を短縮すること
が可能になる。By forming the wiring in such a process, when manufacturing the ultra-multilayer wiring semiconductor device, the wiring process and its inspection process are sequentially performed for each wiring layer having a required number of layers, and the final purpose is obtained. Super multilayer wiring can be manufactured. Then, when a defect occurs in each of the manufactured vias and wiring layers in each wiring process, the wiring layer is immediately removed, and the wiring layer is manufactured again by wiring the defective wiring layer to the upper layer. The formation of layers is prevented. By doing so, defects such as dust, scratches, and problems due to parameters of the manufacturing apparatus, which are generated in the manufacturing process of each wiring layer, can be found in the process of the manufacturing process before the product is completed. Therefore, by removing the defective wiring layer and rebuilding the layer, it is possible to reduce the product yield reduction due to dust, scratches, etc., and shorten the time required for feedback before rebuilding. become.
【0014】図2は本発明により製造する半導体装置の
第1の実施形態におけるチップの一部の模式平面図であ
り、当該チップの空き領域の一部にテスト素子としてS
RAMテスト素子を用いた構成を示している。また、こ
の実施形態では、半導体素子上に12層の配線層を形成
した半導体装置の例を示している。すなわち、ここでは
12層の配線を3層ずつ4つのグループA,B,C,D
に区分しており、第1層から第3層のAグループのテス
ト素子としてSRAMテスト素子Aを配置し、第4層か
ら第6層のBグループのテスト素子としてSRAMテス
ト素子Bを配置し、第7層から第9層のCグループのテ
スト素子としてSRAMテスト素子Cを配置し、第10
層から第12層のDグループのテスト素子としてSRA
Mテスト素子Dを配置している。FIG. 2 is a schematic plan view of a part of the chip in the first embodiment of the semiconductor device manufactured according to the present invention, in which a test element S is formed in a part of the empty area of the chip.
A configuration using a RAM test element is shown. Further, this embodiment shows an example of a semiconductor device in which 12 wiring layers are formed on a semiconductor element. That is, here, the wiring of 12 layers is divided into four groups A, B, C and D by three layers.
The SRAM test element A is arranged as the test element of the A group of the first layer to the third layer, and the SRAM test element B is arranged as the test element of the B group of the fourth layer to the sixth layer. The SRAM test element C is arranged as a test element of the C group of the seventh layer to the ninth layer,
SRA as a test element of the D group from the 12th layer to the 12th layer
The M test element D is arranged.
【0015】図3は前記グループA,B,C,Dのそれ
ぞれのSRAMテスト素子A〜Dの模式的な断面図であ
る。前記SRAMテスト素子A〜Dは、図2に示したよ
うに、チップの一部に図には表れない正規の半導体素子
と同時にそれぞれ形成される。そして、AグループのS
RAMテスト素子Aにはビアを介して第1層から第3層
の配線層を接続し、所要のテスト回路が構成され、最上
層の第3層の配線層にはその一部にテストパッドPad
が形成される。同様に、BグループのSRAMテスト素
子Bには前記第1ないし第3層の配線層に対してビアを
介して第4層から第6層の配線層を接続し、所要のテス
ト回路が構成され、最上層の第6層の配線層にはその一
部にテストパッドPadが形成される。また、Cグルー
プのSRAMテスト素子Cには前記第1ないし第6層の
配線層に対してビアを介して第7層から第9層の配線層
を接続し、所要のテスト回路が構成され、最上層の第9
層の配線層にはその一部にテストパッドPadが形成さ
れる。さらに、DグループのSRAMテスト素子Dには
前記第1ないし第9層の配線層に対してビアを介して第
10層から第12層の配線層を接続し、所要のテスト回
路が構成され、最上層の第12層の配線層にはその一部
にテストパッドPadが形成される。FIG. 3 is a schematic sectional view of the SRAM test elements A to D of each of the groups A, B, C and D. As shown in FIG. 2, the SRAM test elements A to D are formed on a part of the chip at the same time as the regular semiconductor elements not shown in the drawing. And S of A group
A required test circuit is configured by connecting the first to third wiring layers to the RAM test element A via the vias, and a test pad Pad is partially formed in the uppermost third wiring layer.
