JPH0786362A - 配線評価用試料及びその形成方法 - Google Patents
配線評価用試料及びその形成方法Info
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- JPH0786362A JPH0786362A JP25471393A JP25471393A JPH0786362A JP H0786362 A JPH0786362 A JP H0786362A JP 25471393 A JP25471393 A JP 25471393A JP 25471393 A JP25471393 A JP 25471393A JP H0786362 A JPH0786362 A JP H0786362A
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- Testing Or Measuring Of Semiconductors Or The Like (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 評価配線に加える電流密度を増加させること
のできる配線評価用試料及びその形成方法を提供し、評
価配線のエレクトロマイグレーションに関する評価時間
の短縮化を図る。 【構成】 評価配線１２にストレス電流を流すことによ
って行う配線１２の信頼性試験に用いる配線評価用試料
１であり、高熱伝導率でかつ絶縁抵抗の高い材料よりな
る基板１１と、基板１１の上面に形成される評価配線１
２とによって構成する。
のできる配線評価用試料及びその形成方法を提供し、評
価配線のエレクトロマイグレーションに関する評価時間
の短縮化を図る。 【構成】 評価配線１２にストレス電流を流すことによ
って行う配線１２の信頼性試験に用いる配線評価用試料
１であり、高熱伝導率でかつ絶縁抵抗の高い材料よりな
る基板１１と、基板１１の上面に形成される評価配線１
２とによって構成する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、配線評価用試料に関
し、特には半導体装置において基板上に形成する配線の
エレクトロマイグレーションに対する信頼性試験を行う
ための配線評価用試料に関するものである。
し、特には半導体装置において基板上に形成する配線の
エレクトロマイグレーションに対する信頼性試験を行う
ための配線評価用試料に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、半導体装置の高集積化に伴う素子
の微細化によって、基板上に形成される配線は細く長く
なり、チップ面積に占める配線の割合が大きくなる傾向
にある。このため、半導体装置の信頼性の向上を図るた
めには、配線に関する故障の削減が重要になっている。
の微細化によって、基板上に形成される配線は細く長く
なり、チップ面積に占める配線の割合が大きくなる傾向
にある。このため、半導体装置の信頼性の向上を図るた
めには、配線に関する故障の削減が重要になっている。
【０００３】上記配線に関する主な故障原因の一つに、
エレクトロマイグレーションがある。エレクトロマイグ
レーションは、電流を流した配線中で金属イオンが移動
する現象であり、エレクトロマイグレーションの発生に
よって配線中には部分的な金属イオンの過不足が生じ
る。そして、金属イオンが不足する配線部分では、ボイ
ドが発生しこのボイドの成長によって配線の断線故障が
発生する。また、金属イオンが過剰となる配線部分で
は、ヒロックやホイスカが発生しこのヒロックあるいは
ホイスカの成長によって配線間の短絡故障が発生する。
エレクトロマイグレーションがある。エレクトロマイグ
レーションは、電流を流した配線中で金属イオンが移動
する現象であり、エレクトロマイグレーションの発生に
よって配線中には部分的な金属イオンの過不足が生じ
る。そして、金属イオンが不足する配線部分では、ボイ
ドが発生しこのボイドの成長によって配線の断線故障が
発生する。また、金属イオンが過剰となる配線部分で
