JP2000232144A - Semiconductor device and method for inspecting its contact resistance - Google Patents

Semiconductor device and method for inspecting its contact resistance

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JP2000232144A
JP2000232144A JP11034666A JP3466699A JP2000232144A JP 2000232144 A JP2000232144 A JP 2000232144A JP 11034666 A JP11034666 A JP 11034666A JP 3466699 A JP3466699 A JP 3466699A JP 2000232144 A JP2000232144 A JP 2000232144A
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To acquire the distribution, etc., of the contact resistance of a semiconductor device with accuracy by defining the contact resistance value corresponding to the inspecting standard of a method for inspecting contact resistance, by providing a resistance monitor composed of a contact having a higher resistance than the other contacts have in a contact array by positioning the monitor in advance. SOLUTION: The inspecting standard of a method for inspecting contact resistance can be made to be set quickly and accurately by providing a resistance monitor 51 composed of a high-resistance contact in an ordinary contact array, by positioning the monitor 51 in advance and estimating in advance the resistance value of the monitor 51. Namely, an inspecting standard value is set so that the monitor 51 may be recognized as a defect and the value is applied to other areas. Since the monitor 51 is provided in advance in the contact array in this embodiment, the position of the monitor 51 in the array is known in advance. Therefore, the propriety of the inspecting standard value can be judged by discriminating whether or not the contact at the position is judged as a high resistance.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】この発明は、半導体装置及び
コンタクト抵抗検査方法に係り、詳しくは、コンタクト
抵抗を検査するコンタクトアレイを有する半導体装置及
びそのコンタクト抵抗検査方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor device and a contact resistance inspection method, and more particularly, to a semiconductor device having a contact array for inspecting contact resistance and a contact resistance inspection method thereof.

【0002】[0002]

【従来の技術】半導体デバイスのコンタクトホールの形
成プロセスにおいては、コンタクトホールのアスペクト
比にエッチング速度が依存すること、レジストマスクの
形状がコンタクトホールの形状に影響を与えること等、
そのエッチングレートが様々な条件から影響を受けるこ
とが原因で、コンタクト抵抗のばらつきやコンタクト不
良の原因となっている。また、洗浄乾燥の際におけるコ
ンタクトホール内の基板表面での異常な高抵抗層の発生
や、コンタクトホールに埋め込まれた導電膜の形状異常
や密着性の低下等、コンタクトホールのエッチングプロ
セス以外の様々なプロセスでコンタクト異常の発生原因
を抱えている。そこで、製造プロセスや素子構造の評価
のため、コンタクト抵抗の値及びそのばらつき、さらに
歩留まりを含めて評価しつつ、製品開発を進める必要が
ある。また、コンタクト抵抗に異常が発見された場合に
は、その不良コンタクトの位置を特定して形状解析等の
物理解析を行ってその不良原因を迅速に究明し、問題の
プロセス等を改善する必要がある。さらに、量産時にお
ける歩留まり向上のために、コンタクト抵抗を常時、又
は定期的に測定しておき、その抵抗値、歩留まりの評
価、不良解析を行うことが重要である。
2. Description of the Related Art In a process for forming a contact hole in a semiconductor device, the etching rate depends on the aspect ratio of the contact hole, and the shape of a resist mask affects the shape of the contact hole.
The fact that the etching rate is affected by various conditions causes variations in contact resistance and poor contact. In addition, various abnormalities other than the contact hole etching process, such as the occurrence of an abnormal high-resistance layer on the substrate surface in the contact hole during cleaning and drying, the abnormal shape of the conductive film embedded in the contact hole, and the decrease in adhesion. The cause of contact abnormalities in a simple process. Therefore, in order to evaluate the manufacturing process and the element structure, it is necessary to advance the product development while evaluating the contact resistance value and its variation and the yield. If an abnormality is found in the contact resistance, it is necessary to identify the position of the defective contact, perform a physical analysis such as a shape analysis, and quickly determine the cause of the defect, and improve the process in question. is there. Furthermore, in order to improve the yield during mass production, it is important to measure the contact resistance at all times or periodically, and to evaluate the resistance value, the yield, and analyze the failure.

【0003】しかしながら、製品の歩留まりや不良に
は、コンタクトプロセス以外の要因が影響しており、そ
の解析でコンタクト不良のみを区別するのはかなりの労
力と時間を要する。そこで、従来、コンタクト不良及び
それに起因する製品の歩留まりのみを短期間で検査でき
るように、コンタクト抵抗を測定する検査用テストウエ
ハを製造して、定期的に管理、モニタを行っている。図
8(a)は、検査用テストウエハの構成を示す断面図で
あり、図8(b)はその上面図である。検査用テストウ
エハは、同図に示すように、層間絶縁膜5に形成された
コンタクトホール6に埋め込まれた導電層7と拡散領域
4とを接触させた多数のコンタクトを拡散領域4及び配
線/電極8により直列に接続したコンタクトチェーンと
呼ばれるコンタクト抵抗測定回路からなる。この製造方
法は、まず、表層にPウエル領域2が形成された半導体
基板1上に、通常のLOCOS(LOCal Oxidation of Si
licon)法を用いて、素子分離絶縁膜3を形成する。素
子分離絶縁膜3によって囲まれた領域がコンタクト形成
領域となる。
However, factors other than the contact process affect the product yield and defects, and it takes a considerable amount of labor and time to distinguish only contact defects by analysis. Therefore, conventionally, an inspection test wafer for measuring a contact resistance has been manufactured and periodically managed and monitored so that only a contact defect and a product yield resulting therefrom can be inspected in a short period of time. FIG. 8A is a cross-sectional view showing a configuration of the test wafer for inspection, and FIG. 8B is a top view thereof. As shown in the drawing, the test wafer for inspection has a large number of contacts in which the conductive layer 7 buried in the contact hole 6 formed in the interlayer insulating film 5 and the diffusion region 4 are in contact with each other. It comprises a contact resistance measuring circuit called a contact chain connected in series by the electrodes 8. In this manufacturing method, first, a normal LOCOS (LOCal Oxidation of Si) is formed on a semiconductor substrate 1 having a P-well region 2 formed on a surface layer.
The element isolation insulating film 3 is formed by using the (licon) method. A region surrounded by the element isolation insulating film 3 is a contact formation region.

【0004】次に、汚染防止用の薄膜酸化膜(図示せ
ず)を形成した後、コンタクト抵抗を測定する領域にの
みN型不純物を導入する。次に、全面に層間絶縁膜5を
形成した後に加熱処理を施してイオン注入した不純物を
活性化し、Pウエル領域2内にN型拡散領域4を形成す
る。続いて、N型拡散領域4上の層間絶縁膜5に一つの
N型拡散領域4当たり、2つのコンタクトホール6を形
成する。次いで、コンタクトホール6内に、チタン、窒
化チタンの積層薄膜をスパッタリング法で形成して、バ
リアメタルとした後、タングステンを埋め込んでプラグ
7を形成し、拡散領域4とプラグ7との接触からなるコ
ンタクトを形成する。この後、隣接するコンタクト形成
領域間のプラグ7を接続する配線/電極8を形成するこ
とで、多数のコンタクトが拡散領域4及び配線/電極8
により直列に接続されたコンタクトチェーンと呼ばれる
コンタクト抵抗測定回路が完成する。このとき、コンタ
クトチェーンに電圧を印加するために、パッド9a、9
bがチェーン構造の両端のコンタクトに接続して形成さ
れている。抵抗測定は、一方のパッド9aをグランドに
接続し、片方のパッド9bに電圧を加えて、電流を検出
することにより行う。しかし、このコンタクトチェーン
を用いる方法では、多数の正常なコンタクトの中に極少
数の高抵抗のコンタクトがあったとしても、そのコンタ
クトチェーン全体の抵抗値に影響を与えない程度であれ
ば、そのコンタクトチェーンが高抵抗コンタクトを含む
かどうか判断できない場合がある。また、コンタクトチ
ェーンが高抵抗コンタクトを含むと断定できた場合で
も、通常の方法ではその位置が特定できない、という問
題もある。
Next, after forming a thin oxide film (not shown) for preventing contamination, an N-type impurity is introduced only into the region where the contact resistance is to be measured. Next, after an interlayer insulating film 5 is formed on the entire surface, a heat treatment is performed to activate the ion-implanted impurities, thereby forming an N-type diffusion region 4 in the P-well region 2. Subsequently, two contact holes 6 are formed in the interlayer insulating film 5 on the N-type diffusion region 4 per N-type diffusion region 4. Next, a laminated thin film of titanium and titanium nitride is formed in the contact hole 6 by a sputtering method to form a barrier metal, and then tungsten is buried to form a plug 7. The plug 7 is formed by contact between the diffusion region 4 and the plug 7. Form a contact. Thereafter, by forming the wiring / electrode 8 for connecting the plug 7 between the adjacent contact formation regions, a large number of contacts are formed in the diffusion region 4 and the wiring / electrode 8.
Thereby, a contact resistance measuring circuit called a contact chain connected in series is completed. At this time, in order to apply a voltage to the contact chain, the pads 9a, 9
b is formed so as to be connected to the contacts at both ends of the chain structure. The resistance is measured by connecting one pad 9a to the ground, applying a voltage to one pad 9b, and detecting a current. However, according to this method using a contact chain, even if a very small number of high-resistance contacts are included in a large number of normal contacts, if the contact value does not affect the resistance value of the entire contact chain, the contact is not affected. It may not be possible to determine whether the chain contains high resistance contacts. Further, even if it can be determined that the contact chain includes the high-resistance contact, there is a problem that the position cannot be specified by a normal method.

【0005】そこで、コンタクトチェーン中の高抵抗コ
ンタクトの位置特定方法に関して、特開平4−2902
42号公報、及び特開平4−274339号公報には走
査型電子顕微鏡(SEM:Scaning Electron Microscop
e)、又は収束イオンビーム(FIB:Focused Ion Bea
m)を用いた方法が開示されている。このコンタクト抵
抗測定回路を図9(a)、(b)に示す。図9(a)は
断面図、図9(b)は上面図である。図9に示すよう
に、Pウエル領域2aが形成されていない領域の層間絶
縁膜5上に一方のパッド9aを形成し、層間絶縁膜5の
コンタクトホール6aに埋め込まれたプラグ7aを通し
てシリコン基板1に接続している。また、図には示され
ていないが、コンタクトチェーンの一部、又は複数箇所
がシリコン基板1に接触されている。なお、図中、図8
の構成部分と同一の各部には同じ符号を付してその説明
を省略する。
Accordingly, a method for specifying the position of a high resistance contact in a contact chain is disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 4-2902.
No. 42 and Japanese Unexamined Patent Publication No. 4-274339 describe a scanning electron microscope (SEM).
e) or focused ion beam (FIB)
m) is disclosed. This contact resistance measuring circuit is shown in FIGS. 9 (a) and 9 (b). FIG. 9A is a sectional view, and FIG. 9B is a top view. As shown in FIG. 9, one pad 9a is formed on the interlayer insulating film 5 in a region where the P well region 2a is not formed, and the silicon substrate 1 is formed through a plug 7a embedded in a contact hole 6a of the interlayer insulating film 5. Connected to Although not shown in the figure, a part or a plurality of portions of the contact chain is in contact with the silicon substrate 1. In FIG. 8, FIG.
The same reference numerals are given to the same components as those of the above-mentioned components, and the description thereof will be omitted.