Is formed. Similarly, in the SRAM test element B of the B group, the wiring layers of the fourth to sixth layers are connected to the wiring layers of the first to third layers via the vias to form a required test circuit. A test pad Pad is formed on a part of the uppermost sixth wiring layer. Further, in the SRAM test element C of the C group, the wiring layers of 7th to 9th layers are connected to the wiring layers of the 1st to 6th layers through the vias to form a required test circuit. 9th of the top layer
The test pad Pad is formed on a part of the wiring layer. Further, in the SRAM test element D of the D group, the wiring layers of the 10th to 12th layers are connected to the wiring layers of the 1st to 9th layers through the vias to form a required test circuit. A test pad Pad is formed on a part of the uppermost twelfth wiring layer.
【0016】ここで、図3において、各グループの最下
層の配線層である第1,4,7,10層はセルワイヤ、
中間の配線層である第2,5,8,11層はワードライ
ン、上層の配線層である第3,6,9,12層はビット
ラインとして構成されている。また、図には第3,6,
9,12層に対してビアによる接続は図示されていない
が、同図には表れない他の箇所において各SRAMテス
ト素子A,B,C,Dに対して電気接続が行われている
ものであることは言うまでもない。Here, in FIG. 3, the first, fourth, seventh and tenth layers which are the lowermost wiring layers of each group are cell wires,
The intermediate wiring layers 2, 5, 8 and 11 are word lines, and the upper wiring layers 3, 6, 9 and 12 are bit lines. Also, in the figure,
Although the via connection is not shown for the 9th and 12th layers, electrical connection is made to the SRAM test elements A, B, C, D at other locations not shown in the figure. Needless to say.
【0017】このように製造される半導体装置につい
て、図1に示した本発明の製造方法を適用した例を図4
を参照して説明する。先ず、第1層から第3層の配線層
を形成した後、AグループのSRAMテスト素子を用い
て第1層から第3層の配線層の検査を実行する。この検
査では、例えば、SRAMのビットマップ解析を実行す
る。ここでは当該配線層に不良が発生しておらず、した
がって、その上に第4層から第6層の配線層を形成す
る。次いで、BグループのSRAMテスト素子を用いて
第4層から第6層の配線層の検査を実行する。ここで第
5層の配線層に不良があるとすると、当該検査において
配線不良が検出される。そして、配線不良について前述
のビットマップ解析を行うことで、配線不良が第5層の
配線層に存在することが検出できる。An example in which the manufacturing method of the present invention shown in FIG. 1 is applied to the semiconductor device manufactured in this manner is shown in FIG.
Will be described with reference to. First, after the wiring layers of the first layer to the third layer are formed, the inspection of the wiring layers of the first layer to the third layer is executed using the SRAM test element of the A group. In this inspection, for example, bitmap analysis of SRAM is executed. Here, no defect has occurred in the wiring layer, and therefore the wiring layers of the fourth to sixth layers are formed thereon. Next, the inspection of the wiring layers of the fourth layer to the sixth layer is executed by using the SRAM test element of the B group. If there is a defect in the fifth wiring layer, a wiring defect is detected in the inspection. Then, by performing the above-described bitmap analysis for the wiring failure, it can be detected that the wiring failure exists in the fifth wiring layer.
【0018】第5層の配線層の配線不良が検出される
と、同様の測定をウェハの全面で行うことで、その不良
原因が全体の歩留りに影響するかどうかの判断を行うこ
とができる。その結果を踏まえて、全体の歩留りに影響
を及ぼすレベルであれば当該半導体装置に対してCMP
法によって表面研磨を行い、第6層及び第5層の配線層
を除去する。そして、除去後は第5層の配線層及び第6
層の配線層を再度製造し、ふたたびBグループのSRA
Mテスト素子を用いて第4層から第6層の配線層の検査
を実行する。以下、同様に第7層から第9層の配線層、
第10層から第12層の配線層についても製造、配線不
良を順次行いながら、最終の第12層の配線層までの製
造を実行する。When a wiring defect in the fifth wiring layer is detected, it is possible to determine whether the cause of the defect affects the overall yield by performing the same measurement on the entire surface of the wafer. Based on the results, CMP is performed on the semiconductor device at a level that affects the overall yield.
The surface is polished by a method to remove the sixth and fifth wiring layers. After the removal, the fifth wiring layer and the sixth wiring layer
Re-manufacture the wiring layer of the second layer, and again use the SRA of the B group.