は、ヒロックやホイスカが発生しこのヒロックあるいは
ホイスカの成長によって配線間の短絡故障が発生する。
【０００４】上記エレクトロマイグレーションの発生量
は、配線を形成する金属の結晶粒径、配線の形状、配線
温度及び配線に加える電流密度に依存している。そし
て、微細化が進んで線幅が狭くなった配線では電流密度
が増加するため、エレクトロマイグレーションに起因す
る故障が増加することが予想される。
は、配線を形成する金属の結晶粒径、配線の形状、配線
温度及び配線に加える電流密度に依存している。そし
て、微細化が進んで線幅が狭くなった配線では電流密度
が増加するため、エレクトロマイグレーションに起因す
る故障が増加することが予想される。
【０００５】半導体装置の製造に際しては、上記エレク
トロマイグレーションに対する配線の信頼性試験を以下
の様に行っている。先ず、上記信頼性試験に用いる配線
評価用試料を説明する。図２に示すように、配線評価用
試料２は、半導体基板２０１の上面に絶縁膜２０２を成
膜し、この絶縁膜２０２の上面に評価配線２０３を形成
したものを用いている。上記評価配線２０３は、例え
ば、その両端を二股の電極２０４，２０５，２０６，２
０７として形成されている。
トロマイグレーションに対する配線の信頼性試験を以下
の様に行っている。先ず、上記信頼性試験に用いる配線
評価用試料を説明する。図２に示すように、配線評価用
試料２は、半導体基板２０１の上面に絶縁膜２０２を成
膜し、この絶縁膜２０２の上面に評価配線２０３を形成
したものを用いている。上記評価配線２０３は、例え
ば、その両端を二股の電極２０４，２０５，２０６，２
０７として形成されている。
【０００６】この配線評価用試料２を用いて信頼性試験
を行う場合には先ず、評価配線２０３に形成した電極２
０４と電極２０６とを電源２０８を介して電気的に接続
し、電極２０５と電極２０７とを電圧計２０９を介して
電気的に接続する。その後、電圧計２０９で評価配線２
０３の電圧を測定しながら評価配線２０３にストレス電
流を流す。
を行う場合には先ず、評価配線２０３に形成した電極２
０４と電極２０６とを電源２０８を介して電気的に接続
し、電極２０５と電極２０７とを電圧計２０９を介して
電気的に接続する。その後、電圧計２０９で評価配線２
０３の電圧を測定しながら評価配線２０３にストレス電
流を流す。
【０００７】そして、例えば、評価配線２０３に加えた
電流密度と、エレクトロマイグレーションによって評価
配線２０３が断線した時間とから、評価配線２０３の寿
命を算出し、評価配線２０３のエレクトロマイグレーシ
ョンに対する信頼性を評価する。
電流密度と、エレクトロマイグレーションによって評価
配線２０３が断線した時間とから、評価配線２０３の寿
命を算出し、評価配線２０３のエレクトロマイグレーシ
ョンに対する信頼性を評価する。
【０００８】尚、上記の信頼性試験は、評価配線２０３
に加える電流密度を大きくすることによって評価配線２
０３に発生するエレクトロマイグレーション量を大きく
し、評価配線２０３が断線に至る時間を短縮する加速試
験によって行われる。
に加える電流密度を大きくすることによって評価配線２
０３に発生するエレクトロマイグレーション量を大きく
し、評価配線２０３が断線に至る時間を短縮する加速試
験によって行われる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記の配線評
価用試料２には以下のような課題があった。すなわち、
上記の配線評価試料２においては、絶縁膜２０２は熱酸
化法あるいはＣＶＤ法等によって半導体基板２０１上に
成膜したものである。このようにして成膜した絶縁膜２
０２は、非晶質であるために熱伝導率が低い。そして、
上記のような配線評価試料２に対して、上記の加速試験
を行うと、評価配線２０３に発生するジュール熱が放熱
されずにそのまま評価配線２０３に蓄積される。
価用試料２には以下のような課題があった。すなわち、
上記の配線評価試料２においては、絶縁膜２０２は熱酸
化法あるいはＣＶＤ法等によって半導体基板２０１上に
