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公開番号2025093331
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-06-24
出願番号2023208905
出願日2023-12-12
発明の名称薄膜疲労試験片及び薄膜疲労試験方法
出願人ミネベアパワーデバイス株式会社
代理人ポレール弁理士法人
主分類G01N 3/00 20060101AFI20250617BHJP(測定;試験)
要約【課題】本発明の目的は、薄膜の疲労強度評価において、簡便に効率よく試験可能な薄膜疲労試験片及び薄膜疲労試験方法を提供することにある。
【解決方法】本発明は、半導体基板の上面に、第一シリコン酸化膜、第一シリコン窒化膜、第二シリコン酸化膜が順番に堆積されており、前記半導体基板の一部が、前記第一シリコン酸化膜まで、正方形又は長方形にくり抜かれてダイヤフラム形状となるベース試験片とし、評価膜は前記ベース試験片の前記第二シリコン酸化膜上に堆積しパターニングされ、破壊部及び配線並びに配線パッドが配置され、前記破壊部は前記ダイヤフラムの端部の4辺の内一辺のほぼ中央に配置され、前記配線はダイヤフラムの隅近傍を通るように配置されていることを特徴とする。
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項１】
半導体基板の上面に、第一シリコン酸化膜、第一シリコン窒化膜、第二シリコン酸化膜が順番に堆積されており、前記半導体基板の一部が、前記第一シリコン酸化膜まで、正方形又は長方形にくり抜かれてダイヤフラムの形状となるベース試験片とし、評価膜は前記ベース試験片の前記第二シリコン酸化膜の上に堆積しパターニングされ、破壊部及び配線並びに配線パッドが配置され、前記破壊部は前記ダイヤフラムの端部の４辺の内一辺のほぼ中央に配置され、前記配線は前記ダイヤフラムの隅近傍を通るように配置されていることを特徴とする薄膜疲労試験片。
続きを表示（約 860 文字）【請求項２】
半導体基板の上面に、第一シリコン酸化膜、第一シリコン窒化膜、第二シリコン酸化膜、第二シリコン窒化膜、第三シリコン酸化膜が順番に堆積されており、前記半導体基板の一部が、前記第一シリコン酸化膜まで、正方形又は長方形にくり抜かれてダイヤフラムの形状となるベース試験片とし、評価膜は前記ベース試験片の前記第二シリコン酸化膜の上に堆積しパターニングされ、破壊部及び配線並びに配線パッドが配置され、前記破壊部は前記ダイヤフラムの端部の４辺の内一辺のほぼ中央に配置され、前記配線は前記ダイヤフラムの隅近傍を通るように配置されていることを特徴とする薄膜疲労試験片。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の薄膜疲労試験片において、
前記評価膜の厚さは数マイクロメートル以下であることを特徴とする薄膜疲労試験片。
【請求項４】
半導体基板の上面に、第一シリコン酸化膜、第一シリコン窒化膜、第二シリコン酸化膜が順番に堆積されており、前記半導体基板の一部が、前記第一シリコン酸化膜まで、正方形又は長方形にくり抜かれてダイヤフラムの形状となるベース試験片とし、評価膜は前記ベース試験片の前記第二シリコン酸化膜の上に堆積しパターニングされ、破壊部及び配線並びに配線パッドが配置され、前記破壊部は前記ダイヤフラムの端部の４辺の内一辺のほぼ中央に配置され、前記配線は前記ダイヤフラムの隅近傍を通るように配置された薄膜疲労試験片を用い、前記ダイヤフラムの上面から繰り返しの空気圧を印加して前記評価膜の疲労試験を行うことを特徴とする薄膜疲労試験方法。
【請求項５】
請求項４に記載の薄膜疲労試験方法において、前記破壊部に電流を流し、その両端の電圧をモニタして破壊損傷程度を評価することを特徴とする薄膜疲労試験方法。
【請求項６】
請求項４に記載の薄膜疲労試験方法において、４端子法を用いて、前記評価膜の疲労試験を行うことを特徴とする薄膜疲労試験方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体チップに用いられる膜の薄膜疲労試験片及び薄膜疲労試験方法に関する。
続きを表示（約 1,800 文字）【背景技術】
【０００２】
