JP2004335914A

JP2004335914A - 半導体素子

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Publication number: JP2004335914A
Application number: JP2003132644A
Authority: JP
Inventors: Shiyuuko Abe; 周子阿部; Naofumi Murata; 直文村田
Original assignee: Renesas Technology Corp
Current assignee: Renesas Technology Corp
Priority date: 2003-05-12
Filing date: 2003-05-12
Publication date: 2004-11-25

Abstract

【課題】本発明は、荷電粒子の蓄積によるビアチェーンのパターン溶融破壊を防止することができ、非導通不良の箇所の不良診断を行うことができる半導体素子を提供することを目的とする。
【解決手段】外部から電位を与えない電極パッド部１は、上層配線２に接続され、この上層配線２は、ビア４を介して下層配線５と接続されている。さらに下層配線５はビア４を介して別の上層配線２と接続されている。上層配線２と下層配線５とは、ビア４によって鎖状に接続されビアチェーン構造を構成している。さらに、外部から電位を与えない電極パッド部１の下層にｐｎ接合部が設けられている。このｐｎ接合部は、半導体基板７に形成されたｎ型半導体層９とその上に積層されたｐ型半導体層１０とにより構成されている。そして、ｐ型半導体層１０は、ビア１１を介して電極パッド部１と電気的に接続されている。
【選択図】図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体素子に係る発明であって、特に、電位コントラスト法を用いて不良診断する際、ビアチェーンに電荷が蓄積し溶融破壊することを防止できる半導体素子に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
製品の良品、不良品を判定するなどのモニタとして、ＴＥＧ（ＴｅｓｔＥｌｅｍｅｎｔＧｒｏｕｐ）が用いられる。例えば、ビアホールの非開口、ビアプラグの埋め込み不良など非導通不良の発生位置を特定し、原因を究明するためのＴＥＧとしてビアチェーンが設けられている。このビアチェーンは、複数の上層配線と複数の下層配線とを複数のビアで連鎖状に接続することで構成されている。
【０００３】
このビアチェーンを用いてビアホールの非開口、ビアプラグの埋め込み不良などを解析するためには、単に光学式の検査装置では困難であり、電位コントラスト法を用いる必要がある。ここで、電位コントラスト法とは、集束イオンビーム（ＦＩＢ：ＦｏｃｕｓｅｄＩｏｎＢｅａｍ）を用いて正の荷電粒子をビアチェーンに照射することで、非導通不良の箇所とそれ以外とのパターン映像においてコントラスト差を生じさせ故障診断を行う方法である。
【０００４】
具体的には、まずビアチェーンの一方の電極パッド部をグランドに接続し、他方の電極パッド部を外部から電位を与えない部分とする。そして、このビアチェーンの途中に非導通不良の箇所が存在する場合、ビアチェーンは外部から電位を与えない電極パッド部から非導通不良の箇所までの領域Ａと、グランドに接続した電極パッド部から非導通不良の箇所までの領域Ｂとに分けられる。この状態のビアチェーンに対しＦＩＢで正の荷電粒子を照射すると、領域Ａがプラスにチャージされることになる。そのため、領域Ａでは、放出されるはずの二次電子が領域Ａに引き戻されパターン映像としては暗く表示される。一方、領域Ｂでは、照射された荷電粒子がグランドに流れてしまうためプラスにチャージされることにない。そのため、領域Ｂでは、二次電子が放出されパターン映像としては明るく表示される。以上のようにパターン映像においてコントラスト差が生じている境界が、非導通不良の箇所と不良診断できる。
