JP2006005232A - Method of setting etching qualification, semiconductor apparatus and method of manufacturing the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、エッチング条件の設定方法、半導体装置の製造方法、及び半導体装置に関する。特に本発明は、接続孔を形成するときのエッチング条件の適否を少ない労力で判断することができる、エッチング条件の設定方法、半導体装置の製造方法、及び半導体装置に関する。 The present invention relates to an etching condition setting method, a semiconductor device manufacturing method, and a semiconductor device. In particular, the present invention relates to a method for setting etching conditions, a method for manufacturing a semiconductor device, and a semiconductor device that can determine whether or not etching conditions are appropriate when forming a connection hole with little effort.
図11の各図は、半導体装置の製造方法を説明する断面概略図である。
まず、図11(A)に示すように、シリコン基板101に、素子分離膜102を形成し、素子領域を互いに分離する。次いで、素子領域にMOSトランジスタを形成する。MOSトランジスタは、ゲート酸化膜103、ゲート電極104、サイドウォール105、低濃度不純物領域106a,106b、及び不純物領域107a,107bによって構成されている。
次いで、ゲート電極104、不純物領域107a,107bそれぞれの表面に、チタンシリサイド膜104a,108a,108bを形成する。
Each drawing in FIG. 11 is a schematic cross-sectional view illustrating a method for manufacturing a semiconductor device.
First, as shown in FIG. 11A, an
Next,
次いで、図11(B)に示すように、トランジスタ上を含む全面上に、層間絶縁膜109を形成する。次いで、層間絶縁膜109をエッチングすることにより、層間絶縁膜109に、不純物領域107a,107bそれぞれの上に位置するコンタクトホール109a,109b、及びゲート電極104上に位置するコンタクトホール(図示せず)を形成する。次いで、コンタクトホール109a,109bそれぞれに、Wプラグ110a,110bを埋め込み、ゲート電極104上のコンタクトホールにWプラグ(図示せず)を埋め込む。
Next, as illustrated in FIG. 11B, an
次いで、各Wプラグそれぞれの上及び層間絶縁膜109上に、Al合金膜を堆積し、更にその上に、TiN膜を堆積する。次いで、このAl合金膜及びTiN膜の積層膜をパターニングする。これにより、層間絶縁膜109上には、Al合金配線111a,111b,111cが形成される。Al合金配線111a,111bそれぞれはWプラグ110a,110bに接続し、Al合金配線111cはゲート電極104上のWプラグに接続する。
Next, an Al alloy film is deposited on each W plug and on the interlayer
次いで、図11(C)に示すように、Al合金配線111a〜111cそれぞれの上を含む全面上に、第2の層間絶縁膜112を形成する。次いで、第2の層間絶縁膜112をエッチングことにより、第2の層間絶縁膜112に、Al合金配線111a,111bそれぞれの上に位置するビアホール112a,112b、及びAl合金配線111cの上に位置するビアホール(図示せず)を形成する。次いで、ビアホール112a,112bそれぞれに、Wプラグ113a,113bを埋め込み、Al合金配線111c上のビアホールにWプラグ(図示せず)を埋め込む。
Next, as shown in FIG. 11C, a second
次いで、第2の層間絶縁膜112上に、Al合金配線114a,114b,114cを形成する。Al合金配線114a,114bそれぞれはWプラグ113a,113bに接続し、Al合金配線114cはAl合金配線111c上のWプラグに接続する。
Next,
上述した工程で製造される半導体装置において、各配線が、下方に位置するトランジスタ又は配線(以下トランジスタ等と記載)と正常に接続するためには、ビアホール又はコンタクトホール(以下ビアホール等と記載)が正常に形成される必要がある。
すなわち、ビアホール等が層間絶縁膜を貫通していない場合、各配線はトランジスタ等と接続しないか、又は接続抵抗が高い値になる。また、ビアホールを形成するときのエッチングが過剰にされた場合、Al合金配線のTiN膜がダメージを受け、接続抵抗が高くなることもある。
In the semiconductor device manufactured by the above-described process, a via hole or a contact hole (hereinafter referred to as a via hole) is required in order for each wiring to normally connect to a transistor or a wiring located below (hereinafter referred to as a transistor). It needs to be formed normally.
That is, when the via hole or the like does not penetrate the interlayer insulating film, each wiring is not connected to the transistor or the like, or the connection resistance has a high value. In addition, if the etching for forming the via hole is excessive, the TiN film of the Al alloy wiring may be damaged and the connection resistance may be increased.
一方、層間絶縁膜109,112の厚さには、ある程度のばらつきが生じる。このため、ビアホール等を形成するためのエッチング工程では、このばらつきの範囲内にあるすべての層間絶縁膜に、ビアホール等が正常に形成されるように、エッチング条件(エッチング時間等)を設定する必要がある。
On the other hand, the thickness of the
従来、このエッチング条件の設定は、以下のようにモニター基板を作製し、作製したモニターウェハを解析することで行っていた。
まず、図12(A)に示すように、シリコン基板121上に、ポリシリコン膜,Al合金膜等の導電膜122を形成する。次いで、導電膜122上に層間絶縁膜123を形成する。このとき、層間絶縁膜123の厚さを、実際の製造工程における層間絶縁膜の許容ばらつき内での最大値Tmaxにする。次いで、層間絶縁膜123に接続孔123aを形成し、接続孔123aにWプラグ124を埋め込む。
Conventionally, this etching condition has been set by producing a monitor substrate and analyzing the produced monitor wafer as follows.
First, as shown in FIG. 12A, a
次に、図12(B)に示すように、他のシリコン基板121上に、導電膜122及び層間絶縁膜123をこの順に積層する。このとき、層間絶縁膜123の厚さを、実際の製造工程における層間絶縁膜の許容ばらつき内での最小値Tminにする。次いで、層間絶縁膜123に接続孔123aを形成し、接続孔123aにWプラグ124を埋め込む。
Next, as illustrated in FIG. 12B, a
その後、2種類のモニター基板それぞれの断面をSEMで確認し、それぞれのモニター基板において、接続孔123a及びWプラグ124が正常に形成されているか否かを確認する。いずれかのモニター基板において、接続孔123a及びWプラグ124が正常に形成されていない場合、エッチング条件を変更し、上述した処理を再び行う。
Thereafter, cross sections of each of the two types of monitor substrates are confirmed by SEM, and it is confirmed whether or not the
また、他のエッチング条件の設定方法として、層間絶縁膜のエッチング量を変えて複数種類の半導体装置を実際に製造し、これら半導体装置の歩留まりをエッチング量ごとに測定する方法がある。 As another etching condition setting method, there is a method of actually manufacturing a plurality of types of semiconductor devices by changing the etching amount of the interlayer insulating film, and measuring the yield of these semiconductor devices for each etching amount.
上記したエッチング条件の設定方法には、以下の課題がある。まず、モニター基板を用いる方法では、モニター基板の断面をSEMで確認することにより、ビアホール等及びWプラグが正常に形成されているか否かを確認していた。この工程には、モニター基板を研磨して断面を出すなど、多くの労力を要していた。また、層間絶縁膜の厚さを変えるためには、複数のモニターウェハを製造する必要があり、さらに多くの労力を要していた。このため、確認できるビアホール等及びWプラグの数が少なかった。
従って、確認不足となり、適切なエッチング条件を設定できないことがあった。
The above-described method for setting etching conditions has the following problems. First, in the method using a monitor substrate, the cross section of the monitor substrate is confirmed by SEM to confirm whether or not via holes or the like and W plugs are normally formed. This process required a lot of labor, such as polishing the monitor substrate to obtain a cross section. Further, in order to change the thickness of the interlayer insulating film, it is necessary to manufacture a plurality of monitor wafers, and more labor is required. For this reason, the number of via holes and W plugs that can be confirmed was small.
Therefore, the confirmation is insufficient and appropriate etching conditions may not be set.
また、実際に半導体装置を製造して歩留まりを測定する方法では、歩留まりに影響を与える因子が、ビアホール等及びWプラグ以外にも存在する。このため、最終的には半導体装置の断面をSEMで確認し、歩留まりに影響を与えた因子を特定する必要があった。
また、層間絶縁膜のエッチング量を変えて複数種類の半導体装置を実際に製造する必要があったため、多くの労力を要していた。
In the method of actually manufacturing a semiconductor device and measuring the yield, there are factors other than via holes and W plugs that affect the yield. For this reason, it is necessary to finally confirm the cross section of the semiconductor device with an SEM and to identify the factors that have affected the yield.
Further, since it is necessary to actually manufacture a plurality of types of semiconductor devices by changing the etching amount of the interlayer insulating film, much labor is required.
本発明は上記のような事情を考慮してなされたものであり、その目的は、少ない労力でビアホール等を形成するときのエッチング条件が適切か否かを確認することができる、エッチング条件の設定方法、半導体装置の製造方法、及び半導体装置を提供することにある。 The present invention has been made in consideration of the above-described circumstances, and the purpose of the present invention is to set whether or not the etching conditions can be confirmed whether or not the etching conditions when forming a via hole or the like are appropriate with a small amount of labor. A method, a manufacturing method of a semiconductor device, and a semiconductor device are provided.
上記課題を解決するため、本発明に係るエッチング条件の設定方法は、
半導体基板の表面に、基準部、該基準部より低地である低地部、及び前記基準部より高地である高地部を形成する工程と、
前記低地部上、前記基準部上及び前記高地部上に、導電膜を連続して形成する工程と、
前記導電膜上に層間絶縁膜を形成する工程と、
前記層間絶縁膜の表面を平坦化する工程と、
前記層間絶縁膜をエッチングすることにより、該層間絶縁膜に、前記低地部の上方に位置する第1及び第2の接続孔、前記基準部の上方に位置する第3の接続孔、及び前記高地部の上方に位置する第4の接続孔を形成する工程と、
前記第1乃至第4の接続孔それぞれに第1乃至第4の導電体を埋め込む工程と、
前記層間絶縁膜上に、前記第2の導電体、前記第3の導電体及び前記第4の導電体を互いに接続する上部電極を形成する工程と、
前記上部電極と、前記第1の導電体との間の抵抗値を測定する工程と
を具備する。
In order to solve the above-described problem, the etching condition setting method according to the present invention includes:
On the surface of the semiconductor substrate, forming a reference portion, a lowland portion that is lower than the reference portion, and a highland portion that is higher than the reference portion;
Forming a conductive film continuously on the low ground part, on the reference part and on the high ground part;
Forming an interlayer insulating film on the conductive film;
Planarizing the surface of the interlayer insulating film;
By etching the interlayer insulating film, the interlayer insulating film is provided with first and second connection holes located above the low ground portion, third connection holes located above the reference portion, and the high ground. Forming a fourth connection hole located above the portion;
Embedding first to fourth conductors in each of the first to fourth connection holes;
Forming an upper electrode connecting the second conductor, the third conductor, and the fourth conductor on the interlayer insulating film; and
Measuring a resistance value between the upper electrode and the first conductor.