The inspection of the fourth to sixth wiring layers is performed using the M test element. Hereinafter, similarly, the wiring layers from the seventh layer to the ninth layer,
With respect to the tenth to twelfth wiring layers as well, the manufacturing up to the final wiring layer of the twelfth layer is performed while sequentially performing manufacturing and wiring failure.
【0019】このように、配線工程での不良原因を解消
しながら製造工程を経ていくので、従来の製造法と異な
り、配線工程での不良率が格段に低減されていることが
分かる。また、本実施形態では、第5層の配線層におい
て不良原因が生じた場合に、第6層の配線層の製造工程
後の検査で不良が確認されているため、12層分すべて
の配線層を製造後の検査に比べて不良原因の究明までの
時間が短くなり、また、再度の製造に要求される時間が
短くできるため、不良原因に対する対策のフィードバッ
クの時間が短縮されるという効果が得られる。As described above, since the manufacturing process is performed while eliminating the cause of defects in the wiring process, it can be seen that, unlike the conventional manufacturing method, the defective rate in the wiring process is significantly reduced. In addition, in the present embodiment, when the cause of the defect is generated in the fifth wiring layer, the defect is confirmed by the inspection after the manufacturing process of the sixth wiring layer, so that the wiring layers of all 12 wiring layers are confirmed. Compared with post-manufacturing inspection, it takes less time to find the cause of the defect, and the time required for remanufacturing can be shortened. To be
【0020】さらに、本実施形態では、配線不良の判定
素子としてSRAMテスト素子を用いており、またその
SRAMのビットマップの解析結果を配線の不良率とし
て判定している。このような手法を用いる事により、同
じ素子内でもビットマップの不良率の程度差を見る事が
出来るため、その不良がウエハ全体に与える影響度を詳
細に知る事が出来るという利点が得られる。また、本実
施形態では、不良が発生した配線工程の直後にCMP法
により不良配線を除去して再構築するという工程を採用
しているので、CMPで配線層を除去する場合でも除去
する配線層が最大でも3層以下であり、最上層からCM
Pにより研磨することに比べ、均一に研磨することが容
易に行うことができるという利点が得られる。さらに、
本実施形態では、各配線層の評価素子としてSRAMテ
スト素子のビットライン、ワードライン、セルワイヤの
不良モードの違いを利用する事により、3層分の配線層
を同時に評価する事が出来る。そのため、配線層の評価
工程を3層おきに行えばよいので、評価の工数を削減で
きるという利点も得られる。Further, in this embodiment, the SRAM test element is used as the wiring failure determination element, and the analysis result of the SRAM bitmap is determined as the wiring failure rate. By using such a method, it is possible to see the difference in the defective rate of the bit map even within the same element, and thus it is possible to obtain an advantage that the degree of influence of the defective on the entire wafer can be known in detail. Further, in this embodiment, since the step of removing the defective wiring by the CMP method and rebuilding is adopted immediately after the wiring step in which the defect occurs, the wiring layer to be removed even when the wiring layer is removed by CMP. Is 3 layers or less at the maximum, CM from the top layer
Compared with polishing with P, there is an advantage that uniform polishing can be easily performed. further,
In this embodiment, the wiring layers for three layers can be evaluated at the same time by utilizing the difference in the defective mode of the bit line, the word line, and the cell wire of the SRAM test element as the evaluation element of each wiring layer. Therefore, since the wiring layer evaluation process may be performed every three layers, there is an advantage that the number of evaluation steps can be reduced.
【0021】前記第1の実施形態では、本発明の配線層
の評価素子にSRAMテスト素子を用いているが、これ
は他の配線テスト素子についても適応することができ、
また前記実施形態では配線除去の手法としてCMP法を
用いたがウェットエッチによる配線除去の手法も用いる
ことが可能である。図5及び図6は第2の実施形態を示
しており、図5はチップの一部の平面図、図6は模式的
な断面図である。図5において、超多層配線の各層の配
線のショート/オープンを検査することができる配線テ
スト素子Eを、SRAMテスト素子を用いたときと同様
に、全配線層をカバーできるようチップ内の空き領域の
一部に配置する。In the first embodiment, the SRAM test element is used as the evaluation element of the wiring layer of the present invention, but this can be applied to other wiring test elements.