成膜したものである。このようにして成膜した絶縁膜２
０２は、非晶質であるために熱伝導率が低い。そして、
上記のような配線評価試料２に対して、上記の加速試験
を行うと、評価配線２０３に発生するジュール熱が放熱
されずにそのまま評価配線２０３に蓄積される。
【００１０】近年、様々な加速試験においては、評価時
間の短縮化を図る方向に進んでおり、上記エレクトロマ
イグレーションの評価においても、電流密度をさらに増
加させることによって評価時間の短縮化を図っている。
しかし、上記の配線評価試料２では、電流密度を規定値
以上に増加させると、上記ジュール熱の蓄積によって評
価配線２０３の温度が上昇するため、加速試験の精度が
低下するばかりではなく、評価配線２０３が溶融して断
線に至りエレクトロマイグレーションの評価ができなく
なる。
間の短縮化を図る方向に進んでおり、上記エレクトロマ
イグレーションの評価においても、電流密度をさらに増
加させることによって評価時間の短縮化を図っている。
しかし、上記の配線評価試料２では、電流密度を規定値
以上に増加させると、上記ジュール熱の蓄積によって評
価配線２０３の温度が上昇するため、加速試験の精度が
低下するばかりではなく、評価配線２０３が溶融して断
線に至りエレクトロマイグレーションの評価ができなく
なる。
【００１１】そこで、本発明は放熱性の良い配線評価用
試料を提供することによって、エレクトロマイグレーシ
ョンに対する配線の信頼性試験の精度を向上させると共
に、評価時間の短縮化を図ることを目的とする。
試料を提供することによって、エレクトロマイグレーシ
ョンに対する配線の信頼性試験の精度を向上させると共
に、評価時間の短縮化を図ることを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めの本発明は、評価配線にストレス電流を流すことによ
って行う配線の信頼性試験に用いる配線評価用試料であ
る。この配線評価用試料は、高熱伝導率でかつ絶縁抵抗
の高い材料よりなる基板と、この基板の上面に形成され
る評価配線とによって構成される。そして、上記高熱伝
導率でかつ絶縁抵抗の高い材料には、酸化アルミニウム
（Ａｌ2 Ｏ3 ），窒化アルミニウム（ＡｌＮ），酸化ベ
リリウム（ＢｅＯ），ガリウム砒素（ＧａＡｓ），ダイ
アモンド（Ｃ），四窒化三シリコン（Ｓｉ3 Ｎ4 ），結
晶質の二酸化シリコン（ＳｉＯ2 ），炭化シリコン（Ｓ
ｉＣ）のうちのいづれかを用いる。また、上記の配線評
価用試料の形成方法は以下の様にする。先ず、高熱伝導
率でかつ絶縁抵抗の高い材料を用いて基板を形成し、こ
の基板の上面に配線形成層を成膜する。そして、この配
線形成層をパターニングすることによって前記基板上に
評価配線を形成する。
めの本発明は、評価配線にストレス電流を流すことによ
って行う配線の信頼性試験に用いる配線評価用試料であ
る。この配線評価用試料は、高熱伝導率でかつ絶縁抵抗
の高い材料よりなる基板と、この基板の上面に形成され
る評価配線とによって構成される。そして、上記高熱伝
導率でかつ絶縁抵抗の高い材料には、酸化アルミニウム
（Ａｌ2 Ｏ3 ），窒化アルミニウム（ＡｌＮ），酸化ベ
リリウム（ＢｅＯ），ガリウム砒素（ＧａＡｓ），ダイ
アモンド（Ｃ），四窒化三シリコン（Ｓｉ3 Ｎ4 ），結
晶質の二酸化シリコン（ＳｉＯ2 ），炭化シリコン（Ｓ
ｉＣ）のうちのいづれかを用いる。また、上記の配線評
価用試料の形成方法は以下の様にする。先ず、高熱伝導
率でかつ絶縁抵抗の高い材料を用いて基板を形成し、こ
の基板の上面に配線形成層を成膜する。そして、この配
線形成層をパターニングすることによって前記基板上に
評価配線を形成する。
【００１３】
【作用】ストレス電流を流すことによって評価配線には
ジュール熱が発生する。しかし、上記の配線評価用試料
では、評価配線が高熱伝導率でかつ絶縁抵抗の高い材料
よりなる基板の上面に直接形成されているため、評価配
線に発生したジュール熱は評価配線に蓄積されることな
く基板より放熱される。したがって、ジュール熱の発生