接続孔を形成するときのエッチング量が不足している場合、第1及び第2の接続孔は層間絶縁膜を貫通せず、第1及び第2の導電体は導電膜に接続しない。このため、測定した抵抗値は、エッチング量が適切な場合と比べて高くなる。このため、抵抗値に基づいて、エッチング量が不足しているか否かを判断することができる。また、抵抗を測定する労力は、SEMで断面を確認する労力と比べると格段に少ない。
従って、この半導体製造装置の評価方法によれば、接続孔を形成するときのエッチング条件の適否を、少ない労力で判断することができる。
When the etching amount when forming the connection hole is insufficient, the first and second connection holes do not penetrate the interlayer insulating film, and the first and second conductors are not connected to the conductive film. For this reason, the measured resistance value is higher than that when the etching amount is appropriate. For this reason, it can be judged whether etching amount is insufficient based on resistance value. Further, the labor for measuring the resistance is much less than the labor for checking the cross section with SEM.
Therefore, according to this semiconductor manufacturing apparatus evaluation method, the suitability of the etching conditions for forming the connection holes can be determined with little effort.
測定した抵抗値が基準値より高い場合は、エッチング量が不足していると判断して、エッチング条件をエッチング量が増える方向に調整し、測定した抵抗値が基準値以下の場合は、エッチング量が適切であると判断する工程を、抵抗値を測定する工程の後に具備してもよい。 If the measured resistance value is higher than the reference value, it is judged that the etching amount is insufficient, and the etching conditions are adjusted so that the etching amount increases.If the measured resistance value is less than the reference value, the etching amount May be provided after the step of measuring the resistance value.
本発明に係る他のエッチング条件の設定方法は、
半導体基板の表面に、低地部、及び前記低地部より高地である高地部を形成する工程と、
前記低地部上及び高地部上に、導電膜を連続して形成する工程と、
前記導電膜上に層間絶縁膜を形成する工程と、
前記層間絶縁膜の表面を平坦化する工程と、
前記層間絶縁膜をエッチングすることにより、該層間絶縁膜に、前記低地部の上方に位置する第1及び第2の接続孔を形成するとともに、前記高地部の上方に位置する第3及び第4の接続孔を形成する工程と、
前記第1乃至第4の接続孔それぞれに第1乃至第4の導電体を埋め込む工程と、
前記第1及び第2の導電体相互間の抵抗値と、前記第3及び第4の導電体相互間の抵抗値とを比較する工程と
を具備する。
Another etching condition setting method according to the present invention is as follows:
On the surface of the semiconductor substrate, forming a lowland part and a highland part that is higher than the lowland part, and
A step of continuously forming a conductive film on the low ground part and the high ground part;
Forming an interlayer insulating film on the conductive film;
Planarizing the surface of the interlayer insulating film;
By etching the interlayer insulating film, first and second connection holes located above the low ground portion are formed in the interlayer insulating film, and third and fourth positions located above the high ground portion are formed. Forming a connection hole of
Embedding first to fourth conductors in each of the first to fourth connection holes;
Comparing the resistance value between the first and second conductors with the resistance value between the third and fourth conductors.
接続孔を形成するときのエッチング量が不足している場合、第1及び第2の接続孔は層間絶縁膜を貫通せず、第1及び第2の導電体は導電膜に接続しない。このため、第1及び第2の導電体相互間の抵抗値は、第3及び第4の導電体相互間の抵抗値より高くなる。このため、抵抗値に基づいて、エッチング量が不足しているか否かを判断することができる。従って、接続孔を形成するときのエッチング条件の適否を、少ない労力で判断することができる。 When the etching amount when forming the connection hole is insufficient, the first and second connection holes do not penetrate the interlayer insulating film, and the first and second conductors are not connected to the conductive film. For this reason, the resistance value between the first and second conductors is higher than the resistance value between the third and fourth conductors. For this reason, it can be judged whether etching amount is insufficient based on resistance value. Therefore, the suitability of the etching conditions when forming the connection holes can be determined with little effort.
抵抗値を比較する工程の後に 第1及び第2の導電体相互間の抵抗値が、第3及び第4の導電体相互間の抵抗値より高い場合は、エッチング量が不足していると判断して、エッチング条件をエッチング量が増える方向に調整し、第1及び第2の導電体相互間の抵抗値と、第3及び第4の導電体相互間の抵抗値の差が所定範囲以内の場合は、エッチング量が適切であると判断する工程を更に具備してもよい。
また、第1乃至第4の導電体を埋め込む工程と、抵抗値を比較する工程の間に、層間絶縁膜上に、第2の導電体と第3の導電体を接続する上部電極を形成する工程を更に具備し、抵抗値を比較する工程において、第1の導電体と上部電極との間の抵抗を測定するとともに、第4の導電体と上部電極との間の抵抗を測定してもよい。
After the step of comparing the resistance values, if the resistance value between the first and second conductors is higher than the resistance value between the third and fourth conductors, it is determined that the etching amount is insufficient. Then, the etching condition is adjusted so that the etching amount increases, and the difference between the resistance value between the first and second conductors and the resistance value between the third and fourth conductors is within a predetermined range. In such a case, a step of determining that the etching amount is appropriate may be further included.
In addition, an upper electrode that connects the second conductor and the third conductor is formed on the interlayer insulating film between the step of embedding the first to fourth conductors and the step of comparing the resistance values. In the step of further comprising the step of comparing the resistance values, the resistance between the first conductor and the upper electrode is measured, and the resistance between the fourth conductor and the upper electrode is measured. Good.
本発明に係る他のエッチング条件の設定方法は、
半導体基板の表面に、基準部、該基準部より低地である低地部、及び前記基準部より高地である高地部を形成する工程と、
前記低地部上、前記基準部上及び前記高地部上に、導電膜を連続して形成する工程と、
前記導電膜上に層間絶縁膜を形成する工程と、
前記層間絶縁膜の表面を平坦化する工程と、
前記層間絶縁膜をエッチングすることにより、該層間絶縁膜に、前記低地部の上方に位置する第1の接続孔、前記基準部の上方に位置する第2の接続孔、及び前記高地部の上方に位置する第3の接続孔を形成する工程と、
前記第1乃至第3の接続孔それぞれに第1乃至第3の導電体を埋め込む工程と、
前記第1及び第2の導電体相互間の抵抗、及び前記第2及び第3の導電体相互間の抵抗を、それぞれ測定する工程と
を具備する。
Another etching condition setting method according to the present invention is as follows:
On the surface of the semiconductor substrate, forming a reference portion, a lowland portion that is lower than the reference portion, and a highland portion that is higher than the reference portion;
Forming a conductive film continuously on the low ground part, on the reference part and on the high ground part;
Forming an interlayer insulating film on the conductive film;
Planarizing the surface of the interlayer insulating film;
By etching the interlayer insulating film, a first connection hole located above the low ground part, a second connection hole located above the reference part, and an upper part of the high ground part are formed in the interlayer insulating film. Forming a third connection hole located at
Embedding first to third conductors in each of the first to third connection holes;
Measuring the resistance between the first and second conductors and the resistance between the second and third conductors, respectively.
本発明に係る他のエッチング条件の設定方法は、
半導体基板の表面に、低地部、及び前記低地部より高地である高地部を形成する工程と、
前記低地部上及び高地部上に、導電膜を連続して形成する工程と、
前記導電膜上に層間絶縁膜を形成する工程と、
前記層間絶縁膜の表面を平坦化する工程と、
前記層間絶縁膜をエッチングすることにより、該層間絶縁膜に、前記低地部の上方に位置する第1の接続孔、及び前記高地部の上方に位置する第2の接続孔を同時に形成する工程と、
前記第1及び第2の接続孔それぞれに第1及び第2の導電体を埋め込む工程と、
前記第1の導電体と、前記第2の導電体との間の抵抗を測定する工程と
を具備する。
Another etching condition setting method according to the present invention is as follows:
On the surface of the semiconductor substrate, forming a lowland part and a highland part that is higher than the lowland part, and
A step of continuously forming a conductive film on the low ground part and the high ground part;
Forming an interlayer insulating film on the conductive film;
Planarizing the surface of the interlayer insulating film;
Etching the interlayer insulating film to simultaneously form in the interlayer insulating film a first connection hole located above the low ground portion and a second connection hole located above the high ground portion; ,
Embedding first and second conductors in the first and second connection holes, respectively;
Measuring a resistance between the first conductor and the second conductor.
上記した半導体製造装置の評価方法において、低地部と高地部の段差を、半導体装置に許容される層間絶縁膜の最小厚さと最大厚さの差に等しくし、層間絶縁膜の表面を平坦化する工程において、低地部上における層間絶縁膜の厚さを、半導体装置に許容される層間絶縁膜の最大厚さに略等しくし、高地部上における層間絶縁膜の厚さを、半導体装置に許容される層間絶縁膜の最小厚さに略等しくするのが好ましい。
この場合、低地部と高地部の段差は、例えば150nm以上200nm以下である。
In the above-described semiconductor manufacturing apparatus evaluation method, the step between the low ground portion and the high ground portion is made equal to the difference between the minimum thickness and the maximum thickness of the interlayer insulating film allowed for the semiconductor device, and the surface of the interlayer insulating film is flattened. In the process, the thickness of the interlayer insulating film on the low ground portion is substantially equal to the maximum thickness of the interlayer insulating film allowed for the semiconductor device, and the thickness of the interlayer insulating film on the high ground portion is allowed for the semiconductor device. It is preferable that the thickness is substantially equal to the minimum thickness of the interlayer insulating film.
In this case, the level difference between the lowland portion and the highland portion is, for example, 150 nm or more and 200 nm or less.