【０００５】
電位コントラスト法に関する発明として、特許文献１に記載されている。特許文献１では、コンタクトチェーンに電位コントラスト法を用いる例が示されている。ここで、コンタクトチェーンは、複数の上層配線と複数の活性領域とを複数のコンタクト部で連鎖状に接続することで構成されている。コンタクトチェーンにおいて、非導通不良の箇所からグランドに接続した側までは、荷電粒子線が照射されてもグランドに電荷が流れるため２次電子が大量に放出され明るいコントラストのパターン映像が得られる。一方、非導通不良の箇所から外部から電位を与えない側までは、荷電粒子線の照射により帯電が生じ、この帯電電圧がコンタクトチェーンの一部に形成されるダイオードの耐圧より高くなるとブレークダウンが発生し逆電流が流れる。これにより、非導通不良の箇所から外部から電位を与えない側までは、放出した分の電子が半導体基板から供給され、帯電状態が解消され明るいコントラストのパターン映像が得られることとなる。その結果、電位コントラスト法で非導通不良の箇所を特定するのが困難となっていた。特許文献１ではコンタクトチェーンにおいて電位コントラスト法を用いて非導通不良の箇所を特定するために、触針によりコンタクトチェーンの片端に正の電圧を印加し、荷電粒子をコンタクトチェーンの表面に照射して、電位コントラスト画像を得ている。
【０００６】
【特許文献１】
特開２００２−２９６３１４号公報（第４−５頁、第１−６図）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、電位コントラスト法をビアチェーンに対して用いる場合と、電位コントラスト法をコンタクトチェーンに対して用いる場合とでは状況が異なる。そのため、特許文献１で示されている方法を適用することができない。つまり、コンタクトチェーンでは、電荷が一定量蓄積されるとダイオードがブレークダウンし電荷の蓄積が解消される。しかし、ビアチェーンでは、不良診断の間正の荷電粒子を照射し続けるため、領域Ａにおいて電荷が蓄積され続ける。そのため、ビアチェーンでは、一定以上の電荷量が蓄積されると、ビアチェーンのパターンが溶融して破壊してしまう問題が生じていた。特に、近年配線材料として低抵抗のＣｕ配線が適用される場合があるが、Ｃｕ（銅）は拡散しやすく、層間絶縁膜及びＣｕの応力により凝集しやすい性質があるためパターンの溶融破壊が生じやすい傾向がある。
【０００８】
そこで、本発明は、荷電粒子の蓄積によるビアチェーンのパターン溶融破壊を防止することができ、非導通不良の箇所の不良診断を行うことができる半導体素子を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る解決手段は、電極パッド部と、電極パッド部と電気的に接続された上層配線と、半導体基板に設けられた活性領域と電気的に絶縁されている下層配線と、上層配線と下層配線とを電気的に接続し、ビアチェーン構造を構成する複数の第１ビアと、電極パッド部の下層に設けられ、電極パッド部と電気的に接続されるバイパス部を備える半導体素子であって、バイパス部が、半導体素子に荷電粒子線が照射されることにより所定の電荷が蓄積されると、蓄積された電荷を半導体素子から半導体基板に逃がす。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて具体的に説明する。
【００１１】
（実施の形態１）
図１に、本実施の形態に係る半導体素子の平面図、図２に、本実施の形態に係る半導体素子の断面図を示す。図１及び図２では、外部から電位を与えない電極パッド部１とそれに接続された上層配線２が絶縁層３に埋め込まれている。この上層配線２は、ビア４を介して下層配線５（図１中においては破線で示されている）と接続されており、さらに下層配線５はビア４を介して別の上層配線２と接続されている。このように上層配線２と下層配線５とが、ビア４によって鎖状に接続されビアチェーン構造を構成している。このビアチェーン構造の終端には、電極パッド部１が設けられグランドに接続されている。