【0006】FIB又はSEMを用いてこのコンタクト
チェーンを観察し、2次電子像を取得する。観察時に回
路全体に荷電粒子が照射されるが、断線部分、あるいは
高抵抗コンタクト10に接続された配線/電極8とシリ
コン基板1に接続されたパッド9aの間の電位は電荷が
シリコン基板1側に流出するので、シリコン基板1の電
位とほぼ一致し、高抵抗コンタクト10より開放端側の
配線/電極8はチャージアップして高電位になるため
に、その電位差に従って2次電子の有するエネルギ分布
に差が生じる。2次電子検出器はこのエネルギ差を反映
するような増幅率を有するものを用いる。また、エネル
ギフィルタを備えた2次電子検出器を有する検出系の場
合には、そのエネルギフィルタの設定値を調節すること
で2次電子検出器の電流検出量、あるいは2次電子検出
量に差が生じるようにする。このイメージのコントラス
ト差(これを電圧コントラストと言う)から、断線部
分、高抵抗コンタクト10の位置が特定できるとしてい
る。
The contact chain is observed using FIB or SEM, and a secondary electron image is obtained. Charged particles are irradiated to the entire circuit at the time of observation, but the electric potential between the wire / electrode 8 connected to the high-resistance contact 10 and the pad 9a connected to the silicon substrate 1 is such that the electric charge is on the silicon substrate 1 side. The wiring / electrode 8 on the open end side of the high-resistance contact 10 is charged up to a high potential because of the potential distribution of the secondary substrate according to the potential difference. Differences occur. A secondary electron detector having an amplification factor that reflects this energy difference is used. In the case of a detection system having a secondary electron detector provided with an energy filter, the current detection amount or the secondary electron detection amount of the secondary electron detector is adjusted by adjusting the set value of the energy filter. Is caused. It is stated that the broken portion and the position of the high-resistance contact 10 can be specified from the contrast difference of this image (this is called a voltage contrast).

【0007】また、電圧コントラストを用いた例とし
て、SEMを用い、様々な変動要因を排除して2次電子
量を検出し、欠陥(高抵抗のコンタクト)を検査する方
法を採用している場合もある。図10(a)は、これに
用いる検査用ウエハの上面図で、レジスト膜をマスクと
して層間絶縁膜15にコンタクトホール16a,16
b,16cを形成し、レジスト膜を除去した後の状態を
示している。図10(b)は図10(a)のI−I線に
沿う断面図である。図中、コンタクトホール16a,1
6bは貫通してN型拡散領域14a,14bと接触して
いるが、コンタクトホール16cは貫通していないもの
とする。なお、符号11はシリコン基板、12はN型ウ
エル領域、13は素子分離絶縁膜を示している。
Further, as an example using voltage contrast, a method is employed in which the amount of secondary electrons is detected by using an SEM while eliminating various fluctuation factors and a defect (high-resistance contact) is inspected. There is also. FIG. 10A is a top view of an inspection wafer used for this, and contact holes 16a, 16a are formed in the interlayer insulating film 15 using a resist film as a mask.
This shows a state after the formation of b, 16c and removal of the resist film. FIG. 10B is a cross-sectional view taken along the line II of FIG. In the figure, contact holes 16a, 1
6b penetrates and contacts the N-type diffusion regions 14a and 14b, but the contact hole 16c does not penetrate. Reference numeral 11 denotes a silicon substrate, 12 denotes an N-type well region, and 13 denotes an element isolation insulating film.

【0008】この検査によれば、図10(b)に示すよ
うに、貫通したコンタクトホール16a,16bでは照
射された電子の大部分はシリコン基板1に流入するが、
貫通していないコンタクトホール16cでは電子はシリ
コン基板1に流入できないため、コンタクトホール16
c及びその周辺部に残留する。なお、図ではプラグ及び
配線/電極が省略されているが、プラグ及び配線/電極
を有するコンタクトを形成した場合も同様である。この
差により、コンタクトホール16bと16cの近傍で電
位差が生じることになる。この電位差に従って検出系の
信号強度に差が生じて、SEMのイメージに差(電圧コ
ントラスト)が出る。しかし、2次電子の放出量は被検
出物体表面の清浄度、装置内部の真空度、照射履歴、電
流量、走査スピード、抵抗測定回路の容量、シリコン基
板中の構造、抵抗値、シリコン基板全体の基準電位への
接続方法等、様々な要因に影響されるために、2次電子
放出量から直接コンタクト抵抗を推定するのは実質的に
不可能である。
According to this inspection, as shown in FIG. 10B, most of the irradiated electrons flow into the silicon substrate 1 in the penetrated contact holes 16a and 16b.
Electrons cannot flow into the silicon substrate 1 in the contact hole 16c that does not penetrate, and
c and remains on the periphery thereof. Although the plug and the wiring / electrode are omitted in the drawing, the same applies to the case where a contact having the plug and the wiring / electrode is formed. This difference causes a potential difference near the contact holes 16b and 16c. A difference occurs in the signal intensity of the detection system according to the potential difference, and a difference (voltage contrast) appears in the SEM image. However, the amount of secondary electrons emitted depends on the cleanliness of the surface of the object to be detected, the degree of vacuum inside the device, the irradiation history, the amount of current, the scanning speed, the capacitance of the resistance measurement circuit, the structure in the silicon substrate, the resistance value, It is practically impossible to directly estimate the contact resistance from the amount of secondary electron emission, because it is affected by various factors such as a method of connecting to the reference potential.

【0009】以上2つの方式では、2次電子の放出量は
被検出物体表面の清浄度、装置内部の真空度、照射履
歴、電流量、走査スピード、抵抗測定回路の容量、シリ
コン基板中の構造、抵抗値、シリコン基板全体の基準電
位への接続方法等、様々な要因に影響されるために、2
次電子放出量から直接コンタクト抵抗を推定するのは実
質的に不可能である、という問題がある。また、特開平
4−290242号公報や特開平4−274339号公
報等に述べられた方法では、不良コンタクトが多数存在
する場合等は、全ての不良箇所の位置を検出できるとは
限らない。したがって、このような制御困難な要因(2
次電子強度が様々な条件に依存すること)をでき得る限
り排除するために、図に示すように、隣接するコンタク
トホールからの2次電子強度を比較して、あるいは隣接
するSEM像を比較して、それが一定の検査基準値(比
較により異常と判断する基準のことであり、以下、しき
い値とも言う。具体的には、2次電子強度が何%低い等
のように設定する。)を越えた場合に欠陥と認識する方
式が採用されている。また、欠陥検査装置を用いて不良
コンタクトを検出する場合が多いこと、製品ウェハでは
通常はコンタクトアレイ構造になっていること、多数の
不良が存在した場合は、チェーン構造では、全ての欠陥
が検査できるとは限らないこと等の理由で、一般に周期
的なコンタクトアレイが、検査パターンとして用いられ
る場合が多い。
In the above two methods, the amount of secondary electrons emitted depends on the cleanliness of the surface of the object to be detected, the degree of vacuum inside the apparatus, the irradiation history, the amount of current, the scanning speed, the capacity of the resistance measuring circuit, and the structure in the silicon substrate. , Resistance, and the method of connecting the entire silicon substrate to the reference potential.
There is a problem that it is practically impossible to directly estimate the contact resistance from the amount of secondary electron emission. Further, according to the methods described in JP-A-4-290242 and JP-A-4-274339, when there are a large number of defective contacts, it is not always possible to detect the positions of all the defective portions. Therefore, such a difficult-to-control factor (2)
In order to eliminate as much as possible the fact that the secondary electron intensity depends on various conditions), as shown in the figure, the secondary electron intensity from adjacent contact holes is compared, or adjacent SEM images are compared. Then, it is a certain inspection reference value (a reference for judging that there is an abnormality by comparison, hereinafter also referred to as a threshold value. Specifically, the secondary electron intensity is set so as to be low by what%, etc.). ) Is adopted as a method of recognizing a defect when the value exceeds. In addition, it is often the case that defective contacts are detected using a defect inspection device, the product wafer usually has a contact array structure, and if there are many defects, all defects are inspected in a chain structure. In general, a periodic contact array is often used as an inspection pattern because it is not always possible.

【0010】[0010]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、コンタ
クトアレイを用いた上記従来例においては、SEMを用
いた欠陥検査装置によって、又はSEMを用いた外観検
査によって、高抵抗コンタクトの位置を検出しようとす
る場合、その信号強度にどの程度の差があれば、高抵抗
コンタクトと見なすかという判断基準(しきい値)を設
定しなければならない。この場合、しきい値の設定を必
要以上に低くすると、通常のコンタクトであるにもかか
わらず、不良と判断されるコンタクト(疑似欠陥)が増
えて、検査の信頼性が著しく低下する。また、しきい値
を徐々に高くしていくと、欠陥として認識されるコンタ
クトの数が減少し、欠陥を見落とす虞がある。通常、し
きい値は、疑似欠陥がでない程度に高く、かつ、欠陥の
見落としがない程度に低く設定されるのであるが、コン
タクト不良の検出に関しては、通常の方法では、検出さ
れた高抵抗コンタクトの抵抗値を直接測定する方法がな
いために、その設定したしきい値がどの程度の抵抗のコ
ンタクトを検出したかという情報が得られない、という
問題がある。
However, in the conventional example using the contact array, the position of the high-resistance contact is detected by a defect inspection apparatus using an SEM or an appearance inspection using an SEM. In this case, it is necessary to set a criterion (threshold) for determining the degree of difference in the signal strength and determining whether the signal strength is high. In this case, if the threshold value is set lower than necessary, the number of contacts (pseudo-defects) determined to be defective even though they are normal contacts increases, and the reliability of inspection is significantly reduced. In addition, when the threshold value is gradually increased, the number of contacts recognized as a defect decreases, and the defect may be overlooked. Normally, the threshold value is set so high that there is no false defect and low enough that no defect is overlooked. However, since there is no method for directly measuring the resistance value, there is a problem in that it is not possible to obtain information as to how much resistance the set threshold value has detected.

【0011】また、検査用ウエハの表面状態が異なる場
合等、検査条件がずれる場合が起こるが、その場合、通
常の検査方法では、検査された高抵抗コンタクトの抵抗
値がずれても、それを発見できない、という問題もあ
る。また、検査されるコンタクト抵抗の分布の概略を測
定する場合、また、ある程度以上の抵抗値のコンタクト
のみを検出したい場合には、原理的にはしきい値を変更
することで可能であるが、従来の方法では、しきい値と
検出される抵抗値との関係が明確ではないために、これ
らの測定等は実質的には不可能である、という問題もあ
る。
In addition, the inspection conditions may be shifted, for example, when the surface condition of the inspection wafer is different. In this case, even if the resistance value of the inspected high-resistance contact is deviated, the inspection is performed in a normal inspection method. There is also a problem that it cannot be found. In addition, when measuring an outline of the distribution of the contact resistance to be inspected, or when it is desired to detect only a contact having a resistance value of a certain level or more, it is possible in principle to change the threshold value. In the conventional method, there is also a problem that since the relationship between the threshold value and the detected resistance value is not clear, such measurement and the like are practically impossible.