本発明に係る他のエッチング条件の設定方法は、
半導体基板の表面に、低地部、及び前記低地部より高地である高地部を形成する工程と、
前記低地部上及び高地部上に、導電膜を連続して形成する工程と、
前記導電膜上に、該導電膜より抵抗が高い前記第2の導電膜を連続して形成する工程と、
前記第2の導電膜上に層間絶縁膜を形成する工程と、
前記層間絶縁膜の表面を平坦化する工程と、
前記層間絶縁膜をエッチングすることにより、該層間絶縁膜に、前記低地部の上方に位置する第1及び第2の接続孔を形成するとともに、前記高地部の上方に位置する第3及び第4の接続孔を形成する工程と、
前記第1乃至第4の接続孔それぞれに第1乃至第4の導電体を埋め込む工程と、
前記第1及び第2の導電体相互間の抵抗値である第1の抵抗値と、前記第3及び第4の導電体相互間の抵抗値である第2の抵抗値を、それぞれ測定する工程と、
前記第1の抵抗値と前記第2の抵抗値に基づいて、前記層間絶縁膜のエッチング量が過多であるか否かを判断して、エッチング条件を調整する工程と、
を具備する。
Another etching condition setting method according to the present invention is as follows:
On the surface of the semiconductor substrate, forming a lowland part and a highland part that is higher than the lowland part, and
A step of continuously forming a conductive film on the low ground part and the high ground part;
Continuously forming the second conductive film having a higher resistance than the conductive film on the conductive film;
Forming an interlayer insulating film on the second conductive film;
Planarizing the surface of the interlayer insulating film;
By etching the interlayer insulating film, first and second connection holes located above the low ground portion are formed in the interlayer insulating film, and third and fourth positions located above the high ground portion are formed. Forming a connection hole of
Embedding first to fourth conductors in each of the first to fourth connection holes;
Measuring a first resistance value that is a resistance value between the first and second conductors and a second resistance value that is a resistance value between the third and fourth conductors, respectively; When,
Determining whether the etching amount of the interlayer insulating film is excessive based on the first resistance value and the second resistance value, and adjusting an etching condition;
It comprises.
層間絶縁膜のエッチング量が過多である場合、高地部の上方に位置する第3及び第4の接続孔は第2の導電膜を貫き、導電膜に直に接続する。この場合、第2の抵抗値は、エッチング量が適切な場合と比べて低くなる。
また、層間絶縁膜のエッチング量が不足している場合、低地部の上方に位置する第1及び第2の接続孔は、層間絶縁膜を貫通しない。この場合、第1の抵抗値は、エッチング量が適切な場合と比べて高くなる。
従って、前記第1の抵抗値と前記第2の抵抗値に基づいて、前記層間絶縁膜のエッチング量が適切であるか否かを判断し、エッチング条件を調整することができる。
When the etching amount of the interlayer insulating film is excessive, the third and fourth connection holes positioned above the high ground portion penetrate the second conductive film and are directly connected to the conductive film. In this case, the second resistance value is lower than when the etching amount is appropriate.
Further, when the etching amount of the interlayer insulating film is insufficient, the first and second connection holes located above the low ground portion do not penetrate the interlayer insulating film. In this case, the first resistance value is higher than when the etching amount is appropriate.
Therefore, based on the first resistance value and the second resistance value, it can be determined whether the etching amount of the interlayer insulating film is appropriate, and the etching conditions can be adjusted.
例えば、エッチング量が過多である場合、第1及び第2の接続孔は適切に形成されるが、第3及び第4の接続孔が第2の導電膜を貫くことが多い。このような場合、第2の抵抗値は第1の抵抗値より小さく、かつ、これら抵抗値の差が所定範囲内となる。
また、エッチング量が不足している場合、第3及び第4の接続孔は適切に形成されるが、第1及び第2の接続孔は層間絶縁膜を貫通しない場合が多い。このような場合、第1の抵抗値が前記第2の抵抗値より大きく、かつこれら抵抗値の差は基準値以上になる。なお、この基準値は、前記した所定範囲の外にある。
これらの場合、エッチング条件をエッチング量が減る方向に調整したり、エッチング量が増える方向に調節することができる。
なお、導電膜がAl合金膜である場合、第2の導電膜はTiN膜である。
For example, when the etching amount is excessive, the first and second connection holes are appropriately formed, but the third and fourth connection holes often penetrate the second conductive film. In such a case, the second resistance value is smaller than the first resistance value, and the difference between the resistance values is within a predetermined range.
When the etching amount is insufficient, the third and fourth connection holes are appropriately formed, but the first and second connection holes often do not penetrate the interlayer insulating film. In such a case, the first resistance value is greater than the second resistance value, and the difference between these resistance values is greater than or equal to the reference value. Note that this reference value is outside the predetermined range.
In these cases, the etching conditions can be adjusted in the direction in which the etching amount decreases, or can be adjusted in the direction in which the etching amount increases.
When the conductive film is an Al alloy film, the second conductive film is a TiN film.
本発明に係る半導体装置の製造方法は、
エッチング装置のエッチング条件を設定する工程と、
導電膜上に層間絶縁膜を形成する工程と、
前記エッチング装置を用いて前記層間絶縁膜をエッチングすることにより、前記層間絶縁膜に、前記導電膜上に位置する接続孔を形成する工程と、
を具備し、
前記エッチング条件を設定する工程は、
半導体基板の表面に、基準部、該基準部より低地である低地部、及び前記基準部より高地である高地部を形成する工程と、
前記基準部上、前記低地部上及び前記高地部上に、評価用導電膜を連続して形成する工程と、
前記評価用導電膜上に評価用層間絶縁膜を形成する工程と、
前記評価用層間絶縁膜の表面を平坦化する工程と、
前記評価用層間絶縁膜をエッチングすることにより、該評価用層間絶縁膜に、前記低地部の上方に位置する第1及び第2の評価用接続孔、前記基準部の上方に位置する第3の評価用接続孔、及び前記高地部の上方に位置する第4の評価用接続孔を形成する工程と、
前記第1乃至第4の評価用接続孔それぞれに第1乃至第4の導電体を埋め込む工程と、
前記層間絶縁膜上に、前記第2の導電体、前記第3の導電体及び前記第4の導電体を互いに接続する上部電極を形成する工程と、
前記上部電極と、前記第1の導電体との間の抵抗値を測定する工程と、
測定した前記抵抗値が基準値より高い場合は、エッチング量が不足していると判断して、エッチング条件をエッチング量が増える方向に調整し、測定した前記抵抗値が基準値以下の場合は、エッチング量が適切であると判断する工程とを有する。
A method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention includes:
Setting the etching conditions of the etching apparatus;
Forming an interlayer insulating film on the conductive film;
Forming a connection hole located on the conductive film in the interlayer insulating film by etching the interlayer insulating film using the etching apparatus;
Comprising
The step of setting the etching conditions includes:
On the surface of the semiconductor substrate, forming a reference portion, a lowland portion that is lower than the reference portion, and a highland portion that is higher than the reference portion;
A step of continuously forming a conductive film for evaluation on the reference portion, the low ground portion, and the high ground portion;
Forming an evaluation interlayer insulating film on the evaluation conductive film;
Planarizing the surface of the evaluation interlayer insulating film;
By etching the interlayer insulating film for evaluation, first and second evaluation connection holes positioned above the low ground portion and a third position positioned above the reference portion are formed in the interlayer insulating film for evaluation. Forming a connection hole for evaluation, and a fourth connection hole for evaluation located above the high altitude part;
Embedding first to fourth conductors in each of the first to fourth evaluation connection holes;
Forming an upper electrode connecting the second conductor, the third conductor, and the fourth conductor on the interlayer insulating film; and
Measuring a resistance value between the upper electrode and the first conductor;
If the measured resistance value is higher than the reference value, it is determined that the etching amount is insufficient, the etching condition is adjusted in the direction of increasing the etching amount, and when the measured resistance value is less than the reference value, And a step of determining that the etching amount is appropriate.
本発明に係る他の半導体装置の製造方法は、
エッチング装置のエッチング条件を設定する工程と、
導電膜上に層間絶縁膜を形成する工程と、
前記エッチング装置を用いて前記層間絶縁膜をエッチングすることにより、前記層間絶縁膜に、前記導電膜上に位置する接続孔を形成する工程と、
を具備し、
前記エッチング条件を設定する工程は、
半導体基板の表面に、低地部、及び前記低地部より高地である高地部を形成する工程と、
前記低地部上及び高地部上に、評価用導電膜を連続して形成する工程と、
前記評価用導電膜上に評価用層間絶縁膜を形成する工程と、
前記評価用層間絶縁膜の表面を平坦化する工程と、
前記評価用層間絶縁膜をエッチングすることにより、該評価用層間絶縁膜に、前記低地部の上方に位置する第1及び第2の評価用接続孔を形成するとともに、前記高地部の上方に位置する第3及び第4の評価用接続孔を形成する工程と、
前記第1乃至第4の評価用接続孔それぞれに第1乃至第4の導電体を埋め込む工程と、
前記第1及び第2の導電体相互間の抵抗値と、前記第3及び第4の導電体相互間の抵抗値とを比較する工程と、
前記第1及び第2の導電体相互間の抵抗値が、前記第3及び第4の導電体相互間の抵抗値より高い場合は、エッチング量が不足していると判断して、エッチング条件をエッチング量が増える方向に調整し、前記第1及び第2の導電体相互間の抵抗値と、前記第3及び第4の導電体相互間の抵抗値の差が所定範囲以内の場合は、エッチング量が適切であると判断する工程とを有する。
Another method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention is as follows.
Setting the etching conditions of the etching apparatus;
Forming an interlayer insulating film on the conductive film;
Forming a connection hole located on the conductive film in the interlayer insulating film by etching the interlayer insulating film using the etching apparatus;
Comprising
The step of setting the etching conditions includes:
On the surface of the semiconductor substrate, forming a lowland part and a highland part that is higher than the lowland part, and
A step of continuously forming a conductive film for evaluation on the lowland portion and the highland portion;
Forming an evaluation interlayer insulating film on the evaluation conductive film;
Planarizing the surface of the evaluation interlayer insulating film;
By etching the evaluation interlayer insulating film, first and second evaluation connection holes located above the low ground portion are formed in the evaluation interlayer insulating film, and positioned above the high ground portion. Forming third and fourth evaluation connection holes;
Embedding first to fourth conductors in each of the first to fourth evaluation connection holes;
Comparing the resistance value between the first and second conductors with the resistance value between the third and fourth conductors;
If the resistance value between the first and second conductors is higher than the resistance value between the third and fourth conductors, it is determined that the etching amount is insufficient, and the etching conditions are When the etching amount is adjusted to increase and the difference between the resistance value between the first and second conductors and the resistance value between the third and fourth conductors is within a predetermined range, etching is performed. Determining that the amount is appropriate.
本発明に係る半導体装置は、
表面に、基準部、該基準部より低地である低地部、及び前記基準部より高地である高地部が形成された半導体基板と、
前記半導体基板上に位置し、前記低地部上、前記基準部上及び前記高地部上に連続して形成された導電膜と、
前記導電膜上に形成され、表面が平坦化された層間絶縁膜と、
前記層間絶縁膜に形成され、前記低地部の上方に位置する第1及び第2の接続孔と、
前記層間絶縁膜に形成され、前記基準部の上方に位置する第3の接続孔と、
前記層間絶縁膜に形成され、前記高地部の上方に位置する第4の接続孔と、
前記第1乃至第4の接続孔それぞれに埋め込まれた第1乃至第4の導電体と、
前記層間絶縁膜上に形成され、前記第2の導電体、前記第3の導電体及び前記第4の導電体を互いに接続する上部電極と、
を具備する。
A semiconductor device according to the present invention includes:
On the surface, a semiconductor substrate in which a reference part, a lowland part that is lower than the reference part, and a highland part that is higher than the reference part are formed,
A conductive film located on the semiconductor substrate and continuously formed on the low ground part, on the reference part and on the high ground part;
An interlayer insulating film formed on the conductive film and having a planarized surface;
First and second connection holes formed in the interlayer insulating film and located above the low-ground part,
A third connection hole formed in the interlayer insulating film and located above the reference portion;
A fourth connection hole formed in the interlayer insulating film and located above the highland portion;
First to fourth conductors embedded in each of the first to fourth connection holes;
An upper electrode formed on the interlayer insulating film and connecting the second conductor, the third conductor, and the fourth conductor to each other;
It comprises.