【００１２】
図２では、上層配線２と下層配線５とがビア４を介して鎖状に接続されている様子が示されている。なお、下層配線５は、層間絶縁膜６を介して半導体基板７上に積層されているため、半導体基板７に形成される活性領域８と下層配線５とは電気的に接続されていない。ここで、活性領域８とは、半導体基板７に不純物イオンをドープして形成されるｎ型半導体層又はｐ型半導体層である。
【００１３】
本実施の形態では従来のビアチェーン構造に加えて、外部から電位を与えない電極パッド部１の下層にｐｎ接合部が設けられている。このｐｎ接合部は、半導体基板７に形成されたｎ型半導体層９とその上に積層されたｐ型半導体層１０とにより構成されている。そして、ｐ型半導体層１０は、ビア１１を介して電極パッド部１と電気的に接続されている。なお、ｐｎ接合部は分離酸化膜１２により他の素子から電気的に分離されている。また、ｐｎ接合部分は、他の素子を生成する際に行われる注入工程を利用することで生成することができるため、特に本実施の形態のために追加の工程が不必要である。
【００１４】
次に、本実施の形態に係る半導体素子の不良診断の動作について説明する。まず、図２に示すビアチェーン構造の半導体素子には、非導通不良の箇所１３が存在する。そのため、この半導体素子は、非導通不良の箇所１３から外部から電位を与えない電極パッド部１までの領域Ａと、グランドに接続した電極パッド部１から非導通不良の箇所１３までの領域Ｂとに分けることができる。このような半導体素子に対して電位コントラスト法を行う。まず、ＦＩＢから電極パッド部１及び上層配線２に対し正の荷電粒子が照射される。この荷電粒子の照射により領域Ｂでは、電極パッド部１からグランドへ荷電粒子が流れるため正電荷が蓄積されることはない。しかし、領域Ａでは、この荷電粒子の照射により正電荷が蓄積される。
【００１５】
従来の構造の半導体素子であれば、領域Ａの電荷の蓄積により高電圧が生じ、上層配線２又は下層配線５が溶融破壊されていた。しかし、本実施の形態では、一定の電荷が領域Ａに蓄積され、ｐｎ接合部に降伏電圧以上の電界が印加されると電荷がｐｎ接合部を介してグランドに接続された半導体基板７に流れる。そのため、領域Ａの電荷の蓄積により上層配線２又は下層配線５が溶融破壊されることはない。なお、ｐｎ接合部の降伏電圧は、上層配線２又は下層配線５が溶融破壊が起こる電圧より小さくする必要がある。
【００１６】
ｐｎ接合部の降伏電圧まではｐｎ接合部に逆バイアスがかかるため、領域Ａに電荷を蓄積することができ電位コントラスト法による解析を行うことができる。そのため、半導体素子の非導通不良の箇所１３を容易に特定することができる。
【００１７】
以上のように、本実施の形態に記載の半導体素子は、電極パッド部１と、電極パッド部１と電気的に接続された上層配線２と、半導体基板７に設けられた活性領域８と電気的に絶縁されている下層配線５と、上層配線２と下層配線５とを電気的に接続し、ビアチェーン構造を構成する複数のビア４と、電極パッド部１の下層に設けられ、電極パッド部１と電気的に接続されるｐｎ接合部を備えているので、電荷の蓄積により半導体素子のパターンの一部が溶融破壊するのを防止し、電位コントラスト法による非導通不良の箇所１３の特定を可能にする。
【００１８】
なお、本実施の形態では、正の荷電粒子が照射される場合について説明したが、本発明はこれに限られず、負の荷電粒子が照射される場合であっても良い。負の荷電粒子が照射される場合のｐｎ接合部は、ｐ型半導体層１０とその上に積層されたｎ型半導体層９とによって構成される。
【００１９】
（実施の形態２）
