JPS6041726Y2 - 半導体集積回路装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は、半導体集積回路装置に関する。

近年半導体集積回路装置は、超高密度に集積化され、ウ
ェハの縦横に２重、３重に配線層を形成する多層配線を
行なうことが必要となり、集積回路に組み込まれたトラ
ンジスタ、抵抗、コンデンサー等の回路素子の端子のす
べてが直接、外部導出用端子に接続されて、チップ表面
に現われているとは限らない。

従って、チップ状態で半導体集積回路装置内の細部の回
路素子の各々の電気的な状態を知ることは不可能である
。

しかし、上述の様な超高密度に集積化された半導体集積
回路装置は、その製造工程が複雑で、高度の技術と長時
間を要し、高価格となるため、不良品を多く製造するこ
とは避けたい。

また使用中に故障したチップ内部の故障１．欠陥箇所を
正確にかつ迅速に検出する壬牛カできれば、適切な対応
処置を早くとることができ非常に経済的である。

従来、半導体集積回路装置の電気的動作試験は、ポンデ
ィングパッド、バンプ、ビームリード等の外部導出用端
子への探針の機械的接触によってのみ行なわれているが
、ウェハー状態において、正確かつ迅速に試験するため
外部導出端子への機械的な接触なしに、微細な配線パタ
ーン等への電気的接続を行なうために、電子ビームのみ
を探針として用いて、半導体集積回路の良否を決定する
方法が提案されている。

本考案は、半導体集積回路装置において、外部導出用端
子に直接接続されない回路素子の状態を診断できる半導
体集積回路を提供するもので、外部導出用端子とは直接
接続されず、かつ保護絶縁層等により、表面を覆われた
集積回路内の配線パターン又は拡散領域に導通し、且つ
チップ表面に表出する複数の診断用金属端子を備えたこ
とを特徴とするものである。

以下、図面を参照して本考案を説明する。

第１の実施例を第１図の断面図、第２図の平面図に第２
の実施例を第３図の断面図、第４図の平噂図及び等、５
・甲に例として示す、走査型電子顕微・−鏡を用い、２
次電子線を利用する半導体集積回路装置の電気的動作試
験を行う装置構成図を示す。

第１の実施例は、アルミニウム等の金属の配線層として
用いたもので、その一部を第１図及び第２図に示すもの
で、１は半導体結晶基板、２は保護絶縁層、３は第１の
金属配線層、４は第２の金属配線層、５は前記第１の金
属配線層を露出する窓、６はアルミニウム等の金属端子
を示す。

第１の金属配線層３は、半導体集積回路内の絶縁層２内
に独立して形成され、他の配線層４及び保護絶縁層２に
より表面を覆われて直接外部導出用端子に接続されてい
ないので、電子ビームを利用しても、このままでは電気
的な接触を図ることができない。

それ故、チップ状態で該配線に接続される回路素子の電
気的動作試験は、従来行なうことができなかった。

しかし、該配線層３上を覆う絶縁層２にフォトエツチン
グにより１〜３μ角程度の微細な窓５を形成して前記配
線層３の一部を露出し、該露出部にアルミニウム等の金
属を蒸着し、フォトエツチングによりパターニングを行
ない金属端子を形成する。

高密度に集積化された半導体集積回路装置において、該
金属端子は１〜３μ程度の非常に小さいものでなければ
ならない。

従って、該金属端子に探針の機械的な接触を行なうこと
は困難で電子ビーム７を照射することによって、外部導
出線に直接接続していない回路の電気的動作の試験を行
なうことができる。