本発明に係る他の半導体装置は、
表面に、低地部、及び前記低地部より高地である高地部が形成された半導体基板と、
前記半導体基板上に位置し、前記低地部上及び高地部上に連続して形成された導電膜と、
前記導電膜上に形成され、表面が平坦化された層間絶縁膜と、
前記層間絶縁膜に形成され、前記低地部の上方に位置する第1及び第2の接続孔と、
前記層間絶縁膜に形成され、前記高地部の上方に位置する第3及び第4の接続孔と、
前記第1乃至第4の接続孔それぞれに埋め込まれた第1乃至第4の導電体と、
を具備する。
Other semiconductor devices according to the present invention are:
On the surface, a semiconductor substrate in which a lowland part and a highland part that is higher than the lowland part are formed, and
A conductive film located on the semiconductor substrate and continuously formed on the low and high ground portions; and
An interlayer insulating film formed on the conductive film and having a planarized surface;
First and second connection holes formed in the interlayer insulating film and located above the low ground portion;
Third and fourth connection holes formed in the interlayer insulating film and located above the high-altitude portion;
First to fourth conductors embedded in each of the first to fourth connection holes;
It comprises.
以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。本発明の第1の実施形態は、モニターウェハを用いて、半導体装置の層間絶縁膜にコンタクトホール又はビアホールを形成するためのエッチング条件を調べることにより、半導体製造装置を評価する方法である。図1及び図2は、第1の実施形態に係るモニターウェハの形成方法を説明するための断面図である。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. The first embodiment of the present invention is a method for evaluating a semiconductor manufacturing apparatus by examining etching conditions for forming contact holes or via holes in an interlayer insulating film of a semiconductor device using a monitor wafer. 1 and 2 are cross-sectional views for explaining a method for forming a monitor wafer according to the first embodiment.
まず、図1(A)に示すように、シリコン基板1の全面上に、フォトレジスト膜を塗布し、このフォトレジスト膜を露光及び現像する。これにより、シリコン基板1上にはレジストパターン50が形成される。
次いで、レジストパターン50をマスクとしてシリコン基板1をエッチングする。これにより、シリコン基板1には基準部1bが形成される。このとき、シリコン基板1(高地部に相当)の非エッチング部分の表面と基準部1bとの表面との段差を、半導体装置の層間絶縁膜の最大許容厚さと最小許容厚さの差の略半分にする。
First, as shown in FIG. 1A, a photoresist film is applied on the entire surface of the
Next, the
その後、図1(B)に示すように、レジストパターン50を除去する。次いで、基準部1b上を含むシリコン基板1の全面上に、フォトレジスト膜を塗布し、このフォトレジスト膜を露光及び現像する。これにより、シリコン基板1上にはレジストパターン52が形成される。レジストパターン52は、基準部1bの一部上に開口部を有する。
Thereafter, as shown in FIG. 1B, the resist
次いで、レジストパターン52をマスクとしてシリコン基板1をエッチングする。これにより、基準部1bの一部が更に深くなり、低位部1aが形成される。シリコン基板1の非エッチング部の表面と低位部1aとの段差は、半導体装置の層間絶縁膜の最大許容厚さと最小許容厚さの差と略等しくするか、この差よりやや大きい。
Next, the
その後、図1(C)に示すように、レジストパターン52を除去する。次いで、低地部1a,基準部1bそれぞれの上を含む全面上に導電膜を形成する。この導電膜は、製品となる半導体装置においてコンタクトホール又はビアホールの下部に接続される膜と同質の膜であることが好ましく、例えばポリシリコン膜、Al合金膜、Ti,Coなどのシリサイド膜、Ti膜、Mo膜、W膜又はCu膜である。なお、これら以外の導電性物質から構成されてもよい。
Thereafter, as shown in FIG. 1C, the resist
次いで、導電膜上にフォトレジスト膜(図示せず)を塗布し、このフォトレジスト膜を露光及び現像する。次いで、このフォトレジスト膜をマスクとして導電膜をエッチングする。これにより、シリコン基板1上には、導電膜パターン2が形成される。導電膜パターン2は、低地部1a上から、基準部1b上を経由して、シリコン基板1の非エッチング部の表面上まで連続している。その後、レジストパターンを除去する。
Next, a photoresist film (not shown) is applied on the conductive film, and this photoresist film is exposed and developed. Next, the conductive film is etched using this photoresist film as a mask. Thereby, the
次いで、図2(A)に示すように、導電膜パターン2上及びシリコン基板1上に、層間絶縁膜3を形成する。次いで、層間絶縁膜3の表面をCMP法により研磨し、平坦化する。これにより、層間絶縁膜3の厚さは、シリコン基板1の非エッチング部分上、基準部1b上、及び低地部1a上で、互いに異なる。詳細には、層間絶縁膜3の厚さは、シリコン基板1の非エッチング部分上において、実際の半導体装置における層間絶縁膜の最小許容厚さに略等しくなり、低地部1a上において、実際の半導体装置における最大許容厚さに略等しくなる。また、基準部1b上において、層間絶縁膜3の厚さは、実際の半導体装置の最適厚さに略等しくなる。
Next, as shown in FIG. 2A, an
次いで、層間絶縁膜3上にフォトレジスト膜(図示せず)を塗布し、このフォトレジスト膜を露光及び現像する。これにより、層間絶縁膜3上にはレジストパターンが形成される。次いで、エッチング装置を用いて、このレジストパターンをマスクとして層間絶縁膜3をエッチングする。このときのエッチング条件(エッチング時間等)は、実際に半導体装置を製造するときのエッチング条件に一致させる。
Next, a photoresist film (not shown) is applied on the
これにより、層間絶縁膜3には、接続孔3a,3b,3cが同一工程で形成される。接続孔3aは、低地部1aの上方に複数形成される。接続孔3bは、基準部1bの上方に形成される。接続孔3cは、シリコン基板1の非エッチング部分の上方に形成される。すなわち、接続孔3a,3b,3cそれぞれは、層間絶縁膜3のうち、互いに厚さが異なる部分に形成され、深さが互いに異なる。その後、レジストパターンを除去する。
Thereby,
次いで、図2(B)に示すように、接続孔3a,3b,3cそれぞれの中、及び層間絶縁膜3上に、タングステン(W)膜を堆積させる。次いで、CMP法又はエッチバックにより、層間絶縁膜3上からタングステン膜を除去する。これにより、接続孔3a,3b,3cそれぞれにはWプラグ4a,4b,4cが埋め込まれる。
Next, as shown in FIG. 2B, a tungsten (W) film is deposited in each of the connection holes 3 a, 3 b, 3 c and on the
次いで、図2(C)に示すように、Wプラグ4a〜4cそれぞれの上、及び層間絶縁膜3上に、導電膜を形成する。この導電膜は、製品となる半導体装置におけるコンタクトホール又はビアホールの下部に接続される膜と同質の膜であることが好ましく、例えばポリシリコン膜、Al合金膜、Ti,Coなどのシリサイド膜、Ti膜、Mo膜、W膜又はCu膜である。なお、これ以外の導電性物質から構成されてもよい。
Next, as shown in FIG. 2C, a conductive film is formed on each of the W plugs 4 a to 4 c and on the
次いで、導電膜上にフォトレジスト膜(図示せず)を塗布し、このフォトレジスト膜を露光及び現像する。これにより、導電膜上にはレジストパターンが形成される。次いで、このレジストパターンをマスクとして導電膜をエッチングする。これにより、層間絶縁膜3上には、上部電極5a及び上部電極5bが形成される。上部電極5aは、一のWプラグ4a上に位置する。上部電極5bは、他のWプラグ4a、及びWプラグ4b,4cを互いに接続するように形成される。
このようにして、エッチング条件を調べるためのモニターウェハが形成される。
Next, a photoresist film (not shown) is applied on the conductive film, and this photoresist film is exposed and developed. Thereby, a resist pattern is formed on the conductive film. Next, the conductive film is etched using this resist pattern as a mask. Thereby, the
In this way, a monitor wafer for examining the etching conditions is formed.
次に、図3を参照して、図1及び図2で示したモニターウェハを用いて、層間絶縁膜3のエッチング条件の適否を調べる方法を説明する。
層間絶縁膜3のエッチング条件が適切な場合、接続孔3a〜3cそれぞれは層間絶縁膜3を貫通している。そして、Wプラグ4a〜4cそれぞれは、導電膜パターン2に接続している。そして、上部電極5aは、一のWプラグ4aを介して導電膜パターン2と接続しており、上部電極5bは、他のWプラグ4a、Wプラグ4b,4cそれぞれを介して導電膜パターン2と接続している。このため、上部電極5aと上部電極5bの間の抵抗は基準値より低くなる。
Next, a method for examining the suitability of the etching conditions for the
When the etching conditions of the
これに対し、図3に示すように、層間絶縁膜3のエッチングが不足している場合、接続孔3b,3cそれぞれは層間絶縁膜3を貫通するが、接続孔3aは層間絶縁膜3を貫通しない。このためWプラグ4aは導電膜パターン2と接続しない。このため、上部電極5aと上部電極5bの間は絶縁しているか、又は絶縁状態に近くなり、抵抗値は、基準値と比較して非常に高い値を示す。
On the other hand, as shown in FIG. 3, when the etching of the
このため、本実施形態によれば、上部電極5aと上部電極5bの間の抵抗値を測定し、基準値と比較することにより、層間絶縁膜3に接続孔を形成するときにエッチングが不足しているか否かを判断することができる。抵抗を測定する労力は、SEMで断面を確認する労力と比べると格段に少ない。特に上記実施形態では、Wプラグ4a〜4c上に上部電極5a,5bを形成しているため、抵抗を測定するための端子を接触させやすい。このため、少ない労力でエッチング条件の適否を判断することができる。
従って、従来と比べて短時間で多くのサンプルを調べることが可能になり、エッチング条件の評価の信頼性が向上する。
Therefore, according to the present embodiment, the resistance value between the
Therefore, more samples can be examined in a shorter time than in the prior art, and the reliability of evaluation of etching conditions is improved.