【0012】この発明は、上述の事情に鑑みてなされた
もので、検査基準値がどの程度のコンタクト抵抗値と対
応しているかを明確にして精度良くコンタクト抵抗の分
布等を取得することができ、また疑似欠陥の検出や欠陥
の見落としをなくし、欠陥検査の信頼性を向上させるこ
とができる半導体装置の製造方法を提供することを目的
としている。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and it is possible to clarify how much the contact resistance corresponds to the inspection reference value and to obtain the contact resistance distribution and the like with high accuracy. It is another object of the present invention to provide a method of manufacturing a semiconductor device capable of improving the reliability of defect inspection by eliminating detection of false defects and oversight of defects.

【0013】[0013]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、請求項1記載の発明は、半導体装置に係り、半導体
層の不純物領域と導電層とを接触させてなる複数のコン
タクトを配列したコンタクトアレイを有する半導体装置
において、前記コンタクトアレイの中に他のコンタクト
よりも抵抗が高いコンタクトからなる抵抗モニタが1個
以上予め位置決めして設けられていることを特徴として
いる。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a semiconductor device having a plurality of contacts formed by contacting an impurity region of a semiconductor layer with a conductive layer. A semiconductor device having a contact array is characterized in that one or more resistance monitors composed of contacts having higher resistance than other contacts are provided in the contact array in advance.

【0014】請求項2記載の発明は、請求項1記載の半
導体装置に係り、前記抵抗モニタにおける前記不純物領
域の不純物濃度が、前記抵抗モニタの周囲のコンタクト
における不純物領域の不純物濃度よりも低くなっている
ことを特徴としている。
According to a second aspect of the present invention, in the semiconductor device according to the first aspect, the impurity concentration of the impurity region in the resistance monitor is lower than the impurity concentration of the impurity region in a contact around the resistance monitor. It is characterized by having.

【0015】請求項3記載の発明は、請求項1記載の半
導体装置に係り、前記抵抗モニタにおける前記不純物領
域と導電層との接触面積が、前記抵抗モニタの周囲のコ
ンタクトにおける前記不純物領域と導電層との接触面積
よりも小さくなっていることを特徴としている。
According to a third aspect of the present invention, in the semiconductor device according to the first aspect, a contact area between the impurity region and the conductive layer in the resistance monitor is different from that of the impurity region in a contact around the resistance monitor. It is characterized in that it is smaller than the contact area with the layer.

【0016】請求項4記載の発明は、請求項3記載の半
導体装置に係り、前記抵抗モニタが前記接触面積の異な
る複数種の抵抗モニタからなることを特徴としている。
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided the semiconductor device according to the third aspect, wherein the resistance monitor comprises a plurality of types of resistance monitors having different contact areas.

【0017】請求項5記載の発明は、請求項1記載の半
導体装置に係り、前記抵抗モニタにおける導電層の抵抗
が、前記抵抗モニタの周囲のコンタクトにおける導電層
の抵抗よりも高くなっていることを特徴としている。
According to a fifth aspect of the present invention, in the semiconductor device according to the first aspect, the resistance of the conductive layer in the resistance monitor is higher than the resistance of the conductive layer in a contact around the resistance monitor. It is characterized by.

【0018】請求項6記載の発明は、請求項1乃至5の
何れか一に記載の半導体装置に係り、前記コンタクトア
レイの形成領域と別の領域に前記高抵抗コンタクトの作
成方法と同じ作成方法により抵抗測定回路が作成されて
いることを特徴としている。
According to a sixth aspect of the present invention, there is provided the semiconductor device according to any one of the first to fifth aspects, wherein the method of forming the high-resistance contact is the same as the method of forming the high-resistance contact in a region different from a region where the contact array is formed. Is characterized in that a resistance measuring circuit is created by the method.

【0019】請求項7記載の発明は、半導体装置のコン
タクト抵抗検査方法に係り、半導体層の不純物領域と導
電層とを接触させてなる複数のコンタクトを配列したコ
ンタクトアレイの中で他のコンタクトよりも抵抗が高い
コンタクトを検出する半導体装置のコンタクト抵抗検査
方法において、前記コンタクトアレイの中に他のコンタ
クトよりも抵抗が高いコンタクトからなる抵抗モニタが
1個以上予め位置決めして設けられ、該抵抗モニタを不
良と判断するような検査基準値を設定することを特徴と
している。
According to a seventh aspect of the present invention, there is provided a method for inspecting contact resistance of a semiconductor device, wherein a plurality of contacts formed by contacting an impurity region of a semiconductor layer and a conductive layer are arranged in a contact array. A contact resistance inspection method of a semiconductor device for detecting a contact having a high resistance, wherein at least one resistance monitor including a contact having a resistance higher than that of another contact is provided in the contact array in advance and provided. Is set as an inspection reference value that is determined to be defective.

【0020】請求項8記載の発明は、請求項7記載の半
導体装置のコンタクト抵抗検査方法に係り、前記抵抗モ
ニタの抵抗値を直接測定し、その値をもとに前記検査基
準値を設定することを特徴としている。
The invention according to claim 8 relates to the contact resistance inspection method for a semiconductor device according to claim 7, wherein the resistance value of the resistance monitor is directly measured, and the inspection reference value is set based on the measured value. It is characterized by:

【0021】請求項9記載の発明は、請求項7記載の半
導体装置のコンタクト抵抗検査方法に係り、前記コンタ
クトアレイの形成領域と別の領域に前記抵抗モニタの作
成方法と同じ作成方法により抵抗測定回路が作成され、
該抵抗モニタと対応する抵抗測定回路中の高抵抗コンタ
クトの抵抗値を測定することにより、前記コンタクトア
レイ中の抵抗モニタの抵抗値を推測し、この値をもとに
前記検査基準値を設定することを特徴としている。
According to a ninth aspect of the present invention, there is provided a method for inspecting a contact resistance of a semiconductor device according to the seventh aspect, wherein a resistance is measured in a region different from a region where the contact array is formed by the same method as that of forming the resistance monitor. A circuit is created,
By measuring the resistance value of the high resistance contact in the resistance measurement circuit corresponding to the resistance monitor, the resistance value of the resistance monitor in the contact array is estimated, and the inspection reference value is set based on this value. It is characterized by:

【0022】また、請求項10記載の発明は、請求項7
記載の半導体装置のコンタクト抵抗検査方法に係り、前
記検査基準値を任意に変えて前記検査基準値毎に前記コ
ンタクトを分類した後に、前記各検査基準値内のコンタ
クトの抵抗値を測定することにより任意に設定された前
記検査基準値とそれに対応する前記コンタクトの抵抗値
の関係を求め、この関係をもとに前記検査基準値を設定
することを特徴としている。
The invention according to claim 10 is the invention according to claim 7.
According to the method for testing the contact resistance of a semiconductor device according to the above, after arbitrarily changing the inspection reference value and classifying the contacts for each of the inspection reference values, by measuring the resistance value of the contact within each of the inspection reference values, A relationship between the inspection reference value arbitrarily set and the resistance value of the contact corresponding to the inspection reference value is obtained, and the inspection reference value is set based on this relationship.

【0023】また、請求項11記載の発明は、請求項7
乃至10の何れか一に記載の半導体装置のコンタクト抵
抗検査方法に係り、荷電粒子を照射して、この照射領域
から放出される2次電子の量を比較することでコンタク
ト抵抗の比較を行うことを特徴としている。
The invention according to claim 11 is the same as the invention according to claim 7.
11. A method for inspecting contact resistance of a semiconductor device according to any one of Items 10 to 10, wherein the contact resistance is compared by irradiating the charged particles and comparing the amount of secondary electrons emitted from the irradiated area. It is characterized by.

【0024】さらにまた、請求項12記載の発明は、請
求項7乃至10の何れか一に記載の半導体装置のコンタ
クト抵抗検査方法にかかり、荷電粒子を照射して、半導
体基板中に吸収される電流量を比較することでコンタク
ト抵抗の比較を行うことを特徴としている。
According to a twelfth aspect of the present invention, there is provided a method for inspecting contact resistance of a semiconductor device according to any one of the seventh to tenth aspects, wherein the semiconductor device is irradiated with charged particles and is absorbed in a semiconductor substrate. It is characterized in that the contact resistance is compared by comparing the amount of current.

【0025】[0025]

【作用】この発明の半導体装置の構成によれば、コンタ
クトアレイ中に予め位置を決めて高抵抗コンタクトの抵
抗モニタが形成されている。なお、原則として、コンタ
クトアレイとは、コンタクト相互が孤立している場合を
言い、また、周期構造を有している場合を言うが、この
明細書で言うコンタクトアレイはコンタクト相互が直列
等につながっているコンタクトチェーン類似のものも含
み、また、周期構造を有していない場合も含む。この場
合、コンタクトアレイの形成領域と別の領域に抵抗モニ
タと同様のコンタクト構造の抵抗測定回路を設け、この
コンタクト抵抗を測定しておくことで、コンタクトアレ
イ中の抵抗モニタの抵抗値を推定する。あるいは、電流
検出型の原子間力顕微鏡(AFM:Atomic Force Micro
scope)、又は、微細なコンタクトプローブでプラグに
電極を接触させて実際のコンタクトアレイ中の抵抗モニ
タのコンタクト抵抗を直接測定しておく。
According to the structure of the semiconductor device of the present invention, the resistance monitor of the high-resistance contact is formed in a predetermined position in the contact array. In principle, a contact array refers to a case where contacts are isolated from each other and a case where the contacts have a periodic structure. However, the contact array referred to in this specification is such that contacts are connected in series or the like. And a case without a periodic structure. In this case, a resistance measurement circuit having a contact structure similar to that of the resistance monitor is provided in a region different from the formation region of the contact array, and the resistance value of the resistance monitor in the contact array is estimated by measuring the contact resistance. . Alternatively, a current detection type atomic force microscope (AFM)
The contact resistance of the resistance monitor in the actual contact array is measured directly by bringing the electrode into contact with the plug using a scope or a fine contact probe.