による評価配線の温度上昇が防止される。そして、基板
を形成する材料になる酸化アルミニウム，窒化アルミニ
ウム，酸化ベリリウム，ガリウム砒素，ダイアモンド，
四窒化三シリコン，結晶質の二酸化シリコンあるいは炭
化シリコンは、いづれも高熱伝導率でかつ絶縁抵抗の高
い材料であり、評価配線に発生した熱を直ちに吸収して
放熱させる。また、上記の配線評価用試料の形成方法で
は、基板の上面に直接評価配線が形成される。
ジュール熱が発生する。しかし、上記の配線評価用試料
では、評価配線が高熱伝導率でかつ絶縁抵抗の高い材料
よりなる基板の上面に直接形成されているため、評価配
線に発生したジュール熱は評価配線に蓄積されることな
く基板より放熱される。したがって、ジュール熱の発生
による評価配線の温度上昇が防止される。そして、基板
を形成する材料になる酸化アルミニウム，窒化アルミニ
ウム，酸化ベリリウム，ガリウム砒素，ダイアモンド，
四窒化三シリコン，結晶質の二酸化シリコンあるいは炭
化シリコンは、いづれも高熱伝導率でかつ絶縁抵抗の高
い材料であり、評価配線に発生した熱を直ちに吸収して
放熱させる。また、上記の配線評価用試料の形成方法で
は、基板の上面に直接評価配線が形成される。
【００１４】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。図１は、本発明の配線評価用試料の一実施例を示
す要部斜視図である。図１に示すように、配線評価用試
料１は、基板１１と評価配線１２とで形成されている。
上記基板１１は、例えば、酸化アルミニウム（Ａｌ2 Ｏ
3 ）のような高熱伝導率の絶縁性材料で形成されてい
る。また、評価配線１２は、評価を行いたい配線材料で
形成され、例えば、アルミニウムと１％のシリコンとの
合金（Ａｌ−１％Ｓｉ）で形成されている。また、評価
配線１２の両端は、二股の電極１３，１４，１５，１６
として形成されている。
する。図１は、本発明の配線評価用試料の一実施例を示
す要部斜視図である。図１に示すように、配線評価用試
料１は、基板１１と評価配線１２とで形成されている。
上記基板１１は、例えば、酸化アルミニウム（Ａｌ2 Ｏ
3 ）のような高熱伝導率の絶縁性材料で形成されてい
る。また、評価配線１２は、評価を行いたい配線材料で
形成され、例えば、アルミニウムと１％のシリコンとの
合金（Ａｌ−１％Ｓｉ）で形成されている。また、評価
配線１２の両端は、二股の電極１３，１４，１５，１６
として形成されている。
【００１５】以下に、上記配線評価用試料１の形成方法
を説明する。先ず、酸化アルミニウム（Ａｌ2 Ｏ3 ）の
ような高熱伝導率の絶縁性材料を用いて基板１１を形成
する。そして、例えば、マグネトロンスッパッタリング
装置によって、基板１１の上面にＡｌ−１％Ｓｉよりな
る配線形成層を８μｍの膜厚で成膜する。その後、フォ
トリソグラフィーによって配線形成層をパターニング
し、基板１１の上面に直接評価配線１２を形成する。
を説明する。先ず、酸化アルミニウム（Ａｌ2 Ｏ3 ）の
ような高熱伝導率の絶縁性材料を用いて基板１１を形成
する。そして、例えば、マグネトロンスッパッタリング
装置によって、基板１１の上面にＡｌ−１％Ｓｉよりな
る配線形成層を８μｍの膜厚で成膜する。その後、フォ
トリソグラフィーによって配線形成層をパターニング
し、基板１１の上面に直接評価配線１２を形成する。
【００１６】次に、上記のようにして形成された評価用
試料１を用いて評価配線１２のエレクトロマイグレーシ
ョンに対する信頼性試験を行う場合を説明する。先ず、
評価配線１２の両端に形成された端子１３と端子１５と
を電源１７を介して電気的に接続し、端子１４と端子１
６とを電圧計１８を介して電気的に接続する。その後、
電源１７から所定の電流密度で評価配線１２にストレス
電流を流しながら、電圧計１８で評価配線１２の電圧を
測定する。
試料１を用いて評価配線１２のエレクトロマイグレーシ
ョンに対する信頼性試験を行う場合を説明する。先ず、
評価配線１２の両端に形成された端子１３と端子１５と
を電源１７を介して電気的に接続し、端子１４と端子１