半導体チップに用いられる薄膜には、半導体チップを覆うレジンやワイヤボンディングからの繰り返し外力、あるいは、チップを構成する膜の線膨張係数差に起因した繰り返し熱負荷が印加される。これら、上記繰り返し外力に対して、薄膜の強度設計を行う場合には、まず、薄膜の疲労強度を知る必要がある。薄膜の厚さが数マイクロメータ以上の場合には、薄膜が自立するため、ダンベル試験片を作製し、繰り返し加重を加えた疲労試験が可能であるが、薄膜の厚さが数マイクロメータ以下（特に1マイクロメータ以下）の場合には、自立しないため、特殊な加工を施した試験片や装置が必要となる。
【０００３】
自立しない薄膜の疲労強度評価方法として例えば特許文献1に記載のものが知られている。この方法では、シリコン基板上に、シリコン酸化膜やシリコン、評価薄膜を堆積し、裏面や表面からエッチングをして試験片を作製している。また、試験方法もアクチュエータにより試験片に強制変位を与え、その変位をレーザ顕微鏡で計測している。（段落[００１３]、段落[００１４]）
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開２００８－１７０１６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
薄膜の強度は、製造装置や製造条件により大きく変わる。より高強度な薄膜の製造条件を容易に求めるには、上記のような複雑な試験片ではなく、試験片作製を容易にし、さらに試験装置を簡易化して一度に複数の試験ができる方法が求められる。
【０００６】
本発明の目的は、薄膜の疲労強度評価において、簡便に効率よく試験可能な薄膜疲労試験片及び薄膜疲労試験方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の薄膜疲労試験片は、半導体基板の上面に、第一シリコン酸化膜、第一シリコン窒化膜、第二シリコン酸化膜が順番に堆積されており、前記半導体基板の一部が、前記第一シリコン酸化膜まで、正方形又は長方形にくり抜かれてダイヤフラム形状となるベース試験片とし、評価膜は前記ベース試験片の前記第二シリコン酸化膜上に堆積しパターニングされ、破壊部及び配線並びに配線パッドが配置され、前記破壊部は前記ダイヤフラムの端部の４辺の内一辺のほぼ中央に配置され、前記配線はダイヤフラムの隅近傍を通るように配置されていることを特徴とする。
【０００８】
または、本発明の薄膜疲労試験片は、半導体基板の上面に、第一シリコン酸化膜、第一シリコン窒化膜、第二シリコン酸化膜、第二シリコン窒化膜、第三シリコン酸化膜が順番に堆積されており、前記半導体基板の一部が、前記第一シリコン酸化膜まで、正方形又は長方形にくり抜かれてダイヤフラム形状となるベース試験片とし、評価膜は前記ベース試験片の前記第二シリコン酸化膜上に堆積しパターニングされ、破壊部及び配線並びに配線パッドが配置され、前記破壊部は前記ダイヤフラムの端部の４辺の内一辺のほぼ中央に配置され、前記配線はダイヤフラムの隅近傍を通るように配置されていることを特徴とする。
【０００９】
または、本発明の薄膜疲労試験方法は、半導体基板の上面に、第一シリコン酸化膜、第一シリコン窒化膜、第二シリコン酸化膜が順番に堆積されており、前記半導体基板の一部が、前記第一シリコン酸化膜まで、正方形又は長方形にくり抜かれてダイヤフラム形状となるベース試験片とし、評価膜は前記ベース試験片の前記第二シリコン酸化膜上に堆積しパターニングされ、破壊部及び配線並びに配線パッドが配置され、前記破壊部は前記ダイヤフラムの端部の４辺の内一辺のほぼ中央に配置され、前記配線はダイヤフラムの隅近傍を通るように配置された薄膜疲労試験片を用い、前記ダイヤフラム上面から繰り返しの空気圧を印加して前記評価膜の疲労試験を行うことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、薄膜の疲労強度評価において、簡便に効率よく試験可能な薄膜疲労試験片及び薄膜疲労試験方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
（【００１１】以降は省略されています）

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