そして、測定した抵抗値が基準値より低い場合、接続孔を形成するためのエッチング量が不足していると判断し、エッチング装置のエッチング条件を、エッチング量が増えるように変更する。その後、上述した工程を繰り返し、再度エッチング条件の評価を行う。 If the measured resistance value is lower than the reference value, it is determined that the etching amount for forming the connection hole is insufficient, and the etching conditions of the etching apparatus are changed so that the etching amount increases. Thereafter, the above-described steps are repeated, and the etching conditions are evaluated again.
また、測定した抵抗値が基準値より高い場合、接続孔を形成するためのエッチング条件が適切であると判断し、そのエッチング条件を維持したまま、エッチング装置を半導体装置の製造ラインに組み込む。導電膜パターン2がポリシリコンから形成されている場合、組み込まれたエッチング装置はコンタクトホールを形成する工程で使用される。また、導電膜パターン2がAl合金、Ti、Mo、W、Cu等から形成されている場合、組み込まれたエッチング装置はビアホールを形成する工程で使用される。
If the measured resistance value is higher than the reference value, it is determined that the etching conditions for forming the connection hole are appropriate, and the etching apparatus is incorporated into the semiconductor device manufacturing line while maintaining the etching conditions. When the
図4は、第2の実施形態に係る半導体製造装置の評価方法に用いられるモニターウェハの断面図である。以下の説明において、第1の実施形態と同一の構成については同一の符号を付し、説明を省略する。 FIG. 4 is a cross-sectional view of a monitor wafer used in the semiconductor manufacturing apparatus evaluation method according to the second embodiment. In the following description, the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.
本実施形態に係るモニターウェハは、接続孔3a及びWプラグ4aそれぞれがひとつである点と、層間絶縁膜3上に形成される上部電極の形状を除けば、第1の実施形態に係るモニターウェハと同一である。すなわち、シリコン基板1には、低地部1a及び基準部1bが形成されており、さらに、導電膜パターン2、層間絶縁膜3、接続孔3a,3b、3c、及びWプラグ4a,4b,4cが形成されている。これらの形成方法は、層間絶縁膜3上に形成されるレジストパターンの形状を除けば、第1の実施形態と同一である。
The monitor wafer according to the present embodiment is the same as the monitor wafer according to the first embodiment except that there is one
また、層間絶縁膜3上には、Wプラグ4a,4b,4cそれぞれの上に位置する上部電極6a,6b,6cが形成されている。上部電極6a,6b,6cの形成方法は、導電膜上に形成されるレジストパターンの形状を除いて、第1の実施形態に係る上部電極5a,5bの形成方法と同一である。
On the
そして、上部電極6a,6b相互間の抵抗、及び上部電極6b,6c相互間の抵抗を、それぞれ測定する。層間絶縁膜3に接続孔を形成するときのエッチングが不足している場合、接続孔3aが層間絶縁膜3を貫通せず、このためWプラグ4aは導電膜パターン2に接続しない。このため、上部電極6a,6b相互間の抵抗値は、正常な場合の値すなわち基準値と比べて非常に高くなり、また、上部電極6b,6c相互間の抵抗値よりも高くなる。
Then, the resistance between the
また、エッチング量が大きく不足している場合、接続孔3cも層間絶縁膜3を貫通しない。このためWプラグ4cも導電膜パターン2に接続しない。この場合、上部電極6a,6b相互間の抵抗値のみならず、上部電極6b,6c相互間の抵抗値も、正常な場合の値すなわち基準値と比べて高くなる。従って、上部電極6b,6c相互間の抵抗値が高い場合、エッチングの不足量が大きいことがわかる。
Further, when the etching amount is large and insufficient, the
このように、本実施形態によれば、上部電極6a,6b相互間の抵抗値及び上部電極6b,6c相互間の抵抗値を測定し、これら抵抗値をそれぞれの基準値と比較することにより、接続孔を形成するときのエッチング量が不足しているか否かを判断することができる。このため、第1の実施形態と同一の効果を得ることができる。また、第1の実施形態と同様に、エッチング条件が適切になったエッチング装置を、半導体装置の製造ラインに組み込むことができる。
また、エッチングがどの程度不足しているかを、細かく調べることができるため、エッチング条件の設定が容易になる。
Thus, according to the present embodiment, the resistance value between the
In addition, since it is possible to examine in detail how much etching is insufficient, setting of etching conditions becomes easy.
なお、上部電極6a,6c相互間の抵抗値と、上部電極6b,6c相互間の抵抗値を測定し、これらの抵抗値を各々の基準値と比較してもよい。エッチング量が不足している場合、上部電極6a,6c相互間の抵抗値が基準値より高くなる。またエッチング量が大きく不足している場合、上部電極6a,6c相互間の抵抗値、及び上部電極6b,6c相互間の抵抗値それぞれが、基準値より高くなる。
In addition, the resistance value between the
図5は、第3の実施形態に係る半導体製造装置の評価方法に用いられるモニターウェハの製造方法を説明するための断面図である。以下の説明において、第1の実施形態と同一の構成については同一の符号を付し、説明を省略する。
まず、図5(A)に示すように、シリコン基板1の上にレジストパターン50を形成し、このレジストパターン50をマスクとしてシリコン基板1をエッチングする。これにより、シリコン基板1には低地部1aが形成される。
FIG. 5 is a cross-sectional view for explaining a method for manufacturing a monitor wafer used in the semiconductor manufacturing apparatus evaluation method according to the third embodiment. In the following description, the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.
First, as shown in FIG. 5A, a resist
その後、図5(B)に示すように、レジストパターン50を除去する。次いで、シリコン基板1の表面に導電膜パターン2を形成する。導電膜パターン2は、シリコン基板1の非エッチング部の表面から低地部1aまで連続している。次いで、導電膜パターン2上及びシリコン基板1上に、層間絶縁膜3を形成し、層間絶縁膜3の表面を平坦化する。
次いで、層間絶縁膜3に接続孔3a,3cをそれぞれ複数形成し、これら接続孔3a,3cそれぞれにWプラグ4a,4cを埋め込む。
これらの形成方法、層間絶縁膜3上に形成されるレジストパターンの形状をのぞけば、第1の実施形態と同一である。
Thereafter, as shown in FIG. 5B, the resist
Next, a plurality of
Except for these forming methods and the shape of the resist pattern formed on the
次いで、図5(C)に示すように、層間絶縁膜3上に、導電膜を形成する。この導電膜は、例えばポリシリコン膜、Al合金膜、Ti膜、Mo膜、W膜又はCu膜であるが、これら以外の導電性物質から構成されてもよい。
次いで、この導電膜上にフォトレジスト膜を塗布し、このフォトレジスト膜を露光及び現像する。これにより、導電膜上にはレジストパターンが形成される。次いで、このレジストパターンをマスクとして導電膜をエッチングする。これにより、導電膜はパターニングされ、一のWプラグ4a上に位置する上部電極7a、他のWプラグ4aと一のWプラグ4cとを接続する上部電極7b、及び他のWプラグ4c上に位置する上部電極7cが形成される。
このようにして、エッチング条件を調べるためのモニターウェハが形成される。
Next, as illustrated in FIG. 5C, a conductive film is formed over the
Next, a photoresist film is applied on the conductive film, and the photoresist film is exposed and developed. Thereby, a resist pattern is formed on the conductive film. Next, the conductive film is etched using this resist pattern as a mask. Thus, the conductive film is patterned, and the
In this way, a monitor wafer for examining the etching conditions is formed.
次に、図6の各図を参照して、図5で示したモニターウェハを用いて、層間絶縁膜3のエッチング条件の適否を調べる方法を説明する。まず、図6(A)に示すように、上部電極7a,7b相互間の抵抗値を測定する。次いで図6(B)に示すように、上部電極7b,7c相互間の抵抗値を測定する。そして、測定した2つの抵抗値を比較する。
Next, a method for examining the suitability of the etching conditions of the
図6(A)及び(B)に示すように、接続孔形成時の層間絶縁膜3のエッチングが不足している場合、接続孔3aは層間絶縁膜3を貫通していない。このため、Wプラグ4aは導電膜パターン2には接続していない。このため、上部電極7aと導電膜パターン2は接続せず、上部電極7a,7b相互間の抵抗値は、上部電極7b,7c相互間の抵抗値より高くなり、その差分が基準値以上になる。
As shown in FIGS. 6A and 6B, when the etching of the
これに対し、図5(C)に示すように、接続孔形成時の層間絶縁膜3のエッチング条件が適切な場合、接続孔3a,3cそれぞれが層間絶縁膜3を貫通し、Wプラグ4a,4cそれぞれが導電膜パターン2に接続する。このため、上部電極7a,7b相互間の抵抗、及び上部電極7b,7c相互間の抵抗それぞれが低い値を示し、これらの抵抗値の差分が基準値以下になる。
On the other hand, as shown in FIG. 5C, when the etching conditions of the
従って、上部電極7a,7b相互間の抵抗値、及び上部電極7b,7c相互間の抵抗値を比較することにより、層間絶縁膜3のエッチングが不足していることを検出することができる。
このように、本実施形態によれば第1の実施形態と同一の効果を得ることができる。また、第1の実施形態と同様に、エッチング条件が適切になったエッチング装置を、半導体装置の製造ラインに組み込むことができる。
Therefore, by comparing the resistance value between the
As described above, according to this embodiment, the same effect as that of the first embodiment can be obtained. Further, as in the first embodiment, an etching apparatus with appropriate etching conditions can be incorporated into a semiconductor device manufacturing line.
図7は、第4の実施形態に係る半導体製造装置の評価方法に用いられるモニターウェハの製造方法を説明するための断面図である。以下の説明において、第3の実施形態と同一の構成については同一の符号を付し、説明を省略する。 FIG. 7 is a cross-sectional view for explaining a method for manufacturing a monitor wafer used in the semiconductor manufacturing apparatus evaluation method according to the fourth embodiment. In the following description, the same components as those in the third embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.
まず、図7(A)に示すように、シリコン基板1に低地部1aを形成する。次いで、シリコン基板1の表面を熱酸化し、酸化シリコン膜30を全面に形成する。次いで、酸化シリコン膜30の全面上にAl合金膜を堆積し、さらにその上にTiN膜を堆積する。次いで、Al合金膜とTiN膜の積層膜をパターニングする。これにより、酸化シリコン膜30上には、Al合金膜からなる導電膜パターン2及びTiN膜パターン21が、この順に積層される。
First, as shown in FIG. 7A, the
次いで、図7(B)に示すように、層間絶縁膜3、それぞれ複数の接続孔3a,3c、それぞれ複数のWプラグ4a,4c、上部電極7a,7b,7cを形成する。これらの形成方法は、第3の実施形態と同一である。
このようにして、エッチング条件を調べるためのモニターウェハが形成される。
Next, as shown in FIG. 7B, an
In this way, a monitor wafer for examining the etching conditions is formed.