図３に本実施の形態に係る半導体素子の断面図を示す。図３においても、絶縁層３に埋め込まれた上層配線２と下層配線５とは、ビア４によって鎖状に接続されビアチェーン構造を構成している。そして、ビアチェーン構造の終端には、一方が外部から電位を与えない電極パッド部１で、他方がグランドに接続された電極パッド部１が設けられている。なお、下層配線５は、層間絶縁膜６を介して半導体基板７上に積層されているため、活性領域８と下層配線５とは電気的に接続されていない。本実施の形態では従来のビアチェーン構造に加えて、外部から電位を与えない電極パッド部１の直下に複数の電極層１４が積層され、それらの電極層１４と電極パッド部１とがビア１１で電気的に接続されている。図３では、電極層１４が２層設けられている様子が示されている。また、この電極層１４は、他の素子を生成する際に行われる配線形成工程を利用することで生成することができるため、特に本実施の形態のために追加の工程が不必要である。
【００２０】
次に、本実施の形態に係る半導体素子の不良診断の動作について説明する。まず、図３に示すビアチェーン構造の半導体素子には、非導通不良の箇所１３が存在する。そのため、この半導体素子は、非導通不良の箇所１３から外部から電位を与えない電極パッド部１までの領域Ａと、グランドに接続した電極パッド部１から非導通不良の箇所１３までの領域Ｂとに分けることができる。このような半導体素子に対して電位コントラスト法を行う。
【００２１】
まず、ＦＩＢから電極パッド部１及び上層配線２に対し荷電粒子が照射されると、領域Ａには電荷が蓄積される。従来の半導体素子では、領域Ａに電荷が蓄積されことで高電圧が生じ、上層配線２又は下層配線５が溶融破壊されていた。しかし、本実施の形態では、電極パッド部１の下層に複数の電極層１４を設けることで、領域Ａに蓄積される電荷の容量を増やしている。これにより、領域Ａの上層配線２又は下層配線５において発生する溶融破壊現象を遅らせることができる。つまり、外部から電位を与えない電極パッド部１に電気的に接続された容量を増やすことで、半導体素子のパターンの耐圧を向上させることができ、上層配線２又は下層配線５の溶融破壊を防止している。
【００２２】
以上のように、本実施の形態に記載された半導体素子は、電極パッド部１と、電極パッド部１と電気的に接続された上層配線２と、半導体基板７に設けられた活性領域８と電気的に絶縁されている下層配線５と、上層配線２と下層配線５とを電気的に接続し、ビアチェーン構造を構成する複数のビア４と、電極パッド部１の下層に積層され、電極パッド部１と電気的に接続される複数の電極層１４を備えるので、従来使用されたいなかった電極パッド部１の直下に半導体素子のパターンの容量を増加することができ、電位コントラスト法において半導体素子のパターンの溶融破壊を防止し、非導通不良の箇所１３の特定を可能にする。
【００２３】
（実施の形態３）
図４に、本実施の形態に係る半導体素子の断面図を示す。図４においても、絶縁層３に埋め込まれた上層配線２と下層配線５とは、ビア４によって鎖状に接続されビアチェーン構造を構成している。そして、ビアチェーン構造の終端には、一方が外部から電位を与えない電極パッド部１で、他方がグランドに接続された電極パッド部１が設けられている。なお、下層配線５は、層間絶縁膜６を介して半導体基板７上に積層されているため、活性領域８と下層配線５とは電気的に接続されていない。本実施の形態では従来のビアチェーン構造に加えて、外部から電位を与えない電極パッド部１の下層に金属層１５，１６及び絶縁層１７とで形成されたＭＩＭ（Ｍｅｔａｌ−Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ−Ｍｅｔａｌ）構造が設けられている。このＭＩＭ構造の金属層１５は、ビア１１を介して電極パッド部１と電気的に接続され、金属層１６は、ビア１１を介して半導体基板７と接続されている。金属層１５と金属層１６とは、絶縁層１７を介して積層されている。
【００２４】