【0026】これにより、SEMを用いた欠陥検査装置
によって、又はSEMを用いた外観検査によって欠陥を
検査する時には、その抵抗モニタが欠陥として判断され
るように、放出される2次電子量とコンタクト抵抗の実
測値や推測値とを関係づけて2次電子量の検査基準値
(しきい値)を設定する。また、放出される2次電子量
の検査基準値を任意に設定して各検査基準値に対応する
コンタクトを検出・分類し、各検査基準値内のコンタク
トについてコンタクト抵抗を直接測定し、各検査基準値
と対応するコンタクト抵抗値との関係から検査基準値を
設定する。
Thus, when a defect is inspected by a defect inspection apparatus using an SEM or by a visual inspection using an SEM, the amount of secondary electrons emitted and the contact amount are adjusted so that the resistance monitor is judged as a defect. An inspection reference value (threshold) for the amount of secondary electrons is set by associating the measured value or the estimated value of the resistance. In addition, the inspection reference value of the amount of secondary electrons emitted is set arbitrarily, contacts corresponding to each inspection reference value are detected and classified, and the contact resistance of the contact within each inspection reference value is directly measured. An inspection reference value is set from the relationship between the reference value and the corresponding contact resistance value.

【0027】この場合、特に、コンタクトを極小さな周
期、又は、極狭い領域に配置することにより、ほぼ同一
の条件でコンタクト抵抗を評価でき、検査基準値と実際
のコンタクト抵抗とのズレを小さくすることができる。
これらの方法を採用することで、どの程度のコンタクト
抵抗値が不良コンタクトとして検出されているのかを明
確にできるので、疑似欠陥の検出や欠陥の見落としをな
くして欠陥検査の信頼性を向上させることができる。さ
らに、検査基準値を毎回同じ値の抵抗値に設定すること
で長い期間又は複数の検査ウエハ間で比較できるように
なる。
In this case, in particular, by arranging the contacts in a very small period or in a very narrow region, the contact resistance can be evaluated under almost the same conditions, and the deviation between the inspection reference value and the actual contact resistance can be reduced. be able to.
By adopting these methods, it is possible to clarify what contact resistance value is detected as a bad contact, and to improve the reliability of defect inspection by eliminating false defect detection and defect oversight. Can be. Furthermore, by setting the inspection reference value to the same resistance value each time, comparison can be performed for a long period or between a plurality of inspection wafers.

【0028】[0028]

【発明の実施の形態】以下、図面を参照してこの発明の
実施の形態について説明する。 ◇第1の実施の形態 図1は、この発明の第1の実施の形態であるコンタクト
検査用ウエハに形成されたコンタクトアレイの配置を示
す上面図である。図2(a)はコンタクトアレイ形成領
域の周辺部に形成されたコンタクト抵抗測定回路の上面
図、図2(b)は、同じく図2(a)のIII-III線に沿
う断面図である。この形態の検査用ウエハは、図1に示
すように、半導体基板が素子分離絶縁膜によって複数の
コンタクト形成領域に分離され、かつ一つのコンタクト
形成領域当たり、一つのコンタクトが形成されている。
各コンタクトは、コンタクト形成領域の半導体基板表層
に形成された拡散領域と、拡散領域上の層間絶縁膜に形
成されたコンタクトホール27a〜27cと、このコン
タクトホールに埋め込まれたプラグ28a〜28cと、
そのプラグ28a〜28cと接触させて、かつプラグ2
8a〜28c相互間で電気的に分離され、独立して設け
られた配線/電極29a〜29cとから構成される。こ
れらのコンタクトの集合がコンタクトアレイを構成す
る。コンタクトアレイ中、例えば、低抵抗コンタクトの
1M個当たり、作り込み高抵抗コンタクト(抵抗モニ
タ)は、500個程度となるように周期的に配列されて
いる。なお、コンタクトを周期的に配置する理由は、欠
陥検査に用いる欠陥検査装置では周期構造のものの比較
を行うためである。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a top view showing an arrangement of a contact array formed on a contact inspection wafer according to a first embodiment of the present invention. FIG. 2A is a top view of a contact resistance measuring circuit formed in a peripheral portion of a contact array forming region, and FIG. 2B is a cross-sectional view along the line III-III of FIG. 2A. In the inspection wafer of this embodiment, as shown in FIG. 1, a semiconductor substrate is separated into a plurality of contact formation regions by an element isolation insulating film, and one contact is formed per one contact formation region.
Each contact includes a diffusion region formed in the surface layer of the semiconductor substrate in the contact formation region, contact holes 27a to 27c formed in the interlayer insulating film on the diffusion region, and plugs 28a to 28c embedded in the contact hole.
The plugs 28a to 28c are brought into contact with each other and the plug 2
8a to 28c are electrically separated from each other, and are constituted by independently provided wiring / electrodes 29a to 29c. A set of these contacts constitutes a contact array. In the contact array, for example, the number of fabricated high-resistance contacts (resistance monitors) per 1M low-resistance contacts is periodically arranged so as to be about 500. The reason why the contacts are periodically arranged is that a defect inspection apparatus used for defect inspection compares a periodic structure.

【0029】また、図1に示すコンタクトアレイ形成領
域の周辺部に、図2(a)に示すように、コンタクト抵
抗測定回路を作成しておき、このコンタクト抵抗を測定
することによりコンタクトアレイ中の抵抗モニタの抵抗
値を推定できるようにする。このコンタクト抵抗測定回
路のコンタクトの配置は、レジストの露光、エッチング
条件等がコンタクトアレイとできるだけ同じになるよう
にする。また、コンタクト抵抗測定回路は、図2(b)
に示すように、図1のコンタクトアレイ形成領域のコン
タクトアレイと異なり、一部が相互に重なるようにして
高濃度拡散領域24dと低濃度拡散領域24eが同じコ
ンタクト形成領域内に形成され、低濃度拡散領域24e
と接触する高抵抗コンタクトプラグ28eと高濃度拡散
領域24dと接触する低抵抗コンタクトプラグ28dと
を拡散領域24d,24eを通して直列に接続し、さら
に各プラグ28d、28eにそれぞれパッド30a,3
0bを接続して外部から電圧を加えられるようにする。
このような抵抗測定回路をコンタクトアレイ形成領域の
周辺部に多数配置しておく。
Further, as shown in FIG. 2A, a contact resistance measuring circuit is prepared in the peripheral portion of the contact array forming region shown in FIG. 1, and the contact resistance is measured to measure the contact resistance in the contact array. The resistance value of the resistance monitor can be estimated. The arrangement of the contacts in this contact resistance measuring circuit is such that the exposure and etching conditions of the resist are the same as those of the contact array as much as possible. The contact resistance measuring circuit is shown in FIG.
As shown in FIG. 2, unlike the contact array of the contact array formation region of FIG. 1, the high concentration diffusion region 24d and the low concentration diffusion region 24e are formed in the same contact formation region so as to partially overlap each other. Diffusion area 24e
A high-resistance contact plug 28e that contacts the high-concentration diffusion region 24d and a low-resistance contact plug 28d that contacts the high-concentration diffusion region 24d are connected in series through the diffusion regions 24d and 24e, and the pads 30a and 3 are respectively connected to the plugs 28d and 28e.
0b so that a voltage can be externally applied.
A large number of such resistance measuring circuits are arranged around the contact array forming region.

【0030】次に、上記のコンタクトアレイと抵抗測定
回路を組み込んだ半導体装置の製造方法について説明す
る。図3は、この製造工程を工程順に示す図1のII-II
に沿う断面図である。なお、ここでは主にコンタクトア
レイの部分について説明し、抵抗測定回路の部分につい
ては説明を省略する。まず、図3(a)に示すように、
熱酸化を用いた通常のLOCOS法により、Pウエル領
域22が形成されたP型の導電型を有するシリコンから
なる半導体基板21上に素子分離絶縁膜23を形成す
る。次いで、レジスト膜25aを形成した後、コンタク
トアレイのうち低抵抗のコンタクトが形成される領域に
開口部を形成する。このレジスト膜25aの開口部を通
してフッ化ボロンを加速電圧30keV、ドーズ量3×
1015/cmでイオン注入して高濃度拡散領域24
a、24bとなる領域に高濃度のP型不純物を導入して
おく。
Next, a method of manufacturing a semiconductor device incorporating the above-described contact array and resistance measuring circuit will be described. FIG. 3 shows this manufacturing process in the order of the process.
FIG. Here, the contact array portion will be mainly described, and the description of the resistance measurement circuit portion will be omitted. First, as shown in FIG.
An element isolation insulating film 23 is formed on a semiconductor substrate 21 made of silicon having P-type conductivity in which a P-well region 22 is formed by a normal LOCOS method using thermal oxidation. Next, after forming the resist film 25a, an opening is formed in a region of the contact array where a low-resistance contact is formed. Through the opening of the resist film 25a, boron fluoride is accelerated at a voltage of 30 keV and a dose of 3 ×
Ion implantation at 10 15 / cm 2 and high concentration diffusion region 24
A high concentration P-type impurity is introduced into the regions to be a and 24b.

【0031】次に、レジスト膜25aを除去した後、図
3(b)に示すように、新たなレジスト膜25bを形成
し、コンタクトアレイのうち高抵抗のコンタクトが形成
される領域に開口部を形成する。続いて、このレジスト
膜25bの開口部を通してフッ化ボロンを加速電圧約3
0keV、ドーズ量約5×1013/cmの条件でイ
オン注入して、高抵抗コンタクトが形成される領域に低
濃度のP型不純物を導入しておく。次いで、図3(c)
に示すように、常圧CVD(Chemical Vapor Depositio
n)法で膜厚100nmのシリコン酸化膜と膜厚600n
mのBPSG(BoroPhosphoSilicate Glass)膜を順に堆
積して層間絶縁膜26を形成した後に、窒素雰囲気中、
温度850℃の条件で加熱処理を行い、層間絶縁膜26
の吸湿性を低減させるとともに、注入した不純物を活性
化し、P型の高濃度拡散領域24a,24bとP型の低
濃度拡散領域24cを形成する。次に、裏面に形成され
た酸化膜を除去した後、表面の層間絶縁膜26上に図示
しないレジスト膜を形成し、続いてコンタクト形成領域
に開口部を形成してこの開口部内に層間絶縁膜26を露
出する。続いて、プラズマエッチング法によりレジスト
膜の開口部を通して層間絶縁膜26をエッチングして半
導体基板21を露出させ、コンタクトホール27a〜2
7cを形成する。
Next, after removing the resist film 25a, a new resist film 25b is formed as shown in FIG. 3B, and an opening is formed in a region of the contact array where a high-resistance contact is to be formed. Form. Subsequently, through the opening of the resist film 25b, boron fluoride is supplied with an acceleration voltage of about 3
Ion implantation is performed under the conditions of 0 keV and a dose of about 5 × 10 13 / cm 2 to introduce a low-concentration P-type impurity into a region where a high-resistance contact is formed. Next, FIG.
As shown in the figure, atmospheric pressure CVD (Chemical Vapor Depositio
a silicon oxide film having a thickness of 100 nm and a
m BPSG (BoroPhosphoSilicate Glass) films are sequentially deposited to form an interlayer insulating film 26, and then, in a nitrogen atmosphere,
A heat treatment is performed at a temperature of 850 ° C.
And the implanted impurities are activated to form P-type high-concentration diffusion regions 24a and 24b and P-type low-concentration diffusion regions 24c. Next, after removing the oxide film formed on the back surface, a resist film (not shown) is formed on the interlayer insulating film 26 on the front surface, and then an opening is formed in the contact formation region, and the interlayer insulating film is formed in the opening. Expose 26. Subsequently, the interlayer insulating film 26 is etched through the opening of the resist film by the plasma etching method to expose the semiconductor substrate 21 and to form the contact holes 27a to 27a.
7c is formed.