次に、図7で示したモニターウェハを用いて、層間絶縁膜3のエッチング条件の適否を調べる方法を説明する。まず、第3の実施形態と同様に、上部電極7a,7b相互間の抵抗、及び上部電極7b,7c相互間の抵抗を測定する。そして測定した2つの抵抗値を比較する。
層間絶縁膜3のエッチングが不足している場合、上部電極7a,7b相互間の抵抗値は、エッチング量が適切な場合と比べて高くなり、また、上部電極7b,7c相互間の抵抗値より、基準値以上高くなる。この理由は、第3の実施形態と同じである。
Next, a method for examining the suitability of the etching conditions for the
When the
また、図8に示すように、層間絶縁膜3がオーバーエッチングされている場合、接続孔3cはTiN膜パターン21を貫通し、その下層である導電膜パターン2に直接接続する。TiN膜パターン21の抵抗は、Al合金膜である導電膜パターン2の抵抗より大きい。このため、層間絶縁膜3がオーバーエッチングされている場合、上部電極7b,7c相互間の抵抗値は、上部電極7a,7b相互間の抵抗値より低い。なお、その差は、エッチング量が不足している場合と比べて小さい。
Further, as shown in FIG. 8, when the
このため、上部電極7a,7b相互間の抵抗値が、上部電極7b,7c相互間の抵抗値より小さく、かつこれら抵抗値の差が第1の基準値以上である場合には、接続孔を形成するためのエッチング量が不足していると判断し、エッチング装置のエッチング条件を、エッチング量が増えるように変更する。
また、上部電極7b,7c相互間の抵抗値が、上部電極7a,7b相互間の抵抗値より低いが、第1の基準値以下の所定範囲である場合、接続孔を形成するためのエッチング量が過多であると判断し、エッチング装置のエッチング条件を、エッチング量が減るように変更する。
その後、上述した工程を繰り返し、再度エッチング条件の評価を行う。
For this reason, when the resistance value between the
Further, when the resistance value between the
Thereafter, the above-described steps are repeated, and the etching conditions are evaluated again.
また、測定した2つの抵抗値の差が、第1の所定範囲より更に小さい範囲である第2の所定範囲内である場合、接続孔を形成するためのエッチング条件が適切であると判断し、そのエッチング条件を維持したまま、エッチング装置を半導体装置の製造ラインに組み込む。組み込まれたエッチング装置は、ビアホールを形成する工程で使用される。
このように、本実施形態によれば、第1の実施形態と同一の効果を得ることができる。また、層間絶縁膜3がオーバーエッチングされていることも検出することができる。
Further, when the difference between the two measured resistance values is within the second predetermined range which is a range smaller than the first predetermined range, it is determined that the etching conditions for forming the connection hole are appropriate, While maintaining the etching conditions, the etching apparatus is incorporated into a semiconductor device manufacturing line. The incorporated etching apparatus is used in the process of forming a via hole.
Thus, according to the present embodiment, the same effect as that of the first embodiment can be obtained. It can also be detected that the
図9は、第5の実施形態に係る半導体製造装置の評価方法に用いられるモニターウェハを説明するための断面図である。以下、第3の実施形態と同一の構成については同一の符号を付し、説明を省略する。 FIG. 9 is a cross-sectional view for explaining a monitor wafer used in the semiconductor manufacturing apparatus evaluation method according to the fifth embodiment. Hereinafter, the same components as those of the third embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.
このモニターウェハは、以下のように形成される。まず、シリコン基板1に低地部1aを形成し、さらに導電膜パターン2、層間絶縁膜3、接続孔3a,3c、及びWプラグ4a,4cを形成する。接続孔3c及びWプラグ4cそれぞれは、複数ではなく一つ形成される。これらの形成方法は、層間絶縁膜3上のレジストパターンの形状を除いて、第3の実施形態と同一である。
This monitor wafer is formed as follows. First, the
次いで、Wプラグ4a,4cそれぞれの上及び層間絶縁膜3上に、導電膜を形成する。この導電膜は、例えばポリシリコン膜、Al合金膜、Ti又はCoのシリサイド膜、Ti膜、Mo膜、W膜又はCu膜であるが、これら以外の導電性物質から構成されてもよい。
次いで、この導電膜上にフォトレジスト膜を塗布し、このフォトレジスト膜を露光及び現像する。これにより、導電膜上にはレジストパターンが形成される。次いで、このレジストパターンをマスクとして導電膜をエッチングする。これにより、導電膜はパターニングされ、上部電極10a,10bが形成される。上部電極10aは、一のWプラグ4a上に位置しており、上部電極10bは、他のWプラグ4a及びWプラグ4cを互いに接続している。
このようにして、エッチング条件を調べるためのモニターウェハが形成される。
Next, a conductive film is formed on each of the W plugs 4 a and 4 c and on the
Next, a photoresist film is applied on the conductive film, and the photoresist film is exposed and developed. Thereby, a resist pattern is formed on the conductive film. Next, the conductive film is etched using this resist pattern as a mask. Thereby, the conductive film is patterned to form the
In this way, a monitor wafer for examining the etching conditions is formed.
このモニターウェハにおいても、層間絶縁膜3のエッチングが不足している場合、接続孔3aが層間絶縁膜3を貫通せず、Wプラグ4aが導電膜パターン2と接続していないため、上部電極10a,10b相互間の抵抗値は高くなる。このため、本実施形態でも第1の実施形態と同様の効果を得ることができる。また、第1の実施形態と同様に、エッチング条件が適切になったエッチング装置を、半導体装置の製造ラインに組み込むことができる。
Also in this monitor wafer, when the etching of the
図10は、第6の実施形態に係る半導体製造装置の評価方法に用いられるモニターウェハを説明するための断面図である。以下、第3の実施形態と同一の構成については同一の符号を付し、説明を省略する。 FIG. 10 is a cross-sectional view for explaining a monitor wafer used in the semiconductor manufacturing apparatus evaluation method according to the sixth embodiment. Hereinafter, the same components as those of the third embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.
このモニターウェハは、以下のように形成される。まず、シリコン基板1に低地部1aを形成し、さらに導電膜パターン2、層間絶縁膜3、接続孔3a,3c、及びWプラグ4a,4cを形成する。接続孔3a,3c及びWプラグ4a,4cそれぞれは、複数ではなく一つずつ形成される。これらの形成方法は、層間絶縁膜3上のレジストパターンの形状を除いて、第3の実施形態と同一である。
This monitor wafer is formed as follows. First, the
次いで、Wプラグ4a,4cそれぞれの上及び層間絶縁膜3上に、導電膜を形成する。この導電膜は、例えばポリシリコン膜、Al合金膜、Ti又はCoのシリサイド膜、Ti膜、Mo膜、W膜又はCu膜であるが、これ以外の導電性物質から構成されてもよい。
次いで、この導電膜上にフォトレジスト膜を塗布し、このフォトレジスト膜を露光及び現像する。これにより、導電膜上にはレジストパターンが形成される。次いで、このレジストパターンをマスクとして導電膜をエッチングする。これにより、導電膜はパターニングされ、上部電極12a,12bが形成される。上部電極12aは、Wプラグ4a上に位置し、上部電極12bは、Wプラグ4c上に位置している。
このようにして、エッチング条件を調べるためのモニターウェハが形成される。
Next, a conductive film is formed on each of the W plugs 4 a and 4 c and on the
Next, a photoresist film is applied on the conductive film, and the photoresist film is exposed and developed. Thereby, a resist pattern is formed on the conductive film. Next, the conductive film is etched using this resist pattern as a mask. Thereby, the conductive film is patterned to form the
In this way, a monitor wafer for examining the etching conditions is formed.
このモニターウェハにおいても、層間絶縁膜3のエッチングが不足している場合、接続孔3aが層間絶縁膜3を貫通せず、Wプラグ4aが導電膜パターン2と接続していないため、上部電極12a,12b相互間の抵抗値は高くなる。このため、本実施形態でも第1の実施形態と同様の効果を得ることができる。また、第1の実施形態と同様に、エッチング条件が適切になったエッチング装置を、半導体装置の製造ラインに組み込むことができる。
Also in this monitor wafer, when the etching of the
尚、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施することが可能である。例えば上記した各実施形態で、上部電極はダマシン法により、層間絶縁膜3に埋め込まれてもよい。
Note that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention. For example, in each of the embodiments described above, the upper electrode may be embedded in the
また、第2、第5及び第6の実施形態それぞれにおいて、導電膜パターン2をAl合金で形成し、さらに導電膜パターン2の表面のTiN膜を形成してもよい。これらのようにすると、層間絶縁膜3がオーバーエッチングされた場合、コンタクトホール3cがTiN膜を突き抜けるため、コンタクトホール3cに埋め込まれたWプラグ4cは、導電膜パターン2に直接接続する。
In each of the second, fifth, and sixth embodiments, the
この場合、第2の実施形態では、上部電極6b,6c相互間の抵抗は、上部電極6a,6b相互間の抵抗より小さくなる。第5の実施形態では、上部電極10a,10b相互間の抵抗は、エッチング条件が適切な場合と比べて小さくなる。第6の実施形態では、上部電極12a,12b相互間の抵抗は、エッチング条件が適切な場合と比べて小さくなる。
このため、第4の実施形態と同様に、オーバーエッチングを検出することができる。
In this case, in the second embodiment, the resistance between the
For this reason, as in the fourth embodiment, overetching can be detected.