次に、本実施の形態に係る半導体素子の不良診断の動作について説明する。まず、図４に示すビアチェーン構造の半導体素子には、非導通不良の箇所１３が存在する。そのため、この半導体素子は、非導通不良の箇所１３から外部から電位を与えない電極パッド部１までの領域Ａと、グランドに接続した電極パッド部１から非導通不良の箇所１３までの領域Ｂとに分けることができる。このような半導体素子に対して電位コントラスト法を行う。
【００２５】
まず、ＦＩＢから電極パッド部１及び上層配線２に対し荷電粒子が照射されると、領域Ａには電荷が蓄積される。従来の半導体素子では、領域Ａに電荷が蓄積されことで高電圧が生じ、上層配線２又は下層配線５が溶融破壊されていた。しかし、本実施の形態では、一定の電荷が領域Ａに蓄積されると絶縁層１７が破壊され、電荷がＭＩＭ構造の金属層１５，１６を介してグランドに接続された半導体基板７に流れる。そのため、領域Ａの電荷の蓄積により上層配線２又は下層配線５が溶融破壊されることはない。なお、絶縁層１７は、上層配線２又は下層配線５が溶融破壊が起こる電圧より小さい電圧で破壊される様に設定する必要がある。
【００２６】
絶縁層１７が破壊されるまではＭＩＭ構造の金属層１５，１６の間の絶縁が維持されているため、領域Ａに電荷を蓄積することができ電位コントラスト法による解析を行うことができる。そのため、半導体素子の非導通不良の箇所１３を容易に特定することができる。
【００２７】
以上のように、本実施の形態に記載の半導体素子は、電極パッド部１の下層に設けられ、電極パッド部１とビア１１を介してと電気的に接続された金属層１５と、金属層１５の下層に形成された絶縁層１７と、絶縁層１７の下層に形成され、半導体基板７と電気的に接続された金属層１６とを備えるので、電荷の蓄積により半導体素子のパターンの一部が溶融破壊するのを防止し、電位コントラスト法による非導通不良の箇所１３の特定を可能にする。
【００２８】
（実施の形態４）
図５に、本実施の形態に係る半導体素子の断面図を示す。図５においても、絶縁層３に埋め込まれた上層配線２と下層配線５とは、ビア４によって鎖状に接続されビアチェーン構造を構成している。そして、ビアチェーン構造の終端には、一方が外部から電位を与えない電極パッド部１で、他方がグランドに接続された電極パッド部１が設けられている。なお、下層配線５は、層間絶縁膜６を介して半導体基板７上に積層されているため、活性領域８と下層配線５とは電気的に接続されていない。本実施の形態では従来のビアチェーン構造に加えて、外部から電位を与えない電極パッド部１の下層に金属層１８及び絶縁層１９とが設けられている。この金属層１８の上面は、ビア１１を介して電極パッド部１と電気的に接続され、金属層１８の下面は、絶縁層１９を介して半導体基板７と接続されている。金属層１８及び絶縁膜１７は、実施の形態３で示したＭＩＭ構造の金属層１５が設けられていない構造であり、本実施の形態の構造においても実施の形態３と同様の効果が得られる。但し、金属層１８及び絶縁膜１７は、他の素子を生成する際に行われるゲート電極及びゲート絶縁膜の形成工程を利用することで生成することができるため、特に本実施の形態のために追加の工程が不必要である。
【００２９】
次に、本実施の形態に係る半導体素子の不良診断の動作について説明する。まず、図５に示すビアチェーン構造の半導体素子には、非導通不良の箇所１３が存在する。そのため、この半導体素子は、非導通不良の箇所１３から外部から電位を与えない電極パッド部１までの領域Ａと、グランドに接続した電極パッド部１から非導通不良の箇所１３までの領域Ｂとに分けることができる。このような半導体素子に対して電位コントラスト法を行う。
【００３０】
まず、ＦＩＢから電極パッド部１及び上層配線２に対し荷電粒子が照射されると、領域Ａには電荷が蓄積される。従来の半導体素子では、領域Ａに電荷が蓄積されことで高電圧が生じ、上層配線２又は下層配線５が溶融破壊されていた。しかし、本実施の形態では、一定の電荷が領域Ａに蓄積されると絶縁層１９が破壊され、電荷が金属層１８を介してグランドに接続された半導体基板７に流れる。そのため、領域Ａの電荷の蓄積により上層配線２又は下層配線５が溶融破壊されることはない。なお、絶縁層１９は、上層配線２又は下層配線５が溶融破壊が起こる電圧より小さい電圧で破壊される様に設定する必要がある。