電子ビームによる電位測定は走査型電子顕微鏡（Ｓｃａ
ｎｎｉｎｇ Ｍｉｃｒｏ ５ｃｏｐｅ ： ＳＥＭ）の
技術を背景として成長じてきた。

ＳＥＭの技術とは物体に電子ビームを５ｃａｎ １．て
照射し、物体から放出される２次電子を光電子増倍管に
より電気信号に変えるものである。

照射物体に電位の差があると、２次電子放出量に差が出
るので、電位の測定ができる。

又、２次電子以外に反射電子、Ｘ線等を用いる方法もあ
る。

第５図に示す如（ＬＳＩ等試料（物質）５１に電子線５
２を照射すると２次電子５３を発生する。

この２次電子５３をフォト・マルチ・プライヤー５４、
増幅器５５を介し輝度信号に変換してＣＲＴ５５に像を
表示したものがＳＥＭである。

ＬＳＩを動作させながらＳＥＭで観測すると、電位の高
い部分は暗く、電位の低い部分は明るく見えるので、電
位がコストラスト像にて判定できるものである。

ＳＥＭではＳｉＯ２の様に保護絶縁層上では電子ビーム
照射により、電荷が保護絶縁層上にチャージアップし、
ＤＣ（直流）動作の場合明暗の電圧コントラストを得る
ことが出来ない。

なお、０−１で駆動されるＡＣ（交流）動作では動作領
域をしま状に見ることができる。

ＳＥＭでは、ＳｉＯ２の様に非導電質のものからは特別
な分析装置・分析法を除き像を見る事ができない。

従って、測定用の金属端子を設ける必要がある。

このようにチップ表面に表出する金属端子を設けること
により、金属端子に電子ビームを照射し、金属端子表面
の電位をＤＣ（直流）動作、ＡＣ（交流）動作共に２次
電子像により電圧コントラストとして観測することがで
きる。

第２の実施例を第３図の断面図及び第４図の平面図に示
す。

第３図及び第４図において、１は半導体結晶基板、２は
保護絶縁層、１２は配線用拡散層、６は金属端子、５′
は配線用拡散層を露出する窓、８はソース領域、９はゲ
ート領域、１０はドレイン領域、１１はゲート配線を示
す。

第２の実施例を示すようにＭＯ５型トランジスタ等を回
路素子としてを含む半導体集積回路装置では、通常拡散
層を配線層に用いることが行なわれている。

該配線用拡散層１２は保護絶縁層２に覆われ、外部導出
用端子に直接接続されていない場合があり、そのような
場合はチップ状態で該拡散層への探針の接触は不可能で
ある。

従って、半導体集積回路装置の非動作時に電気的に独立
している拡散層に接続するＭＯＳ）ランジスタの電気的
動作試験を行なうことは、従来の半導体集積回路装置で
はできなかった。

本考案による半導体集積回路装置は、第３図、第４図に
示す如く配線用拡散層に導通する金属端子６を備えてい
るので、該金属端子６に電子ビーム７を照射して、電気
的動作試験を行なうことができる。

これらの金属端子６は、一度形成した後は除去すること
なく残す。

従って製造工程中に限らず、製品完成後もチップを取り
出し、該金属端子６に電子ビームを照射して電気的動作
試験を行なうことができる。

上述の如く、本考案によれば従来不可能であった半導体
集積回路内の個々の回路素子の電気的試験を独立に、製
造工程中及び製品完成後も迅速に行なうことができるの
で、欠陥の対応策を早くとり、不良品を最小限におさえ
、価格を下げることができる利点がある。

なお上記実施例においては、２次電子信号を輝度信号と
してＣＲＴに表示する例を上げたが、反射電子像、吸収
電子像、電子線、電子線照射により生ずるＸ線のエネル
ギー等を検出することにより電気的動作試験を行うこと
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、半導体集積回路の金属配線層の一部を示す断
面図、第２図は第１図に対応する平面図、第３図は、拡
散層を一部配線層とする半導体集積回路の一部を示す断
面図、第４図は第３図に対応する平面図、第５図は走査
型電子顕微鏡（ＳＥＭ）を用い、２次電子像により半導
体装置の電気的動作試験を行う装置構成図を示す。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 外部導出用端子とは直接接続されず、かつ保護絶縁層等
   により、表面を覆われた集積回路内の配線パターン又は
   拡散領域に導通し、且つチップ表面に表出する複数の電
   子ビームを探針とする１〜３μ角程度の診断用金属端子
   を備えたことを特徴とする半導体集積回路装置。