1,101,121…シリコン基板、2…導電膜パターン、3…層間絶縁膜、3a,3b,3c…接続孔、4a,4b,4c…Wプラグ、5a,5b,6a,6b,6c,7a,7b,7c,10a,10b,12a,12b…上部電極、21…TiN膜、50,52…レジストパターン、102…素子分離膜、103…ゲート酸化膜、104…ゲート電極、104a,108a,108b…チタンシリサイド膜、105…サイドウォール、106a,106b…低濃度不純物領域、107a,107b…不純物領域、109…層間絶縁膜、109a,109b…コンタクトホール、110a,110b…Wプラグ、111a,111b,111c…Al合金配線、112…第2の層間絶縁膜、112a,112b…ビアホール、113a,113b…Wプラグ、114a、114b,114c…Al合金配線、122…導電膜、123…層間絶縁膜、123a…接続孔、124…Wプラグ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1,101,121 ... Silicon substrate, 2 ... Conductive film pattern, 3 ... Interlayer insulation film, 3a, 3b, 3c ... Connection hole, 4a, 4b, 4c ... W plug, 5a, 5b, 6a, 6b, 6c, 7a , 7b, 7c, 10a, 10b, 12a, 12b ... upper electrode, 21 ... TiN film, 50, 52 ... resist pattern, 102 ... element isolation film, 103 ... gate oxide film, 104 ... gate electrode, 104a, 108a, 108b ... Titanium silicide film, 105 ... Side wall, 106a, 106b ... Low-concentration impurity region, 107a, 107b ... impurity region, 109 ... Interlayer insulating film, 109a, 109b ... Contact hole, 110a, 110b ... W plug, 111a, 111b, 111c ... Al alloy wiring, 112 ... second interlayer insulating film, 112a, 112b ... via hole, 113a, 13b ... W plugs, 114a, 114b, 114c ... Al alloy wiring, 122 ... conductive film, 123 ... interlayer insulation film, 123a ... connection hole, 124 ... W plugs
Claims (16)
前記低地部上、前記基準部上及び前記高地部上に、導電膜を連続して形成する工程と、
前記導電膜上に層間絶縁膜を形成する工程と、
前記層間絶縁膜の表面を平坦化する工程と、
前記層間絶縁膜をエッチングすることにより、該層間絶縁膜に、前記低地部の上方に位置する第1及び第2の接続孔、前記基準部の上方に位置する第3の接続孔、及び前記高地部の上方に位置する第4の接続孔を形成する工程と、
前記第1乃至第4の接続孔それぞれに第1乃至第4の導電体を埋め込む工程と、
前記層間絶縁膜上に、前記第2の導電体、前記第3の導電体及び前記第4の導電体を互いに接続する上部電極を形成する工程と、
前記上部電極と、前記第1の導電体との間の抵抗値を測定する工程と
を具備するエッチング条件の設定方法。 On the surface of the semiconductor substrate, forming a reference portion, a lowland portion that is lower than the reference portion, and a highland portion that is higher than the reference portion;
Forming a conductive film continuously on the low ground part, on the reference part and on the high ground part;
Forming an interlayer insulating film on the conductive film;
Planarizing the surface of the interlayer insulating film;
By etching the interlayer insulating film, the interlayer insulating film is provided with first and second connection holes located above the low ground portion, third connection holes located above the reference portion, and the high ground. Forming a fourth connection hole located above the portion;
Embedding first to fourth conductors in each of the first to fourth connection holes;
Forming an upper electrode connecting the second conductor, the third conductor, and the fourth conductor on the interlayer insulating film; and
An etching condition setting method comprising: measuring a resistance value between the upper electrode and the first conductor.
測定した前記抵抗値が基準値より高い場合は、エッチング量が不足していると判断して、エッチング条件をエッチング量が増える方向に調整し、
測定した前記抵抗値が基準値以下の場合は、エッチング量が適切であると判断する工程を更に具備する請求項1に記載のエッチング条件の設定方法。 After the step of measuring the resistance value,
If the measured resistance value is higher than the reference value, it is determined that the etching amount is insufficient, and the etching conditions are adjusted in the direction of increasing the etching amount,
The method for setting etching conditions according to claim 1, further comprising a step of determining that the etching amount is appropriate when the measured resistance value is equal to or less than a reference value.
前記低地部上及び高地部上に、導電膜を連続して形成する工程と、
前記導電膜上に層間絶縁膜を形成する工程と、
前記層間絶縁膜の表面を平坦化する工程と、
前記層間絶縁膜をエッチングすることにより、該層間絶縁膜に、前記低地部の上方に位置する第1及び第2の接続孔を形成するとともに、前記高地部の上方に位置する第3及び第4の接続孔を形成する工程と、
前記第1乃至第4の接続孔それぞれに第1乃至第4の導電体を埋め込む工程と、
前記第1及び第2の導電体相互間の抵抗値と、前記第3及び第4の導電体相互間の抵抗値とを比較する工程と
を具備するエッチング条件の設定方法。 On the surface of the semiconductor substrate, forming a lowland part and a highland part that is higher than the lowland part, and
A step of continuously forming a conductive film on the low ground part and the high ground part;
Forming an interlayer insulating film on the conductive film;
Planarizing the surface of the interlayer insulating film;
By etching the interlayer insulating film, first and second connection holes located above the low ground portion are formed in the interlayer insulating film, and third and fourth positions located above the high ground portion are formed. Forming a connection hole of
Embedding first to fourth conductors in each of the first to fourth connection holes;
A method for setting etching conditions, comprising: comparing a resistance value between the first and second conductors with a resistance value between the third and fourth conductors.
前記第1及び第2の導電体相互間の抵抗値が、前記第3及び第4の導電体相互間の抵抗値より高い場合は、エッチング量が不足していると判断して、エッチング条件をエッチング量が増える方向に調整し、
前記第1及び第2の導電体相互間の抵抗値と、前記第3及び第4の導電体相互間の抵抗値の差が所定範囲以内の場合は、エッチング量が適切であると判断する工程を更に具備する請求項3に記載のエッチング条件の設定方法。 After the step of comparing the resistance values,
If the resistance value between the first and second conductors is higher than the resistance value between the third and fourth conductors, it is determined that the etching amount is insufficient, and the etching conditions are Adjust the direction to increase the etching amount,
Determining that the etching amount is appropriate when the difference between the resistance value between the first and second conductors and the resistance value between the third and fourth conductors are within a predetermined range; The etching condition setting method according to claim 3, further comprising:
前記抵抗値を比較する工程において、前記第1の導電体と前記上部電極との間の抵抗を測定するとともに、前記第4の導電体と前記上部電極との間の抵抗を測定する、請求項3又は4に記載のエッチング条件の設定方法。 An upper electrode connecting the second conductor and the third conductor is formed on the interlayer insulating film between the step of embedding the first to fourth conductors and the step of comparing the resistance values. Further comprising the step of forming
The step of comparing the resistance values includes measuring a resistance between the first conductor and the upper electrode and measuring a resistance between the fourth conductor and the upper electrode. 5. A method for setting etching conditions according to 3 or 4.
前記低地部上、前記基準部上及び前記高地部上に、導電膜を連続して形成する工程と、
前記導電膜上に層間絶縁膜を形成する工程と、
前記層間絶縁膜の表面を平坦化する工程と、
前記層間絶縁膜をエッチングすることにより、該層間絶縁膜に、前記低地部の上方に位置する第1の接続孔、前記基準部の上方に位置する第2の接続孔、及び前記高地部の上方に位置する第3の接続孔を形成する工程と、
前記第1乃至第3の接続孔それぞれに第1乃至第3の導電体を埋め込む工程と、
前記第1及び第2の導電体相互間の抵抗、及び前記第2及び第3の導電体相互間の抵抗を、それぞれ測定する工程と
を具備するエッチング条件の設定方法。 On the surface of the semiconductor substrate, forming a reference portion, a lowland portion that is lower than the reference portion, and a highland portion that is higher than the reference portion;
Forming a conductive film continuously on the low ground part, on the reference part and on the high ground part;
Forming an interlayer insulating film on the conductive film;
Planarizing the surface of the interlayer insulating film;
By etching the interlayer insulating film, a first connection hole located above the low ground part, a second connection hole located above the reference part, and an upper part of the high ground part are formed in the interlayer insulating film. Forming a third connection hole located at
Embedding first to third conductors in each of the first to third connection holes;
And a step of measuring the resistance between the first and second conductors and the resistance between the second and third conductors, respectively.
前記低地部上及び高地部上に、導電膜を連続して形成する工程と、
前記導電膜上に層間絶縁膜を形成する工程と、
前記層間絶縁膜の表面を平坦化する工程と、
前記層間絶縁膜をエッチングすることにより、該層間絶縁膜に、前記低地部の上方に位置する第1の接続孔、及び前記高地部の上方に位置する第2の接続孔を同時に形成する工程と、
前記第1及び第2の接続孔それぞれに第1及び第2の導電体を埋め込む工程と、
前記第1の導電体と、前記第2の導電体との間の抵抗を測定する工程と
を具備するエッチング条件の設定方法。 On the surface of the semiconductor substrate, forming a lowland part and a highland part that is higher than the lowland part, and
A step of continuously forming a conductive film on the low ground part and the high ground part;
Forming an interlayer insulating film on the conductive film;
Planarizing the surface of the interlayer insulating film;
Etching the interlayer insulating film to simultaneously form in the interlayer insulating film a first connection hole located above the low ground portion and a second connection hole located above the high ground portion; ,
Embedding first and second conductors in the first and second connection holes, respectively;
An etching condition setting method comprising: measuring a resistance between the first conductor and the second conductor.
前記層間絶縁膜の表面を平坦化する工程において、
前記低地部上における前記層間絶縁膜の厚さを、半導体装置に許容される層間絶縁膜の最大厚さに略等しくし、
前記高地部上における前記層間絶縁膜の厚さを、半導体装置に許容される層間絶縁膜の最小厚さに略等しくする請求項1〜7のいずれか一項に記載のエッチング条件の設定方法。 The step between the low ground portion and the high ground portion is equal to the difference between the minimum thickness and the maximum thickness of the interlayer insulating film allowed for the semiconductor device,
In the step of planarizing the surface of the interlayer insulating film,
The thickness of the interlayer insulating film on the low-land portion is substantially equal to the maximum thickness of the interlayer insulating film allowed for the semiconductor device,
8. The etching condition setting method according to claim 1, wherein a thickness of the interlayer insulating film on the high ground portion is substantially equal to a minimum thickness of the interlayer insulating film allowed for the semiconductor device. 9.