６とを電圧計１８を介して電気的に接続する。その後、
電源１７から所定の電流密度で評価配線１２にストレス
電流を流しながら、電圧計１８で評価配線１２の電圧を
測定する。
【００１７】そして、例えば、評価配線１２に加えた電
流密度と、複数用意した評価配線１２の半数がエレクト
ロマイグレーションによって断線に至るまでの時間とか
ら、評価配線１２の寿命を算出する。
流密度と、複数用意した評価配線１２の半数がエレクト
ロマイグレーションによって断線に至るまでの時間とか
ら、評価配線１２の寿命を算出する。
【００１８】上記のようにしてエレクトロマイグレーシ
ョンに対する評価配線１２の信頼性試験を行った場合、
評価配線１２にはストレス電流を流すことによってジュ
ール熱が発生する。しかし、評価配線１２は高熱伝導率
でかつ絶縁抵抗の高い材料よりなる基板１１の上面に直
接形成されているため、上記のジュール熱は評価配線１
２に蓄積されることなく基板１１より放熱される。した
がって、ジュール熱の発生による評価配線１２の温度上
昇と、この温度上昇による評価配線１２の溶融が防止さ
れる。
ョンに対する評価配線１２の信頼性試験を行った場合、
評価配線１２にはストレス電流を流すことによってジュ
ール熱が発生する。しかし、評価配線１２は高熱伝導率
でかつ絶縁抵抗の高い材料よりなる基板１１の上面に直
接形成されているため、上記のジュール熱は評価配線１
２に蓄積されることなく基板１１より放熱される。した
がって、ジュール熱の発生による評価配線１２の温度上
昇と、この温度上昇による評価配線１２の溶融が防止さ
れる。
【００１９】尚、上記実施例においては、基板１１を酸
化アルミニウム（Ａｌ2 Ｏ3 ）で形成した。しかし、本
発明はこれに限るものではなく、基板１１は、例えば、
窒化アルミニウム（ＡｌＮ），酸化ベリリウム（Ｂｅ
Ｏ），ガリウム砒素（ＧａＡｓ），ダイアモンド
（Ｃ），四窒化三シリコン（Ｓｉ3 Ｎ4 ），結晶質の二
酸化シリコン（ＳｉＯ2 ），炭化シリコン（ＳｉＣ）
等、高熱伝導率でかつ絶縁抵抗の高い材料によって形成
される。
化アルミニウム（Ａｌ2 Ｏ3 ）で形成した。しかし、本
発明はこれに限るものではなく、基板１１は、例えば、
窒化アルミニウム（ＡｌＮ），酸化ベリリウム（Ｂｅ
Ｏ），ガリウム砒素（ＧａＡｓ），ダイアモンド
（Ｃ），四窒化三シリコン（Ｓｉ3 Ｎ4 ），結晶質の二
酸化シリコン（ＳｉＯ2 ），炭化シリコン（ＳｉＣ）
等、高熱伝導率でかつ絶縁抵抗の高い材料によって形成
される。
【００２０】さらに、上記実施例では、評価配線１２を
Ａｌ−１％Ｓｉ合金の単層で形成した。しかし、本発明
はこれに限るものではなく、例えば、評価配線１２を高
融点金属からなる配線層を少なくとも一層含む多層構造
で形成したものにも適応が可能である。
Ａｌ−１％Ｓｉ合金の単層で形成した。しかし、本発明
はこれに限るものではなく、例えば、評価配線１２を高
融点金属からなる配線層を少なくとも一層含む多層構造
で形成したものにも適応が可能である。
【００２１】
【発明の効果】以上実施例で説明したように、本発明の
配線評価用試料及びその形成方法によれば、高熱伝導率
でかつ絶縁抵抗の高い材料よりなる基板の上面に評価配
線を直接形成することによって、評価配線の放熱性を高
めた。したがって、ジュール熱の蓄積による評価配線の
温度上昇が防止され、エレクトロマイグレーションに対
する配線の信頼性試験の精度が向上すると共に評価時間
の短縮化が図られる。
配線評価用試料及びその形成方法によれば、高熱伝導率
でかつ絶縁抵抗の高い材料よりなる基板の上面に評価配
線を直接形成することによって、評価配線の放熱性を高
めた。したがって、ジュール熱の蓄積による評価配線の
温度上昇が防止され、エレクトロマイグレーションに対
する配線の信頼性試験の精度が向上すると共に評価時間
の短縮化が図られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例を説明する要部斜視図である。
【図２】従来例を説明する要部斜視図である。