Further, in the above-described embodiment, the CMP method is used as the wiring removal method, but a wiring removal method by wet etching can also be used. 5 and 6 show the second embodiment, FIG. 5 is a plan view of a part of the chip, and FIG. 6 is a schematic sectional view. In FIG. 5, the wiring test element E capable of inspecting the wiring short-circuit / open of each layer of the ultra-multilayer wiring is vacant in the chip so as to cover all wiring layers as in the case of using the SRAM test element. Placed in a part of.
【0022】図6に示すように、前記配線テスト素子E
上には、超多層配線を構成する第1層から第12層の配
線層が順次積層状態に形成されるが、各配線層にはそれ
ぞれパッドPadが形成されている。そして、この実施
形態では第1層から第12層の各配線層を一層形成する
毎に、各配線層のパッドPadを用いて検査を実行す
る。そして、当該検査において不良が検出され、当該不
良がウェハ全体での不良率が高い場合はその配線層をウ
ェットエッチで除去し、再度その配線層再構築する。As shown in FIG. 6, the wiring test device E
First to twelfth wiring layers forming the super multi-layer wiring are sequentially formed on the upper side in a stacked state, and a pad Pad is formed in each wiring layer. In this embodiment, every time one wiring layer from the first layer to the twelfth layer is formed, the inspection is performed using the pads Pad of each wiring layer. Then, if a defect is detected in the inspection and the defect rate is high in the entire wafer, the wiring layer is removed by wet etching, and the wiring layer is reconstructed again.
【0023】このようにすることで、第2の実施形態で
は、配線層の不良を各層毎に検査して各配線層の不良率
を各層毎に測定してからその配線層をウェットエッチす
るかどうかを判定するため、除去する配線は1層分のみ
を除去すればよいことになる。したがって、前記第1の
実施形態のSRAMテスト素子を用いるよりも配線の除
去が容易に行えるという効果も得られる。By doing so, in the second embodiment, the defect of the wiring layer is inspected for each layer, the defect rate of each wiring layer is measured for each layer, and then the wiring layer is wet-etched. In order to determine whether the wiring is to be removed, only one layer needs to be removed. Therefore, it is possible to obtain an effect that the wiring can be removed more easily than when the SRAM test element of the first embodiment is used.
【0024】ここで、配線の評価素子として用いる配線
テスト素子Eは、不良率の程度差が十分に確認できるよ
うにするために、配線テスト素子を複数の領域に分け
て、程度差が調査できるような構造を用いる方がよい。
また、配線のショート/オープンのテスト素子を用いた
が、同時にビアチェーンのテスト素子も用いることによ
りビアの不良率も判定できるためビアの不良率を低減で
きるという効果も得られる。さらに、第2の実施形態の
配線の評価素子を前記した配線の不良率を評価できる素
子と入れ替えても同様の効果を得ることができる。Here, in the wiring test element E used as the wiring evaluation element, the wiring test element can be divided into a plurality of regions and the degree difference can be investigated so that the degree difference of the defective rate can be sufficiently confirmed. It is better to use such a structure.
Further, although the short / open test element of the wiring is used, the defect rate of the via can be determined by using the test element of the via chain at the same time, so that the defect rate of the via can be reduced. Furthermore, the same effect can be obtained by replacing the wiring evaluation element of the second embodiment with the above-described element that can evaluate the defect rate of the wiring.
【0025】図7は本発明の第3の実施形態のチップ一
部の平面図である。前記第1の実施形態では、配線の判
定素子にSRAMテスト素子A〜Dを用いて行ったが、
SRAMテスト素子の周辺回路Fをチップ内の各SRA
M素子と共用させて構成することができる。本実施形態
では、1つのSRAMテスト素子内部のセル部分をバン
クごとに分け、前述のSRAMテスト素子と同様に第1
層から第12層の各配線層をカバーするようにグループ
A,B,C,Dの各SRAMテスト素子を配置する。そ
して、各グループA,B,C,Dの各SRAMテスト素
子に対しては、図3に示したと同様に各SRAMテスト
素子を用いて各配線層を製造工程中に検査できるように
パッドを3層おきに配置する。FIG. 7 is a plan view of a part of the chip according to the third embodiment of the present invention. In the first embodiment, the SRAM test elements A to D are used as the wiring determination elements.
The peripheral circuit F of the SRAM test element is connected to each SRA in the chip.
It can be configured to be shared with the M element. In the present embodiment, the cell portion inside one SRAM test element is divided into banks, and the first test area is divided into the first and second SRAM test elements as in the SRAM test element.