【0032】さらに、スパッタリング法により、コンタ
クトホール27a〜27cを被覆してチタン膜と窒化チ
タン膜とを順に堆積してバリアメタル層を形成する。続
いて、スパッタリング法によりバリアメタル層全面にタ
ングステン膜を形成した後、プラズマエッチング法によ
りエッチバックする。これにより、コンタクトホール2
7a〜27外の層間絶縁膜26上のタングステン膜及び
バリアメタル層を除去するとともにコンタクトホール2
7a〜27c内にタングステン膜等を残してプラグ28
a〜28cを形成する。この際に、高濃度拡散領域24
a,24bと接触するプラグ(低抵抗コンタクトプラ
グ)28a,28bは低抵抗接触を有し、低濃度拡散領
域24cと接触するプラグ(高抵抗コンタクトプラグ)
28cは、高抵抗接触を有することになる。次に、スパ
ッタリング法により全面に窒化チタン膜を形成した後、
その上にスパッタリング法によりアルミニウム銅合金膜
を形成する。続いて、アルミニウム銅合金膜上に新たに
形成された図示しないレジスト膜をマスクとしてアルミ
ニウム銅合金膜及び窒化チタン膜を順次エッチングし、
図3(d)に示すように、それぞれが1つのプラグ28
a〜28cと接触する孤立した配線/電極29a〜29
cを形成する。
Further, a barrier metal layer is formed by sequentially depositing a titanium film and a titanium nitride film while covering the contact holes 27a to 27c by a sputtering method. Subsequently, a tungsten film is formed on the entire surface of the barrier metal layer by a sputtering method, and then etched back by a plasma etching method. Thereby, the contact hole 2
7a to 27, the tungsten film and the barrier metal layer on the interlayer insulating film 26 are removed and the contact hole 2 is removed.
7a to 27c, leaving a tungsten film or the like in the plug 28
a to 28c are formed. At this time, the high concentration diffusion region 24
Plugs (low-resistance contact plugs) 28a and 28b having low-resistance contacts, which are in contact with low-concentration diffusion regions 24c (high-resistance contact plugs)
28c will have a high resistance contact. Next, after forming a titanium nitride film on the entire surface by a sputtering method,
An aluminum copper alloy film is formed thereon by a sputtering method. Subsequently, the aluminum copper alloy film and the titanium nitride film are sequentially etched using a resist film (not shown) newly formed on the aluminum copper alloy film as a mask,
As shown in FIG. 3D, each one plug 28
isolated wires / electrodes 29a-29 that come into contact with a-28c
Form c.

【0033】次に、これを水素中で、温度約400℃で
加熱処理してコンタクト抵抗が低下したら、コンタクト
欠陥検査用のテストウエハが完成する。なお、上記で説
明しなかったが、コンタクト抵抗測定用回路の部分も上
記工程とほぼ同じようにして作成できる。次に、コンタ
クト抵抗値及び抵抗ばらつきを測定する方法について説
明する。まず、図2に示す構成の抵抗測定回路を用いて
そのコンタクト抵抗を測定した結果を図4に示す。図
中、縦軸は線形目盛りで表した、測定されたコンタクト
抵抗値の頻度(%)を示す。横軸は対数目盛りで表した
コンタクト抵抗値(kΩ)を示す。
Next, when this is heated in hydrogen at a temperature of about 400 ° C. to lower the contact resistance, a test wafer for contact defect inspection is completed. Although not described above, the portion of the circuit for measuring the contact resistance can be formed in substantially the same manner as in the above steps. Next, a method for measuring the contact resistance value and the resistance variation will be described. First, FIG. 4 shows the result of measuring the contact resistance using the resistance measuring circuit having the configuration shown in FIG. In the figure, the vertical axis indicates the frequency (%) of the measured contact resistance value represented by a linear scale. The horizontal axis represents the contact resistance value (kΩ) expressed on a logarithmic scale.

【0034】図4に示すように、通常の低抵抗コンタク
トの抵抗値は分布Aのようになり、高抵抗コンタクトの
抵抗値は分布B(この例では1MΩ程度が分布Bの中心
となる。)のようになる。なお、この高抵抗コンタクト
の抵抗値は低濃度拡散領域24eの不純物濃度を調節す
ることで任意に変更できる。次いで、SEMを用いてコ
ンタクトアレイ中のコンタクトの測定を行う。SEMで
は、ビーム径0.1μmφ程度のビームを形成して、加
速電圧1〜2keV程度、電流量1〜100nA程度
で、ウエハに一次電子を照射し、照射領域から電極表面
の電位に応じて発生する二次電子像を検出する。このと
き、特定のエネルギ以上の電子のみが検出できるように
二次電子検出系を調整しておき、高抵抗コンタクトと低
抵抗コンタクトから発生する二次電子量の差が大きくな
るようにしても良い。
As shown in FIG. 4, the resistance value of a normal low-resistance contact is as shown in distribution A, and the resistance value of a high-resistance contact is distribution B (in this example, about 1 MΩ is the center of distribution B). become that way. The resistance value of the high resistance contact can be arbitrarily changed by adjusting the impurity concentration of the low concentration diffusion region 24e. Next, the contact in the contact array is measured using the SEM. In the SEM, a beam having a beam diameter of about 0.1 μm φ is formed, and the wafer is irradiated with primary electrons at an acceleration voltage of about 1 to 2 keV and a current amount of about 1 to 100 nA, and is generated from the irradiation area according to the potential of the electrode surface. The secondary electron image to be detected is detected. At this time, the secondary electron detection system may be adjusted so that only electrons having a specific energy or more can be detected, and the difference in the amount of secondary electrons generated from the high-resistance contact and the low-resistance contact may be increased. .

【0035】この検査方法では、従来の技術で述べたよ
うに、隣接する周期構造の配線/電極から放出される二
次電子量の差から高抵抗コンタクトと低抵抗コンタクト
とを区別することとする。これは放出される二次電子量
がその電極の表面電位により影響を受けることを利用し
たものである。すなわち、電極表面の電位はその基板―
電極間の抵抗値が大きければ、それだけ基板との電位差
が生じて二次電子量が変化する。さらに、この電位に起
因した二次電子量の差を非常に狭い領域で比較すること
で二次電子量に影響を及ぼす様々な他の要因を同一にす
るすることができる。このように、近くにあるコンタク
ト同士の放出二次電子量の比較を行うことで高抵抗かど
うかを判断するのであるが、そのためにはどの程度の放
出二次電子量の差がどの程度の抵抗の差かを予め知って
おかなければならない。ここで、図4の結果を用いる。
なお、従来の方法では、この点が不明確であり、検査基
準値(しきい値)を任意に設定しているため、検査基準
値の設定が低すぎると、異常ではないコンタクトをも欠
陥として認識する。逆に、検査基準値の設定が高すぎる
と、欠陥を見逃す確率が高くなるという問題がある。ま
た、適当な範囲で検査基準値を設定できたとしても、そ
れがどの程度の抵抗値のコンタクトを選別しているのか
明確ではなかったので、その信頼性が低く、検査の再現
性が極めて悪いという問題があった。
In this inspection method, as described in the prior art, the high-resistance contact and the low-resistance contact are distinguished from each other based on the difference in the amount of secondary electrons emitted from the adjacent periodic structure wiring / electrode. . This utilizes the fact that the amount of secondary electrons emitted is affected by the surface potential of the electrode. That is, the potential of the electrode surface is
If the resistance value between the electrodes is large, a potential difference from the substrate is generated accordingly, and the amount of secondary electrons changes. Further, by comparing the difference in the amount of secondary electrons caused by this potential in a very narrow region, various other factors affecting the amount of secondary electrons can be made the same. In this way, by comparing the amount of emitted secondary electrons between nearby contacts, it is determined whether or not the resistance is high. To that end, the difference in the amount of emitted secondary electrons is determined by the amount of resistance. You have to know in advance what the difference is. Here, the result of FIG. 4 is used.
In the conventional method, this point is unclear, and the inspection reference value (threshold) is set arbitrarily. If the inspection reference value is set too low, a contact that is not abnormal is regarded as a defect. recognize. Conversely, if the inspection reference value is set too high, there is a problem that the probability of missing a defect increases. Also, even if the inspection reference value could be set within an appropriate range, it was not clear how much resistance the contacts were selecting, so its reliability was low and the reproducibility of the inspection was extremely poor There was a problem.

【0036】そこで、この実施の形態では、高抵抗コン
タクトからなる抵抗モニタを通常のコンタクトアレイ中
に予め位置決めして作り込み、図4によって予め抵抗モ
ニタの抵抗値(この例では1MΩ程度)を推定しておく
ことで、この検査基準値の設定を、迅速に、かつ正確に
行うことができる。すなわち、抵抗モニタが欠陥として
認識できるように検査基準値を設定して、その検査基準
値を他の領域にも適用する。この実施の形態のコンタク
トアレイでは抵抗モニタを作り込んでいるので、コンタ
クトアレイ中の抵抗モニタの位置は予め分かっている。
したがって、その位置のコンタクトを高抵抗と判断して
いるかどうかで検査基準値の妥当性が判断できる。図5
は、この実施の形態の検査パターンを用いてしきい値を
変えて検査を行い、作り込まれた高抵抗コンタクト(抵
抗モニタ)の検出率としきい値の関係を取得した結果を
示す。図中、縦軸は線形目盛りで表した高抵抗コンタク
トの検出率(%)を示す。横軸は線形目盛りで表したし
きい値を示し、しきい値は左側が高く、右側が低くなっ
ている。
Therefore, in this embodiment, a resistance monitor composed of a high-resistance contact is pre-positioned and formed in a normal contact array, and the resistance value (about 1 MΩ in this example) of the resistance monitor is estimated in advance according to FIG. By doing so, the setting of the inspection reference value can be performed quickly and accurately. That is, an inspection reference value is set so that the resistance monitor can recognize the defect as a defect, and the inspection reference value is applied to other areas. In the contact array of this embodiment, since the resistance monitor is built, the position of the resistance monitor in the contact array is known in advance.
Therefore, the validity of the inspection reference value can be determined based on whether the contact at that position is determined to have high resistance. FIG.
Shows a result obtained by performing an inspection by changing the threshold value using the inspection pattern of the present embodiment, and acquiring the relationship between the detection rate of the built-in high-resistance contact (resistance monitor) and the threshold value. In the drawing, the vertical axis indicates the detection rate (%) of the high-resistance contact expressed on a linear scale. The horizontal axis indicates a threshold value represented by a linear scale. The threshold value is high on the left side and low on the right side.