【符号の説明】 １ 配線評価用試料 １１ 基板 １２ 評価配線
Claims (3)
- 【請求項１】 評価配線にストレス電流を流すことによ
って行う配線の信頼性試験に用いる配線評価用試料であ
って、 高熱伝導率でかつ絶縁抵抗の高い材料よりなる基板と、 前記基板の上面に形成される評価配線とからなることを
特徴とする配線評価用試料。 - 【請求項２】 前記請求項１記載の配線評価用試料にお
いて、 前記高熱伝導率でかつ絶縁抵抗の高い材料は、酸化アル
ミニウム，窒化アルミニウム，酸化ベリリウム，ガリウ
ム砒素，ダイアモンド，四窒化三シリコン，結晶質の二
酸化シリコン，炭化シリコンのうちのいづれかであるこ
とを特徴とする配線評価用試料。 - 【請求項３】 前記請求項１または２記載の配線評価用
試料の形成方法であって、 高熱伝導率でかつ絶縁抵抗の高い材料を用いて基板を形
成し、 前記基板の上面に配線形成層を成膜し、 前記配線形成層をパターニングすることによって前記基
板上に評価配線を形成することを特徴とする配線評価用
試料の形成方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25471393A JPH0786362A (ja) | 1993-09-17 | 1993-09-17 | 配線評価用試料及びその形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25471393A JPH0786362A (ja) | 1993-09-17 | 1993-09-17 | 配線評価用試料及びその形成方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0786362A true JPH0786362A (ja) | 1995-03-31 |
Family
ID=17268818
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP25471393A Pending JPH0786362A (ja) | 1993-09-17 | 1993-09-17 | 配線評価用試料及びその形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0786362A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011090154A (ja) * | 2009-10-22 | 2011-05-06 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 波長ロッカー |
| CN103809062A (zh) * | 2012-11-07 | 2014-05-21 | 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 | 电迁移测试结构 |
-
1993
- 1993-09-17 JP JP25471393A patent/JPH0786362A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011090154A (ja) * | 2009-10-22 | 2011-05-06 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 波長ロッカー |
| CN103809062A (zh) * | 2012-11-07 | 2014-05-21 | 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 | 电迁移测试结构 |
| CN103809062B (zh) * | 2012-11-07 | 2016-07-06 | 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 | 电迁移测试结构 |
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