【００３１】
絶縁層１９が破壊されるまでは金属層１８と半導体基板７との間の絶縁が維持されているため、領域Ａに電荷を蓄積することができ電位コントラスト法による解析を行うことができる。そのため、半導体素子の非導通不良の箇所１３を容易に特定することができる。
【００３２】
以上のように、本実施の形態に記載の半導体素子は、電極パッド部１の下層に設けられ、電極パッド部１と電気的に接続される金属層１８と、金属層１８と半導体基板７との間に形成された絶縁層１９とを備えるので、電荷の蓄積により半導体素子のパターンの一部が溶融破壊するのを防止し、電位コントラスト法による非導通不良の箇所１３の特定を可能にする。
【００３３】
（実施の形態５）
図６に、本実施の形態に係る半導体素子の断面図を示す。図６においても、絶縁層３に埋め込まれた上層配線２と下層配線５とがビア４を介して鎖状に接続されている様子が示されている。なお、下層配線５は、層間絶縁膜６を介して半導体基板７上に積層されているため、活性領域８と下層配線５とは電気的に接続されていない。本実施の形態では従来のビアチェーン構造に加えて、外部から電位を与えない電極パッド部１の下層及び上層配線２と下層配線５とを接続するビア４の下層にｐｎ接合部が設けられている。このｐｎ接合部は、半導体基板７に形成されたｎ型半導体層９とその上に積層されたｐ型半導体層１０とにより構成されている。そして、ｐ型半導体層１０は、ビア１１を介して電極パッド部１及び下層配線５と電気的に接続されている。実施の形態１と比較して、上層配線２と下層配線５とを接続するビア４の下層にさらにｐｎ接合部を設けた構造である。なお、ｐｎ接合部は活性領域８を利用するものであり、分離酸化膜１２により他の素子から電気的に分離されている。また、ｐｎ接合部分は、他の素子を生成する際に行われる注入工程を利用することで生成することができるため、特に本実施の形態のために追加の工程が不必要である。
【００３４】
次に、本実施の形態に係る半導体素子の不良診断の動作について説明する。まず、図６に示すビアチェーン構造の半導体素子には、非導通不良の箇所１３が存在する。そのため、この半導体素子は、非導通不良の箇所１３から外部から電位を与えない電極パッド部１までの領域Ａと、グランドに接続した電極パッド部１から非導通不良の箇所１３までの領域Ｂとに分けることができる。このような半導体素子に対して電位コントラスト法を行う。まず、ＦＩＢから電極パッド部１及び上層配線２に対し荷電粒子が照射される。領域Ａは、この荷電粒子の照射により電荷が蓄積される。
【００３５】
従来の構造の半導体素子であれば、領域Ａの電荷の蓄積により高電圧が生じ、上層配線２又は下層配線５が溶融破壊されていた。しかし、本実施の形態では、一定の電荷が領域Ａに蓄積され、ｐｎ接合部に降伏電圧以上の電界が印加されると電荷が電極パッド部１及びビア４の下層に設けられたｐｎ接合部を介してグランドに接続された半導体基板７に流れる。そのため、領域Ａの電荷の蓄積により上層配線２又は下層配線５が溶融破壊されることはない。基本的に、実施の形態１と同じ動作であるが、領域Ａに蓄積された電荷を複数の経路から半導体基板７に流すことができる。なお、ｐｎ接合部の降伏電圧は、上層配線２又は下層配線５が溶融破壊が起こる電圧より小さくする必要がある。
【００３６】
ｐｎ接合部の降伏電圧まではｐｎ接合部に逆バイアスがかかるため、領域Ａに電荷を蓄積することができ電位コントラスト法による解析を行うことができる。そのため、半導体素子の非導通不良の箇所１３を容易に特定することができる。
【００３７】