前記低地部上及び高地部上に、導電膜を連続して形成する工程と、
前記導電膜上に、該導電膜より抵抗が高い前記第2の導電膜を連続して形成する工程と、
前記第2の導電膜上に層間絶縁膜を形成する工程と、
前記層間絶縁膜の表面を平坦化する工程と、
前記層間絶縁膜をエッチングすることにより、該層間絶縁膜に、前記低地部の上方に位置する第1及び第2の接続孔を形成するとともに、前記高地部の上方に位置する第3及び第4の接続孔を形成する工程と、
前記第1乃至第4の接続孔それぞれに第1乃至第4の導電体を埋め込む工程と、
前記第1及び第2の導電体相互間の抵抗値である第1の抵抗値と、前記第3及び第4の導電体相互間の抵抗値である第2の抵抗値を、それぞれ測定する工程と、
前記第1の抵抗値に基づいて、前記層間絶縁膜のエッチング量が不足しているか否かを判断するとともに、前記第2の抵抗値に基づいて、前記層間絶縁膜のエッチング量が過多であるか否かを判断し、エッチング条件を調整する工程と、
を具備するエッチング条件の設定方法。 On the surface of the semiconductor substrate, forming a lowland part and a highland part that is higher than the lowland part, and
A step of continuously forming a conductive film on the low ground part and the high ground part;
Continuously forming the second conductive film having a higher resistance than the conductive film on the conductive film;
Forming an interlayer insulating film on the second conductive film;
Planarizing the surface of the interlayer insulating film;
By etching the interlayer insulating film, first and second connection holes located above the low ground portion are formed in the interlayer insulating film, and third and fourth positions located above the high ground portion are formed. Forming a connection hole of
Embedding first to fourth conductors in each of the first to fourth connection holes;
Measuring a first resistance value that is a resistance value between the first and second conductors and a second resistance value that is a resistance value between the third and fourth conductors, respectively; When,
It is determined whether the etching amount of the interlayer insulating film is insufficient based on the first resistance value, and the etching amount of the interlayer insulating film is excessive based on the second resistance value. Determining whether or not, adjusting the etching conditions,
Etching condition setting method comprising:
前記第1の抵抗値が前記第2の抵抗値より大きく、かつこれら抵抗値の差が基準値以上である場合に、前記層間絶縁膜のエッチング量が不足していると判断して、エッチング条件をエッチング量が増える方向に調整し、
前記第2の抵抗値が前記第1の抵抗値より小さく、かつこれら抵抗値の差が、前記基準値以下の所定範囲内である場合には、前記層間絶縁膜のエッチング量が過多であると判断して、エッチング条件をエッチング量が減る方向に調整する工程である、請求項10に記載のエッチング条件の設定方法。 The step of adjusting the etching conditions includes:
When the first resistance value is greater than the second resistance value and the difference between the resistance values is greater than or equal to a reference value, it is determined that the etching amount of the interlayer insulating film is insufficient, and the etching conditions Is adjusted to increase the etching amount,
When the second resistance value is smaller than the first resistance value and the difference between the resistance values is within a predetermined range equal to or less than the reference value, the etching amount of the interlayer insulating film is excessive. The method for setting etching conditions according to claim 10, which is a step of judging and adjusting the etching conditions so as to reduce the etching amount.
前記第2の導電膜を形成する工程は、前記Al合金膜の表面にTiN膜を形成する工程である請求項10又は11に記載のエッチング条件の設定方法。 The conductive film is an Al alloy film,
The method for setting etching conditions according to claim 10 or 11, wherein the step of forming the second conductive film is a step of forming a TiN film on the surface of the Al alloy film.
導電膜上に層間絶縁膜を形成する工程と、
前記エッチング装置を用いて前記層間絶縁膜をエッチングすることにより、前記層間絶縁膜に、前記導電膜上に位置する接続孔を形成する工程と、
を具備し、
前記エッチング条件を設定する工程は、
半導体基板の表面に、基準部、該基準部より低地である低地部、及び前記基準部より高地である高地部を形成する工程と、
前記基準部上、前記低地部上及び前記高地部上に、評価用導電膜を連続して形成する工程と、
前記評価用導電膜上に評価用層間絶縁膜を形成する工程と、
前記評価用層間絶縁膜の表面を平坦化する工程と、
前記評価用層間絶縁膜をエッチングすることにより、該評価用層間絶縁膜に、前記低地部の上方に位置する第1及び第2の評価用接続孔、前記基準部の上方に位置する第3の評価用接続孔、及び前記高地部の上方に位置する第4の評価用接続孔を形成する工程と、
前記第1乃至第4の評価用接続孔それぞれに第1乃至第4の導電体を埋め込む工程と、
前記層間絶縁膜上に、前記第2の導電体、前記第3の導電体及び前記第4の導電体を互いに接続する上部電極を形成する工程と、
前記上部電極と、前記第1の導電体との間の抵抗値を測定する工程と、
測定した前記抵抗値が基準値より高い場合は、エッチング量が不足していると判断して、エッチング条件をエッチング量が増える方向に調整し、測定した前記抵抗値が基準値以下の場合は、エッチング量が適切であると判断する工程と
を有する半導体装置の製造方法。 Setting the etching conditions of the etching apparatus;
Forming an interlayer insulating film on the conductive film;
Forming a connection hole located on the conductive film in the interlayer insulating film by etching the interlayer insulating film using the etching apparatus;
Comprising
The step of setting the etching conditions includes:
On the surface of the semiconductor substrate, forming a reference portion, a lowland portion that is lower than the reference portion, and a highland portion that is higher than the reference portion;
A step of continuously forming a conductive film for evaluation on the reference portion, the low ground portion, and the high ground portion;
Forming an evaluation interlayer insulating film on the evaluation conductive film;
Planarizing the surface of the evaluation interlayer insulating film;
By etching the interlayer insulating film for evaluation, first and second evaluation connection holes positioned above the low ground portion and a third position positioned above the reference portion are formed in the interlayer insulating film for evaluation. Forming a connection hole for evaluation, and a fourth connection hole for evaluation located above the high altitude part;
Embedding first to fourth conductors in each of the first to fourth evaluation connection holes;
Forming an upper electrode connecting the second conductor, the third conductor, and the fourth conductor on the interlayer insulating film; and
Measuring a resistance value between the upper electrode and the first conductor;
If the measured resistance value is higher than the reference value, it is determined that the etching amount is insufficient, the etching condition is adjusted in the direction of increasing the etching amount, and when the measured resistance value is less than the reference value, And a step of determining that the etching amount is appropriate.
導電膜上に層間絶縁膜を形成する工程と、
前記エッチング装置を用いて前記層間絶縁膜をエッチングすることにより、前記層間絶縁膜に、前記導電膜上に位置する接続孔を形成する工程と、
を具備し、
前記エッチング条件を設定する工程は、
半導体基板の表面に、低地部、及び前記低地部より高地である高地部を形成する工程と、
前記低地部上及び高地部上に、評価用導電膜を連続して形成する工程と、
前記評価用導電膜上に評価用層間絶縁膜を形成する工程と、
前記評価用層間絶縁膜の表面を平坦化する工程と、
前記評価用層間絶縁膜をエッチングすることにより、該評価用層間絶縁膜に、前記低地部の上方に位置する第1及び第2の評価用接続孔を形成するとともに、前記高地部の上方に位置する第3及び第4の評価用接続孔を形成する工程と、
前記第1乃至第4の評価用接続孔それぞれに第1乃至第4の導電体を埋め込む工程と、
前記第1及び第2の導電体相互間の抵抗値と、前記第3及び第4の導電体相互間の抵抗値とを比較する工程と、
前記第1及び第2の導電体相互間の抵抗値が、前記第3及び第4の導電体相互間の抵抗値より高い場合は、エッチング量が不足していると判断して、エッチング条件をエッチング量が増える方向に調整し、前記第1及び第2の導電体相互間の抵抗値と、前記第3及び第4の導電体相互間の抵抗値の差が所定範囲以内の場合は、エッチング量が適切であると判断する工程と
を有する半導体装置の製造方法。 Setting the etching conditions of the etching apparatus;
Forming an interlayer insulating film on the conductive film;
Forming a connection hole located on the conductive film in the interlayer insulating film by etching the interlayer insulating film using the etching apparatus;
Comprising
The step of setting the etching conditions includes:
On the surface of the semiconductor substrate, forming a lowland part and a highland part that is higher than the lowland part, and
A step of continuously forming a conductive film for evaluation on the lowland portion and the highland portion;
Forming an evaluation interlayer insulating film on the evaluation conductive film;
Planarizing the surface of the evaluation interlayer insulating film;
By etching the evaluation interlayer insulating film, first and second evaluation connection holes located above the low ground portion are formed in the evaluation interlayer insulating film, and positioned above the high ground portion. Forming third and fourth evaluation connection holes;
Embedding first to fourth conductors in each of the first to fourth evaluation connection holes;
Comparing the resistance value between the first and second conductors with the resistance value between the third and fourth conductors;
If the resistance value between the first and second conductors is higher than the resistance value between the third and fourth conductors, it is determined that the etching amount is insufficient, and the etching conditions are When the etching amount is adjusted to increase and the difference between the resistance value between the first and second conductors and the resistance value between the third and fourth conductors is within a predetermined range, etching is performed. And a step of determining that the amount is appropriate.
前記半導体基板上に位置し、前記低地部上、前記基準部上及び前記高地部上に連続して形成された導電膜と、
前記導電膜上に形成され、表面が平坦化された層間絶縁膜と、
前記層間絶縁膜に形成され、前記低地部の上方に位置する第1及び第2の接続孔と、
前記層間絶縁膜に形成され、前記基準部の上方に位置する第3の接続孔と、
前記層間絶縁膜に形成され、前記高地部の上方に位置する第4の接続孔と、
前記第1乃至第4の接続孔それぞれに埋め込まれた第1乃至第4の導電体と、
前記層間絶縁膜上に形成され、前記第2の導電体、前記第3の導電体及び前記第4の導電体を互いに接続する上部電極と、
を具備する半導体装置。 On the surface, a semiconductor substrate in which a reference part, a lowland part that is lower than the reference part, and a highland part that is higher than the reference part are formed,
A conductive film located on the semiconductor substrate and continuously formed on the low ground part, on the reference part and on the high ground part;
An interlayer insulating film formed on the conductive film and having a planarized surface;
First and second connection holes formed in the interlayer insulating film and located above the low-ground part,
A third connection hole formed in the interlayer insulating film and located above the reference portion;
A fourth connection hole formed in the interlayer insulating film and located above the highland portion;
First to fourth conductors embedded in each of the first to fourth connection holes;
An upper electrode formed on the interlayer insulating film and connecting the second conductor, the third conductor, and the fourth conductor to each other;
A semiconductor device comprising:
前記半導体基板上に位置し、前記低地部上及び高地部上に連続して形成された導電膜と、
前記導電膜上に形成され、表面が平坦化された層間絶縁膜と、
前記層間絶縁膜に形成され、前記低地部の上方に位置する第1及び第2の接続孔と、
前記層間絶縁膜に形成され、前記高地部の上方に位置する第3及び第4の接続孔と、
前記第1乃至第4の接続孔それぞれに埋め込まれた第1乃至第4の導電体と、
を具備する半導体装置。
On the surface, a semiconductor substrate in which a lowland part and a highland part that is higher than the lowland part are formed, and
A conductive film located on the semiconductor substrate and continuously formed on the low and high ground portions; and
An interlayer insulating film formed on the conductive film and having a planarized surface;
First and second connection holes formed in the interlayer insulating film and located above the low ground portion;
Third and fourth connection holes formed in the interlayer insulating film and located above the high-altitude portion;
First to fourth conductors embedded in each of the first to fourth connection holes;
A semiconductor device comprising:
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2004181306A JP2006005232A (en) | 2004-06-18 | 2004-06-18 | Method of setting etching qualification, semiconductor apparatus and method of manufacturing the same |
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Cited By (1)
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JP2010501116A (en) * | 2006-08-17 | 2010-01-14 | エヌエックスピー ビー ヴィ | Test method for proper undercut of electrode during etching step |
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2004
- 2004-06-18 JP JP2004181306A patent/JP2006005232A/en not_active Withdrawn
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