The SRAM test elements of groups A, B, C, and D are arranged so as to cover the wiring layers from the layer to the twelfth layer. Then, for each SRAM test element of each group A, B, C, D, three pads are provided so that each wiring layer can be inspected during the manufacturing process using each SRAM test element as shown in FIG. Place every other layer.
【0026】本実施形態では、製造工程途中での配線層
の検査時には、バンクを切り替えて各SRAMテスト素
子による検査を行い、かつ不良率を測定することによ
り、前記第1の実施形態と同様に配線の不良率を検出す
ることが可能であり、その結果から不良の発生している
配線層まで除去して再構築することで、配線の歩留低下
を軽減することが可能になる。また、この実施形態で
は、SRAMテスト素子と内部回路のSRAM素子とで
周辺回路を共用していることにより、各SRAM素子を
配置するために必要なスペースを小さくすることが可能
となる。また、周辺回路を共用化することにより周辺回
路部での不良の影響が各SRAM素子で統一されるた
め、周辺回路部での不良の影響を受けない状況で、配線
の評価を行えるという相乗的な効果を奏する。In the present embodiment, when the wiring layer is inspected during the manufacturing process, the banks are switched to perform the inspection by each SRAM test element, and the defect rate is measured, so that the same as in the first embodiment. It is possible to detect the defective rate of the wiring, and by removing and rebuilding the defective wiring layer from the result, it is possible to reduce the yield reduction of the wiring. Further, in this embodiment, the peripheral circuit is shared by the SRAM test element and the SRAM element of the internal circuit, so that the space required for arranging each SRAM element can be reduced. In addition, since the influence of the defect in the peripheral circuit unit is unified in each SRAM element by sharing the peripheral circuit, the synergistic effect that the wiring can be evaluated under the condition that the influence of the defect in the peripheral circuit unit is not exerted. Has a great effect.
【0027】[0027]
【発明の効果】以上説明したように本発明は、多層配線
を有する半導体装置の製造に際し、1ないし数層の配線
層ごとに配線工程とその検査工程を順次行いながら最終
的に目的とする多層配線構造の半導体装置を製造するの
で、各配線工程においてそれぞれ製造したビアや配線層
に不良が発生したときには、直ちに当該配線層を除去
し、再度配線層を製造することで不良のある配線層が残
されたままその上層に配線層が形成されることが防止さ
れるので、半導体装置の歩留低下を軽減することができ
るとともに、再構築によるフィードバックまでの時間を
短縮することが可能になる。As described above, according to the present invention, when manufacturing a semiconductor device having multi-layer wiring, the wiring step and its inspection step are sequentially performed for every one to several wiring layers, and finally the target multi-layer is obtained. Since a semiconductor device having a wiring structure is manufactured, when a defect occurs in the via or wiring layer manufactured in each wiring step, the wiring layer is immediately removed, and the defective wiring layer is manufactured by manufacturing the wiring layer again. Since it is possible to prevent the wiring layer from being formed on the upper layer of the semiconductor device as it is left, it is possible to reduce the reduction in the yield of the semiconductor device and to shorten the time until feedback by reconstruction.
【図1】本発明の製造工程の一例を示す工程フロー図で
ある。FIG. 1 is a process flow chart showing an example of a manufacturing process of the present invention.
【図2】本発明の第1の実施形態のSRAMテスト素子
の配置図である。FIG. 2 is a layout diagram of an SRAM test element according to the first embodiment of the present invention.
【図3】図2の各SRAMテスト素子上の配線層の模式
的な断面図である。3 is a schematic cross-sectional view of a wiring layer on each SRAM test element of FIG.
【図4】第1の実施形態の製造工程を説明するための模
式図である。FIG. 4 is a schematic diagram for explaining a manufacturing process of the first embodiment.
【図5】本発明の第2の実施形態の配線テスト素子の配
置図である。FIG. 5 is a layout view of a wiring test element according to a second embodiment of the present invention.
【図6】図5の配線テスト素子上の配線層の模式的な断
面図である。6 is a schematic cross-sectional view of a wiring layer on the wiring test element of FIG.
【図7】本発明の第3の実施形態のSRAMテスト素子
の配置図である。FIG. 7 is a layout diagram of an SRAM test element according to a third embodiment of the present invention.