本実施の変形例として、図７に、本実施の変形例に係る半導体素子の断面図を示す。図７においても、絶縁層３に埋め込まれた上層配線２と下層配線５とは、ビア４によって鎖状に接続されビアチェーン構造を構成している。そして、ビアチェーン構造の終端には、一方が外部から電位を与えない電極パッド部１で、他方がグランドに接続された電極パッド部１が設けられている。なお、下層配線５は、層間絶縁膜６を介して半導体基板７上に積層されているため、活性領域８と下層配線５とは電気的に接続されていない。本実施の変形例では、実施の形態４のビアチェーン構造に加えて、上層配線２と下層配線５とを接続するビア４の下層に金属層１８及び絶縁層１９とが設けられている。この金属層１８の上面は、ビア１１を介して下層配線５と電気的に接続され、金属層１８の下面は、絶縁層１９を介して半導体基板７と接続されている。金属層１８及び絶縁層１９は、他の素子を生成する際に行われるゲート電極及びゲート絶縁膜の形成工程を利用することで生成することができるため、特に本実施の形態のために追加の工程が不必要である。
【００３８】
本実施の変形例では、一定の電荷が領域Ａに蓄積されると絶縁層１９が破壊され、電荷が電極パッド部１及びビア４の下層に設けられた金属層１８を介してグランドに接続された半導体基板７に流れる。そのため、領域Ａの電荷の蓄積により上層配線２又は下層配線５が溶融破壊されることはない。本実施の変形例は、実施の形態３に比べて、領域Ａに蓄積された電荷を複数の経路から半導体基板７に流すことができる。なお、絶縁層１９は、上層配線２又は下層配線５が溶融破壊が起こる電圧より小さい電圧で破壊される様に設定する必要がある。
【００３９】
また、別の本実施の変形例として、図８に、本実施の変形例に係る半導体素子の断面図を示す。図８においても、絶縁層３に埋め込まれた上層配線２と下層配線５とは、ビア４によって鎖状に接続されビアチェーン構造を構成している。そして、ビアチェーン構造の終端には、一方が外部から電位を与えない電極パッド部１で、他方がグランドに接続された電極パッド部１が設けられている。なお、下層配線５は、層間絶縁膜６を介して半導体基板７上に積層されているため、活性領域８と下層配線５とは電気的に接続されていない。本実施の変形例では、実施の形態３のビアチェーン構造に加えて、上層配線２と下層配線５とを接続するビア４の下層に金属層１５，１６及び絶縁層１７とで形成されたＭＩＭ構造が設けられている。このＭＩＭ構造の金属層１５は、ビア１１を介して下層配線５と電気的に接続され、金属層１６は、ビア１１を介して半導体基板７と接続されている。金属層１５と金属層１６とは、絶縁層１７を介して積層されている。
【００４０】
本実施の変形例では、一定の電荷が領域Ａに蓄積されると絶縁層１７が破壊され、電荷が電極パッド部１及びビア４の下層に設けられた金属層１５及び金属層１６を介してグランドに接続された半導体基板７に流れる。そのため、領域Ａの電荷の蓄積により上層配線２又は下層配線５が溶融破壊されることはない。本実施の変形例は、実施の形態４に比べて、領域Ａに蓄積された電荷を複数の経路から半導体基板７に流すことができる。なお、絶縁層１７は、上層配線２又は下層配線５が溶融破壊が起こる電圧より小さい電圧で破壊される様に設定する必要がある。
【００４１】
以上のように、本実施の形態に記載の半導体素子は、電荷を半導体基板７へ流すパイパス部（例えばｐｎ接合部）を、電極パッド部１の下層以外に、上層配線２と下層配線５とを接続するビア４の下層にも設け、ビア４と電気的に接続されているので、電荷の蓄積により半導体素子のパターンの一部が溶融破壊するのをさらに防止し、電位コントラスト法による非導通不良の箇所１３の特定を可能にする。さらに、非導通不良の箇所１３が特定された後で、この非導通不良の要因を特定する必要があり、非導通不良の箇所１３をＦＩＢ加工等して断面解析を行っても、ビア４の下層にパイパス部が設けられているため、領域Ａに蓄積された電荷によるパターン破壊を防止することができる。例えば、非導通不良の要因としては、異物起因のオープン不良や写真製版起因の開口不良などがある。