【0037】図4の抵抗分布をもとに、抵抗の高い方か
ら低い方にしきい値を変化させていくと、図4の高抵抗
の分布Bに達するまでは検出率が低く、高抵抗の分布B
の高い方の裾に達すると検出率が次第に増加し始め、低
い方の裾を越えて、低抵抗の分布Aの高い方の裾に達す
るまで検出率は飽和している。したがって、検出率が飽
和する領域でしきい値を設定することで可能な限りしき
い値を小さくでき、かつ通常の抵抗値のコンタクトであ
るのに欠陥と判断される確率を最小限にとどめることが
できる。具体的には、図5中、相関関係Cを有する場
合、しきい値が高いとき作り込みの高抵抗コンタクトを
検出している割合は5%程度であるが、低くしていくと
検出率は高くなっていき、しきい値Th1のところで検
出率は50%となり、しきい値がそれより低いところで
検出率は飽和している。作り込み高抵抗コンタクトの抵
抗値が1MΩを中心に分布していることを考慮すると、
しきい値を飽和領域のほぼ中央部Th2の点に設定する
ことで、1MΩ程度の抵抗値の高抵抗コンタクトを検出
でき、また疑似欠陥検出率を抑えることができる。
When the threshold is changed from the higher resistance to the lower resistance based on the resistance distribution of FIG. 4, the detection rate is low until the high resistance distribution B of FIG. Distribution B
, The detection rate starts to increase gradually, and the detection rate is saturated until it reaches the higher skirt of the low-resistance distribution A beyond the lower skirt. Therefore, by setting the threshold value in a region where the detection rate is saturated, the threshold value can be made as small as possible, and the probability that the contact is determined as a defect even though the contact has a normal resistance value is minimized. Can be. Specifically, in FIG. 5, when the correlation C is present, the ratio of detecting a built-in high-resistance contact when the threshold value is high is about 5%, but the detection rate decreases as the threshold value is lowered. The detection rate becomes 50% at the threshold value Th1, and the detection rate is saturated at a lower threshold value. Considering that the resistance value of the built-in high resistance contact is distributed around 1 MΩ,
By setting the threshold value at a point substantially at the center Th2 of the saturation region, a high-resistance contact having a resistance value of about 1 MΩ can be detected, and the false defect detection rate can be suppressed.

【0038】また、検査ウエハ面内で検査条件がずれた
場合や、検査ウエハの表面状態に差があった場合、ある
いは検査ウエハを交換した場合等には、しきい値と検出
される抵抗値の関係が例えば相関関係Dのようにずれる
場合がある。この場合、従来の方法では、そのずれを検
査者が認識できず、検出率が飽和領域に達する以前でし
きい値を設定してしまうという虞がある。しかし、この
実施の形態の方法では、しきい値のずれは作り込みの高
抵抗コンタクトの検出率に反映され、図5の場合検出率
が全体的に上昇するので、そのずれを認識でき、しきい
値を検出率の飽和領域、例えばTh3で再設定できるの
で、検査の信頼性が向上するという利点がある。また、
しきい値と検出率の関係と、作り込み高抵抗コンタクト
の抵抗分布とから、しきい値設定と、そのしきい値で検
出できる抵抗値が推定できるので、しきい値を多数設定
して検査することで、高抵抗コンタクトの抵抗値の分布
を得ることができる。
When the inspection conditions are shifted in the inspection wafer surface, when there is a difference in the surface state of the inspection wafer, or when the inspection wafer is replaced, the threshold value and the detected resistance value are used. May deviate, for example, like the correlation D. In this case, in the conventional method, the shift cannot be recognized by the inspector, and the threshold may be set before the detection rate reaches the saturation region. However, according to the method of this embodiment, the shift of the threshold is reflected in the detection rate of the built-in high-resistance contact, and in the case of FIG. 5, the detection rate increases as a whole. Since the threshold can be reset in the saturation region of the detection rate, for example, Th3, there is an advantage that the reliability of the inspection is improved. Also,
From the relationship between the threshold value and the detection rate, and the resistance distribution of the built-in high-resistance contact, the threshold value can be set and the resistance value that can be detected at that threshold value can be estimated. By doing so, a distribution of the resistance value of the high-resistance contact can be obtained.

【0039】◇第2の実施の形態 図6は、この発明の第2の実施の形態であるコンタクト
アレイを備えた半導体装置の製造方法を示す断面図であ
る。この形態のコンタクトアレイが、第1の実施の形態
のコンタクトアレイと大きく異なるところは、図6
(c)に示すように、3種類の接触面積を有するコンタ
クトを一組とする抵抗モニタ51aが周期的に配置され
ている点である。この形態のコンタクトアレイの作成方
法は、まず、図6(a)に示すように、N型の半導体基
板31上に、図示しない汚染防止用の酸化膜を5nm程
度形成した後、Asを加速電圧30keVで、ドーズ量
5×1015atms/cm程度注入して、半導体基
板31に高濃度のN型不純物を導入する。
Second Embodiment FIG. 6 is a sectional view showing a method for manufacturing a semiconductor device having a contact array according to a second embodiment of the present invention. FIG. 6 shows that the contact array of this embodiment is significantly different from the contact array of the first embodiment.
As shown in (c), a resistance monitor 51a having a set of contacts having three types of contact areas is periodically arranged. As shown in FIG. 6 (a), a contact array forming method of this embodiment first forms an oxide film for preventing contamination (not shown) on an N-type semiconductor substrate 31 to a thickness of about 5 nm and then applies As to an accelerating voltage. At a dose of about 5 × 10 15 atoms / cm 2 at 30 keV, a high concentration N-type impurity is introduced into the semiconductor substrate 31.

【0040】次いで、常圧CVD法で膜厚100nmの
酸化膜と膜厚400nm程度のBPSG膜とを順次堆積
して層間絶縁膜33を形成する。続いて、窒素雰囲気
中、温度850℃程度で加熱処理して、イオン注入した
不純物を活性化する。これにより、高濃度のN型不純物
がドープされたN型の高濃度拡散領域32を形成す
る。次に、層間絶縁膜33上に図示しないレジスト膜を
形成し、直径約0.3μmを最大としてこれより直径を
僅かずつ小さくした3種類の開口部を一組として、それ
らの複数組をフォトリソグラフィによりレジスト膜に周
期的に形成する。次いで、このレジスト膜の開口部を通
して層間絶縁膜33をプラズマエッチングし、3種類の
直径を有するコンタクトホール34a〜34cを一組と
する抵抗モニタを複数周期的に形成する。次いで、図6
(b)に示すように、膜厚100〜200nmの酸化膜
を堆積した後、プラズマエッチング法でエッチングを行
うことにより、コンタクトホール内の側壁に酸化膜のサ
イドウオールを形成する。なお、コンタクト抵抗を低減
するため、コンタクトホール側壁にサイドウオールを形
成した後に、半導体基板の拡散領域32にリンをイオン
注入しても良い。次に、裏面の酸化膜を除去した後に、
膜厚10〜50nm程度の多結晶シリコン膜、又は非晶
質シリコン膜(以下、多結晶シリコン等と称する。)3
5を堆積し、さらに、リンを含む膜厚700nm程度の
非晶質シリコン膜36を堆積する。このとき、コンタク
トホール34a〜34cの直径が小さくなるほどコンタ
クトホール34b、34c内には後に堆積するリンを含
む非晶質シリコン膜36が埋め込まれなくなるとともに
先に堆積したリンを含まない多結晶シリコン膜等35の
割合が多くなる。なお、場合により、下層の多結晶シリ
コン膜等35の抵抗値を小さくするため、下層の多結晶
シリコン膜等35中にリンをイオン注入しておいても良
い。
Next, an oxide film having a thickness of about 100 nm and a BPSG film having a thickness of about 400 nm are sequentially deposited by normal pressure CVD to form an interlayer insulating film 33. Subsequently, heat treatment is performed in a nitrogen atmosphere at a temperature of about 850 ° C. to activate the ion-implanted impurities. Thus, an N + -type high-concentration diffusion region 32 doped with a high-concentration N-type impurity is formed. Next, a resist film (not shown) is formed on the interlayer insulating film 33, and three types of openings each having a maximum diameter of about 0.3 μm and a diameter slightly smaller than this are formed as one set. To form a resist film periodically. Next, the interlayer insulating film 33 is plasma-etched through the opening of the resist film, and a plurality of resistance monitors having a set of contact holes 34a to 34c having three kinds of diameters are formed periodically. Then, FIG.
As shown in (b), after depositing an oxide film having a thickness of 100 to 200 nm, etching is performed by a plasma etching method to form a sidewall of the oxide film on the side wall in the contact hole. Note that in order to reduce the contact resistance, phosphorus may be ion-implanted into the diffusion region 32 of the semiconductor substrate after forming the sidewall on the side wall of the contact hole. Next, after removing the oxide film on the back surface,
A polycrystalline silicon film or an amorphous silicon film (hereinafter, referred to as polycrystalline silicon or the like) 3 having a thickness of about 10 to 50 nm;
5, and an amorphous silicon film 36 containing phosphorus having a thickness of about 700 nm is further deposited. At this time, as the diameter of the contact holes 34a to 34c becomes smaller, the amorphous silicon film 36 containing phosphorus which is deposited later becomes less buried in the contact holes 34b and 34c, and the polycrystalline silicon film which does not contain phosphorus which is deposited earlier The ratio of 35 etc. increases. In some cases, phosphorus may be ion-implanted into the lower polycrystalline silicon film 35 to reduce the resistance of the lower polycrystalline silicon film 35.

【0041】次いで、プラズマエッチング法により、上
層の非晶質シリコン膜36及び下層の多結晶シリコン膜
等35を順にエッチバックし、コンタクトホール34a
〜34c内にのみシリコン膜を残す。この後、窒素雰囲
気中、温度850℃程度で加熱処理して非晶質シリコン
膜を活性化してコンタクトホール34a〜34c内にポ
リプラグ39a〜39cを形成する。このとき、コンタ
クトホール34a〜34cの直径が小さくなるほどコン
タクトホール34a〜34c内にはリンを含まない多結
晶シリコン膜等35の割合が多くなっているため、コン
タクトホール34a〜34cの直径によるコンタクト抵
抗の調整が可能となる。次いで、スパッタリング法によ
り、チタン膜/窒化チタン膜の2層膜と、アルミニウム
銅合金膜と、反射防止膜としての窒化チタン膜とを順次
堆積する。続いて、図示しないレジスト膜を形成し、パ
ターニングしてレジストマスクを形成した後、図6
(c)に示すように、プラズマエッチング法によりレジ
ストマスクに従って窒化チタン膜とアルミニウム銅合金
膜とチタン膜/窒化チタン膜の2層膜とを順にエッチン
グし、ポリプラグ39a〜39c上に配線/電極37a
〜37cを形成する。なお、この工程中にシリコン基板
31裏面にリンを含んだ多結晶シリコン38を形成す
る。
Next, the upper amorphous silicon film 36 and the lower polycrystalline silicon film 35 are etched back in order by plasma etching to form contact holes 34a.
The silicon film is left only in the area 34c. Thereafter, heat treatment is performed in a nitrogen atmosphere at a temperature of about 850 ° C. to activate the amorphous silicon film to form poly plugs 39a to 39c in the contact holes 34a to 34c. At this time, as the diameter of the contact holes 34a to 34c becomes smaller, the proportion of the polycrystalline silicon film 35 not containing phosphorus in the contact holes 34a to 34c increases, so that the contact resistance depends on the diameter of the contact holes 34a to 34c. Can be adjusted. Next, a two-layer film of a titanium film / titanium nitride film, an aluminum copper alloy film, and a titanium nitride film as an antireflection film are sequentially deposited by a sputtering method. Subsequently, after forming a resist film (not shown) and patterning to form a resist mask, FIG.
As shown in (c), the titanium nitride film, the aluminum copper alloy film, and the two-layer film of the titanium film / titanium nitride film are sequentially etched by the plasma etching method according to the resist mask, and the wiring / electrode 37a is formed on the poly plugs 39a to 39c.
To 37c. During this step, a polycrystalline silicon 38 containing phosphorus is formed on the back surface of the silicon substrate 31.