A〜D SRAMテスト素子 E 配線テスト素子 F 周辺回路 A to D SRAM test element E Wiring test element F peripheral circuit
Claims (7)
導体基板上に形成されて前記素子に電気接続される多層
の配線層を備える半導体装置において、前記素子を形成
する際に前記半導体基板の一部に前記配線層の不良を検
査するためのテスト素子を形成する工程と、前記テスト
素子に接続される1ないし数層の配線層を形成すると同
時に検査用のパッドを形成する工程と、前記1ないし数
層の配線層を形成した後に前記パッド及び前記テスト素
子を利用して当該配線層の検査を行う工程と、当該検査
によって前記配線層が不良の配線と検査された場合に当
該不良の配線層を除去する工程と、前記除去した配線層
を再度形成する工程とを含むことを特徴とする半導体装
置の製造方法。1. A semiconductor device comprising an element formed on a semiconductor substrate and a multilayer wiring layer formed on the semiconductor substrate and electrically connected to the element, wherein the semiconductor substrate of the semiconductor substrate is formed when the element is formed. A step of forming a test element for inspecting a defect of the wiring layer on a part thereof; a step of forming one or several wiring layers connected to the test element and simultaneously forming a pad for inspection; A step of inspecting the wiring layer by using the pad and the test element after forming one to several wiring layers; and a case where the wiring layer is inspected as a defective wiring by the inspection. A method of manufacturing a semiconductor device, comprising: a step of removing a wiring layer; and a step of forming the removed wiring layer again.
数の配線層は所定数ごとに前記各テスト素子に割り当て
られ、当該テスト素子を利用して割り当てられた配線層
の検査を行うことを特徴とする請求項1に記載の半導体
装置の製造方法。2. A plurality of the test elements are formed, the plurality of wiring layers are assigned to each of the test elements in a predetermined number, and the assigned wiring layers are inspected by using the test elements. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the method is for manufacturing a semiconductor device.
の配線層には、前記テスト素子での検査を行うためのパ
ッドを形成することを特徴とする請求項2に記載の半導
体装置の製造方法。3. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 2, wherein a pad for performing an inspection with the test element is formed on a plurality of wiring layers assigned to each test element. .
構成され、各テスト素子に割り当てられる配線層はセル
ワイヤ、ワードライン、ビットラインの3層で構成され
ることを特徴とする請求項2又は3に記載の半導体装置
の製造方法。4. The test element is composed of an SRAM test element, and a wiring layer assigned to each test element is composed of three layers of a cell wire, a word line and a bit line. A method for manufacturing a semiconductor device as described above.
され、複数の配線層は全て当該配線テスト素子に割り当
てられ、かつ全ての配線層にそれぞれテスト素子での検
査を行うためのパッドを形成することを特徴とする請求
項2に記載の半導体装置の製造方法。5. The test element is composed of a wiring test element, a plurality of wiring layers are allotted to the wiring test element, and a pad for performing an inspection by the test element is formed on each of the wiring layers. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 2, wherein
AM素子であり、当該SRAM素子と前記SRAMテス
ト素子とで周辺回路を共用することを特徴とする請求項
4に記載の半導体装置の製造方法。6. The element formed on the semiconductor substrate is SR
5. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 4, wherein the semiconductor device is an AM element, and the SRAM element and the SRAM test element share a peripheral circuit.
(化学機械研磨)法あるいはエッチング法であることを
特徴とする請求項1ないし6のいずれかに記載の半導体
装置の製造方法。7. The step of removing the defective wiring is CMP.
7. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the method is a (chemical mechanical polishing) method or an etching method.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2002140023A JP2003332449A (en) | 2002-05-15 | 2002-05-15 | Method for manufacturing semiconductor device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2002140023A JP2003332449A (en) | 2002-05-15 | 2002-05-15 | Method for manufacturing semiconductor device |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2003332449A true JP2003332449A (en) | 2003-11-21 |
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ID=29701003
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Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
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JP (1) | JP2003332449A (en) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2006165569A (en) * | 2004-12-07 | 2006-06-22 | Samsung Electronics Co Ltd | Analysis structure for failure analysis of semiconductor device and failure analysis method using the same |
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WO2012011207A1 (en) * | 2010-07-21 | 2012-01-26 | パナソニック株式会社 | Semiconductor device manufacturing method comprising step of removing pad electrode for inspection |
-
2002
- 2002-05-15 JP JP2002140023A patent/JP2003332449A/en active Pending
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