【００４２】
【発明の効果】
本発明に記載の半導体素子は、電極パッド部と、電極パッド部と電気的に接続された上層配線と、半導体基板に設けられた活性領域と電気的に絶縁されている下層配線と、上層配線と下層配線とを電気的に接続し、ビアチェーン構造を構成する複数の第１ビアと、電極パッド部の下層に設けられ、電極パッド部と電気的に接続されるバイパス部を備える半導体素子であって、半導体素子に荷電粒子線が照射されることにより所定の電荷が蓄積されると、バイパス部が、蓄積された電荷を半導体素子から半導体基板に逃がすことができるので、電荷の蓄積により半導体素子のパターンの一部が溶融破壊するのを防止し、電位コントラスト法による非導通不良の箇所の特定を可能にする。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１に係る半導体素子の平面図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係る半導体素子の断面図である。
【図３】本発明の実施の形態２に係る半導体素子の断面図である。
【図４】本発明の実施の形態３に係る半導体素子の断面図である。
【図５】本発明の実施の形態４に係る半導体素子の断面図である。
【図６】本発明の実施の形態５に係る半導体素子の断面図である。
【図７】本発明の実施の形態５の変形例に係る半導体素子の断面図である。
【図８】本発明の実施の形態５の変形例に係る半導体素子の断面図である。
【符号の説明】
１電極パッド部、２上層配線、４，１１ビア、５下層配線、６層間絶縁膜、７半導体基板、８活性領域、９ｎ型半導体層、１０ｐ型半導体層、１２分離酸化膜、１３非導通不良の箇所、１４電極層、１５，１６，１８金属層、３，１７，１９絶縁層。

Claims

電極パッド部と、
前記電極パッド部と電気的に接続された上層配線と、
半導体基板に設けられた活性領域と電気的に絶縁されている下層配線と、
前記上層配線と前記下層配線とを電気的に接続し、ビアチェーン構造を構成する複数の第１ビアと、
前記電極パッド部の下層に設けられ、前記電極パッド部と電気的に接続されるバイパス部を備える半導体素子であって、
前記バイパス部は、前記半導体素子に荷電粒子線が照射されることにより所定の電荷が蓄積されると、蓄積された前記電荷を前記半導体素子から半導体基板に逃がすことを特徴とする、
半導体素子。
請求項１に記載の半導体素子であって、
前記バイパス部は、前記上層配線と前記下層配線とを接続する前記第１ビアの下層にも設けられ、前記第１ビアと電気的に接続されていることを特徴する、
半導体素子。
請求項１又は請求項２に記載の半導体素子であって、
前記バイパス部は、
前記半導体基板に形成され、前記電極パッド部と第２ビアを介して電気的に接続された第１導電型の半導体層と、
前記第１導電型の半導体層の下層に形成され、前記第１導電型の半導体層とｐｎ結合を形成する第２導電型の半導体層とを備えることを特徴とする、
半導体素子。
請求項１又は請求項２に記載の半導体素子であって、
前記バイパス部は、
前記電極パッド部と第２ビアを介して電気的に接続された第１金属層と、
前記ゲート電極と前記半導体基板との間に形成された絶縁層とを備えることを特徴とする、
半導体素子。
請求項４に記載の半導体素子であって、
前記バイパス部は、
前記絶縁層の下層に形成され、前記半導体基板と電気的に接続された第２金属層をさらに備えることを特徴とする、
半導体素子。
電極パッド部と、
前記電極パッド部と電気的に接続された上層配線と、
半導体基板に設けられた活性領域と電気的に絶縁されている下層配線と、
前記上層配線と前記下層配線とを電気的に接続し、ビアチェーン構造を構成する複数の第１ビアと、
前記電極パッド部の直下に積層され、前記電極パッド部と電気的に接続される複数の電極層を備える、
半導体素子。