【0042】この後、水素雰囲気中で温度400℃程度
で熱処理してコンタクト抵抗が低下したら、テストウエ
ハが完成する。このとき、コンタクトアレイは、直径約
0.3μmのパターンを最大として3種類のコンタクト
ホール34a〜34cのコンタクトを一組とする抵抗モ
ニタ51aが複数周期的に形成されてなる。上記第2の
実施の形態では、通常のコンタクトでは、図6(b)に
示すように、コンタクトホール34a〜34c内に、高
抵抗の多結晶シリコン膜等35と低抵抗の非晶質シリコ
ン膜36が埋め込まれるので、コンタクト抵抗は低くな
るが、コンタクトホール34a〜34cの直径が僅かず
つ小さくなっているので、プラズマエッチングのマイク
ロローディング効果により、コンタクト領域の層間絶縁
膜33のエッチングレートが徐々に小さくなり、したが
って、エッチングされる深さが僅かずつ浅くなっていく
こと、コンタクトホール34a〜34cの直径が小さく
なるほどコンタクトホール34a〜34c内には低抵抗
の非晶質シリコン膜36が埋め込まれなくなるとともに
高抵抗の多結晶シリコン膜等35の割合が多くなること
等の様々な理由で、コンタクト抵抗が非常に高くなり、
そのばらつきが大きくなる。
Thereafter, when the contact resistance is reduced by heat treatment at a temperature of about 400 ° C. in a hydrogen atmosphere, a test wafer is completed. At this time, the contact array is formed by forming a plurality of resistance monitors 51a having a set of contacts of three types of contact holes 34a to 34c with a pattern having a diameter of about 0.3 μm as a maximum. In the second embodiment, in a normal contact, as shown in FIG. 6B, a high-resistance polycrystalline silicon film or the like 35 and a low-resistance amorphous silicon film are formed in contact holes 34a to 34c. 36, the contact resistance is reduced, but the diameter of the contact holes 34a to 34c is gradually reduced, so that the etching rate of the interlayer insulating film 33 in the contact region gradually increases due to the microloading effect of plasma etching. Therefore, the smaller the diameter of each of the contact holes 34a to 34c, the smaller the depth of the contact holes 34a to 34c, and the lower the resistance of the amorphous silicon film 36 in the contact holes 34a to 34c. Together with the increase in the proportion of high-resistance polycrystalline silicon film 35 etc. In such reason, the contact resistance is very high,
The variation increases.

【0043】次に、この作り込み高抵抗コンタクトの抵
抗値測定を行う。第1の実施の形態の二次電子を検出す
る測定法と異なり、電流検出型のAFMを用いて実際の
検査領域中に配置されたコンタクトの抵抗を直接測定す
る。その測定方法を図7に示す。図7に示すように、シ
リコン基板31裏面をグランドに接続する。シリコン基
板1裏面にはリンを含んだ多結晶シリコン膜38が形成
されており、この裏面が接触するステージからオーミッ
クコンタクトがとれてグランドに低抵抗で接続される。
探針40は、先端の曲率が500nm以上の通常よりも
大きいタングステン針を用いる。また、探針40を支え
る梁41は通常使用されているものよりもバネ定数の高
いものを用いる方が好ましい。なお、図7中、図6の構
成部分と対応する各部には同一の符号を付してその説明
を省略する。
Next, the resistance value of the fabricated high-resistance contact is measured. Unlike the measurement method for detecting secondary electrons according to the first embodiment, the resistance of a contact arranged in an actual inspection area is directly measured using a current detection type AFM. FIG. 7 shows the measuring method. As shown in FIG. 7, the back surface of the silicon substrate 31 is connected to the ground. A polycrystalline silicon film 38 containing phosphorus is formed on the back surface of the silicon substrate 1, and an ohmic contact is taken from a stage with which the back surface contacts, and is connected to the ground with low resistance.
For the probe 40, a tungsten needle having a tip with a curvature of 500 nm or more and larger than usual is used. Further, it is preferable to use a beam 41 supporting the probe 40 having a higher spring constant than a beam that is normally used. In FIG. 7, the same reference numerals are given to the units corresponding to the components in FIG. 6, and the description will be omitted.

【0044】コンタクト抵抗の測定は以下のようにして
行う。すなわち、探針40に数V程度電圧を加えて、コ
ンタクトアレイ上を走査して探針40と配線/電極37
a〜37c間に流れる電流を測定することでコンタクト
抵抗を計算する。作り込みの高抵抗コンタクトの位置
は、予め設定しているので、その領域近傍を測定するこ
とで、多数の高抵抗コンタクトの抵抗値を取得でき、そ
のコンタクト位置と抵抗値を予め知ることができる。し
きい値の設定に関しては、高抵抗コンタクトの抵抗値を
例えば5MΩに設定した場合は、5MΩ程度の抵抗値を
有するコンタクトの検出率が高くなり、検出率が飽和す
るようなしきい値を設定することで第1の実施の形態と
同様に信頼性の高い高抵抗コンタクトの検出が行える。
また、この実施の形態の抵抗測定回路では、コンタクト
チェーンを形成しなくてもコンタクト抵抗を測定できる
という利点もある。また、予め、しきい値を数段階に設
定しておき、検査後にしきい値の各レベルにおいて検出
されたコンタクト抵抗を測定することにより、しきい値
と検出された抵抗値の関係を求め、それをもとに抵抗分
布を得ることができる。この方法では、高抵抗コンタク
トの抵抗値を直接測定するため、かなりの時間が必要で
はあるが、予め高抵抗コンタクトの抵抗値を測定してお
く必要がないので、必ずしも作り込みの高抵抗コンタク
トは必要ではない。
The contact resistance is measured as follows. That is, a voltage of about several volts is applied to the probe 40, and the contact array is scanned to scan the probe 40 and the wiring / electrode 37.
The contact resistance is calculated by measuring the current flowing between a to 37c. Since the position of the built-in high-resistance contact is set in advance, by measuring the vicinity of the region, the resistance values of many high-resistance contacts can be obtained, and the contact position and the resistance value can be known in advance. . Regarding the setting of the threshold value, when the resistance value of the high-resistance contact is set to, for example, 5 MΩ, the detection rate of the contact having the resistance value of about 5 MΩ increases, and the threshold value is set so that the detection rate is saturated. Thus, a highly reliable high-resistance contact can be detected similarly to the first embodiment.
Further, the resistance measuring circuit of this embodiment has an advantage that the contact resistance can be measured without forming a contact chain. In addition, the threshold value is set in advance in several stages, and the contact resistance detected at each level of the threshold value after the inspection is measured, thereby obtaining the relationship between the threshold value and the detected resistance value, The resistance distribution can be obtained based on this. This method requires a considerable amount of time to directly measure the resistance value of the high-resistance contact, but it is not necessary to measure the resistance value of the high-resistance contact in advance. Not necessary.

【0045】以上、この発明の実施の形態を図面により
詳述してきたが、具体的な構成はこの実施の形態に限ら
れるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の
設計変更等があってもこの発明に含まれる。例えば、上
記実施の形態では、作り込まれた高抵抗コンタクトの作
成方法として拡散領域の不純物濃度を低くする方法や接
触面積を小さくする方法を用いているが、これに限られ
ない。コンタクトプラグに導入する不純物の濃度を低く
する方法等を用いても良い。また、コンタクトアレイ中
のコンタクトを相互に孤立させているが、従来例の図8
や図9のようにコンタクトを直列接続しても良い。
The embodiment of the present invention has been described in detail with reference to the drawings. However, the specific configuration is not limited to this embodiment, and there are design changes and the like within the scope of the present invention. Even this is included in the present invention. For example, in the above-described embodiment, a method of reducing the impurity concentration of the diffusion region or a method of reducing the contact area is used as a method of forming the formed high-resistance contact. However, the present invention is not limited thereto. A method of reducing the concentration of impurities introduced into the contact plug may be used. Although the contacts in the contact array are isolated from each other, FIG.
Alternatively, the contacts may be connected in series as shown in FIG.

【0046】[0046]

【発明の効果】以上説明したように、この発明の構成に
よれば、コンタクトアレイ中に予め位置を決めて高抵抗
コンタクトからなる抵抗モニタを形成しておき、この抵
抗モニタの抵抗値を推定又は実測しておくことで、SE
Mを用いた欠陥検査装置によって、又はSEMを用いた
外観検査によって欠陥を検査する時には、放出される2
次電子量とコンタクトアレイ中のコンタクト抵抗の実測
値や推測値とを関係づけて検査基準値を設定することが
できる。
As described above, according to the structure of the present invention, a resistance monitor composed of a high-resistance contact is formed in a contact array in advance and the resistance value of the resistance monitor is estimated or estimated. By actually measuring, SE
When a defect is inspected by a defect inspection apparatus using M or by visual inspection using an SEM, the released 2
An inspection reference value can be set by associating the amount of secondary electrons with an actual measured value or an estimated value of the contact resistance in the contact array.

【0047】また、放出される2次電子量の検査基準値
を任意に設定して各検査基準値に対応するコンタクトを
検出し、各検査基準値によって検出されたコンタクトに
ついてコンタクト抵抗を実測することにより各検査基準
値と対応するコンタクト抵抗値との関係から検査基準値
を設定することができる。これにより、検査基準値がど
の程度のコンタクト抵抗値と対応しているのか明確にで
きるので、精度良くコンタクト抵抗の分布等を取得する
ことができ、かつ疑似欠陥の検出や欠陥の見落としをな
くして欠陥検査の信頼性を向上させることができる。
Further, the inspection reference value of the amount of secondary electrons to be emitted is set arbitrarily, contacts corresponding to each inspection reference value are detected, and the contact resistance of the contact detected by each inspection reference value is actually measured. Thus, the inspection reference value can be set from the relationship between each inspection reference value and the corresponding contact resistance value. As a result, it is possible to clarify how much the contact resistance value corresponds to the inspection reference value, so that the distribution of the contact resistance and the like can be acquired with high accuracy, and the detection of the pseudo defect and the oversight of the defect can be prevented. The reliability of the defect inspection can be improved.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】この発明の第1の実施の形態である検査用ウエ
ハの構成を概略示す上面図である。
FIG. 1 is a top view schematically showing a configuration of an inspection wafer according to a first embodiment of the present invention.

【図2】(a)は、同検査用ウエハのコンタクト形成領
域の周辺部に形成されたコンタクト抵抗測定回路の構成
を示す上面図、(b)は(a)のIII-III線に沿った断
面図である。
FIG. 2A is a top view showing a configuration of a contact resistance measurement circuit formed in a peripheral portion of a contact formation region of the inspection wafer, and FIG. 2B is a view along line III-III in FIG. It is sectional drawing.

【図3】同検査用ウエハのコンタクトアレイの製造方法
を示す図1のII-IIに沿う断面図である。
FIG. 3 is a sectional view taken along the line II-II of FIG. 1 showing the method for manufacturing the contact array of the inspection wafer.

【図4】同コンタクト抵抗測定回路を用いてコンタクト
抵抗を測定した結果を示すグラフである。
FIG. 4 is a graph showing a result of measuring a contact resistance using the contact resistance measuring circuit.

【図5】同コンタクト抵抗測定回路を用いて、しきい値
を変えて検査を行い、抵抗モニタの検出率としきい値の
関係を取得した結果を示すグラフである。
FIG. 5 is a graph showing a result obtained by performing an inspection by changing a threshold value using the contact resistance measurement circuit and acquiring a relationship between a detection rate of the resistance monitor and the threshold value.

【図6】この発明の第2の実施の形態である検査用ウエ
ハのコンタクトアレイの製造方法を示す断面図である。
FIG. 6 is a sectional view showing a method for manufacturing a contact array of an inspection wafer according to a second embodiment of the present invention.

【図7】同じく、コンタクト抵抗の実測方法を示す断面
図である。
FIG. 7 is a cross-sectional view showing a method for measuring a contact resistance.

【図8】(a)は、従来における検査用ウエハのコンタ
クトアレイの構成を示す断面図、(b)は、同配置を示
す上面図である。
FIG. 8A is a cross-sectional view showing a configuration of a conventional contact array of an inspection wafer, and FIG. 8B is a top view showing the same arrangement.

【図9】(a)は、従来における検査用ウエハのコンタ
クトアレイの欠陥検査方法を示す断面図、(b)は同配
置を示す上面図である。
9A is a cross-sectional view showing a conventional method for inspecting a defect of a contact array of an inspection wafer, and FIG. 9B is a top view showing the same arrangement.

【図10】(a)は、従来における他の検査用ウエハの
コンタクトアレイの欠陥検査方法を示す上面図、(b)
は、(a)のI−I線に沿う断面図である。
FIG. 10A is a top view showing a conventional method for inspecting a defect of a contact array of another inspection wafer, and FIG.
FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line II of FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

21、31 半導体基板 22 Pウエル領域 24a、24b、24d、32 高濃度拡散領域 24c、24e 低濃度拡散領域 26、33 層間絶縁膜 27a〜27c、34a〜34c コンタクトホー
ル 28a、28b、28d プラグ(低抵抗コンタク
トプラグ) 28c、28e プラグ(高抵抗コンタクトプラ
グ) 29a〜29c、37a〜37c 配線/電極 30a、30b パッド 39a〜39c ポリプラグ 40 探針 41 梁 51、51a 抵抗モニタ
21, 31 Semiconductor substrate 22 P well region 24a, 24b, 24d, 32 High concentration diffusion region 24c, 24e Low concentration diffusion region 26, 33 Interlayer insulating film 27a-27c, 34a-34c Contact hole 28a, 28b, 28d Plug (low 28c, 28e Plug (high resistance contact plug) 29a-29c, 37a-37c Wiring / electrode 30a, 30b Pad 39a-39c Poly plug 40 Probe 41 Beam 51, 51a Resistance monitor

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 4M106 AA01 AB20 BA01 BA03 BA14 CA04 CA08 CA15 CA38 DB05 DH09 DH24 5F033 HH09 HH33 JJ18 JJ19 JJ33 KK01 PP15 QQ09 QQ10 QQ12 QQ31 QQ37 QQ58 QQ65 QQ73 QQ74 RR15 SS12 XX37  ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page F term (reference) 4M106 AA01 AB20 BA01 BA03 BA14 CA04 CA08 CA15 CA38 DB05 DH09 DH24 5F033 HH09 HH33 JJ18 JJ19 JJ33 KK01 PP15 QQ09 QQ10 QQ12 QQ31 QQ37 QQ58 QQ65 QQ73 QQ74XX15 SS15

Claims (12)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 半導体層の不純物領域と導電層とを接触
させてなる複数のコンタクトを配列したコンタクトアレ
イを有する半導体装置において、前記コンタクトアレイ
の中に他の前記コンタクトよりも抵抗が高いコンタクト
からなる抵抗モニタが1個以上予め位置決めして設けら
れていることを特徴とする半導体装置。
1. A semiconductor device having a contact array in which a plurality of contacts formed by contacting an impurity region of a semiconductor layer and a conductive layer are arranged, wherein a contact having a higher resistance than other contacts is arranged in the contact array. Wherein at least one resistance monitor is provided in advance and positioned.
【請求項2】 前記抵抗モニタにおける前記不純物領域
の不純物濃度が、前記抵抗モニタの周囲のコンタクトに
おける不純物領域の不純物濃度よりも低くなっているこ
とを特徴とする請求項1記載の半導体装置。
2. The semiconductor device according to claim 1, wherein an impurity concentration of said impurity region in said resistance monitor is lower than an impurity concentration of an impurity region in a contact surrounding said resistance monitor.
【請求項3】 前記抵抗モニタにおける前記不純物領域
と導電層との接触面積が、前記抵抗モニタの周囲のコン
タクトにおける前記不純物領域と導電層との接触面積よ
りも小さくなっていることを特徴とする請求項1記載の
半導体装置。
3. A contact area between the impurity region and the conductive layer in the resistance monitor is smaller than a contact area between the impurity region and the conductive layer in a contact around the resistance monitor. The semiconductor device according to claim 1.
【請求項4】 前記抵抗モニタが前記接触面積の異なる
複数種の抵抗モニタからなることを特徴とする請求項3
記載の半導体装置。
4. The resistance monitor according to claim 3, wherein said resistance monitor comprises a plurality of types of resistance monitors having different contact areas.
13. The semiconductor device according to claim 1.
【請求項5】 前記抵抗モニタにおける導電層の抵抗
が、前記抵抗モニタの周囲のコンタクトにおける導電層
の抵抗よりも高くなっていることを特徴とする請求項1
記載の半導体装置。
5. The resistance of the conductive layer in the resistance monitor is higher than the resistance of the conductive layer in a contact surrounding the resistance monitor.
13. The semiconductor device according to claim 1.
【請求項6】 前記コンタクトアレイの形成領域と別の
領域に前記高抵抗コンタクトの作成方法と同じ作成方法
により抵抗測定回路が作成されていることを特徴とする
請求項1乃至5の何れか一に記載の半導体装置。
6. The resistance measuring circuit according to claim 1, wherein a resistance measuring circuit is formed in a region different from a region where the contact array is formed by the same method as the method of forming the high resistance contact. 3. The semiconductor device according to claim 1.
【請求項7】 半導体層の不純物領域と導電層とを接触
させてなる複数のコンタクトを配列したコンタクトアレ
イの中で他のコンタクトよりも抵抗が高いコンタクトを
検出する半導体装置のコンタクト抵抗検査方法におい
て、前記コンタクトアレイの中に他のコンタクトよりも
抵抗が高いコンタクトからなる抵抗モニタが1個以上予
め位置決めして設けられ、該抵抗モニタを不良と判断す
るような検査基準値を設定することを特徴とする半導体
装置のコンタクト抵抗検査方法。
7. A contact resistance inspection method for a semiconductor device for detecting a contact having a higher resistance than other contacts in a contact array in which a plurality of contacts formed by contacting an impurity region of a semiconductor layer and a conductive layer are arranged. In the contact array, at least one resistance monitor composed of a contact having a higher resistance than other contacts is provided in advance and provided, and an inspection reference value for determining that the resistance monitor is defective is set. And a contact resistance inspection method for a semiconductor device.
【請求項8】 前記抵抗モニタの抵抗値を直接測定し、
その値をもとに前記検査基準値を設定することを特徴と
する請求項7記載の半導体装置のコンタクト抵抗検査方
法。
8. Directly measuring the resistance value of the resistance monitor,
8. The method according to claim 7, wherein the inspection reference value is set based on the value.
【請求項9】 前記コンタクトアレイの形成領域と別の
領域に前記抵抗モニタの作成方法と同じ作成方法により
抵抗測定回路が作成され、該抵抗モニタと対応する抵抗
測定回路中の高抵抗コンタクトの抵抗値を測定すること
により、前記コンタクトアレイ中の抵抗モニタの抵抗値
を推測し、この値をもとに前記検査基準値を設定するこ
とを特徴とする請求項7記載の半導体装置のコンタクト
抵抗検査方法。
9. A resistance measurement circuit is created in a region different from the contact array formation region by the same creation method as the resistance monitor, and the resistance of the high resistance contact in the resistance measurement circuit corresponding to the resistance monitor is created. 8. The contact resistance test for a semiconductor device according to claim 7, wherein a resistance value of a resistance monitor in the contact array is estimated by measuring the value, and the inspection reference value is set based on the value. Method.
【請求項10】 前記検査基準値を任意に変えて前記検
査基準値毎に前記コンタクトを分類した後に、前記各検
査基準値内のコンタクトの抵抗値を測定することにより
任意に設定された前記検査基準値とそれに対応する前記
コンタクトの抵抗値の関係を求め、この関係をもとに前
記検査基準値を設定することを特徴とする請求項7記載
の半導体装置のコンタクト抵抗検査方法。
10. The inspection which is arbitrarily set by arbitrarily changing the inspection reference value and classifying the contacts for each of the inspection reference values, and then measuring a resistance value of a contact within each of the inspection reference values. 8. The method according to claim 7, wherein a relationship between a reference value and a resistance value of the contact corresponding to the reference value is determined, and the inspection reference value is set based on the relationship.
【請求項11】 荷電粒子を照射して、この照射領域か
ら放出される2次電子の量を比較することでコンタクト
抵抗の比較を行うことを特徴とする請求項7乃至10の
何れか一に記載の半導体装置のコンタクト抵抗検査方
法。
11. The method according to claim 7, wherein the contact resistance is compared by irradiating the charged particles and comparing the amount of secondary electrons emitted from the irradiated area. 7. A method for testing contact resistance of a semiconductor device according to claim 1.
【請求項12】 荷電粒子を照射して、半導体基板中に
吸収される電流量を比較することでコンタクト抵抗の比
較を行うことを特徴とする請求項7乃至10の何れか一
に記載の半導体装置のコンタクト抵抗検査方法。
12. The semiconductor according to claim 7, wherein the contact resistance is compared by irradiating the charged particles and comparing the amount of current absorbed in the semiconductor substrate. Inspection method for contact resistance of equipment.
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