JP2006041420A - Evaluation element for electronic device, and evaluation method therefor - Google Patents

Evaluation element for electronic device, and evaluation method therefor Download PDF

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厚 山崎
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an evaluation element for an electronic device that can evaluate the resistance dispersion of a specific structure within an electronic device for each formation position of the electronic device, and to provide its evaluation method. <P>SOLUTION: An evaluation element 100, which evaluates the contact resistance dispersion within a flash memory 300's cell formed on a silicon wafer W, has a hole chain 20 containing a plurality of units, having a structure similar to a contact region in the cell to evaluate a resistance value between a first and second electrode pads 2a and 2b. Next, the resistance value between the first and third electrode pads 2a and 2c is evaluated, a resistance value between the first and the fourth pads 2a and 2d is evaluated, and then a resistance value between the first and fifth electrode pads 2a and 2e is evaluated. From the extent of the resistance value of a hole chain increased with respect to the number of units, the contact resistance dispersion inside a flash memory 300 cell can be found. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、電子デバイスの評価素子及び電子デバイスの評価方法に関するものである。   The present invention relates to an electronic device evaluation element and an electronic device evaluation method.

製品となるICチップが多数個形成されたウエーハのスクライブライン上には、通常、ICチップの素子レベルやICレベルでの基本的な構造、電気的特性等を代替評価するためのTEG(test element group)が設けられている。このようなTEGは、その評価の対象や目的に応じて様々な種類と大きさの素子群からなり、多くの場合、ウエーハ面内に一定の間隔をもって複数個設けられている。   On the scribe line of a wafer on which a large number of IC chips to be manufactured are formed, a TEG (test element) is usually used for alternative evaluation of the basic structure and electrical characteristics of the IC chip at the element level and IC level. group). Such TEGs are composed of element groups of various types and sizes depending on the object and purpose of evaluation, and in many cases, a plurality of TEGs are provided at regular intervals on the wafer surface.

例えば、シリコンウエーハに設けられた不純物拡散層とメタル配線との間に生じるコンタクト抵抗を評価する場合には、ホールチェーンを有する評価素子をTEGに含めておく。そして、このホールチェーンの総抵抗値を測定することで、不純物拡散層とメタル配線とのコンタクト抵抗を間接的に評価する方法が知られている(例えば、特許文献1参照。)。   For example, when evaluating a contact resistance generated between an impurity diffusion layer provided on a silicon wafer and a metal wiring, an evaluation element having a hole chain is included in the TEG. A method of indirectly evaluating the contact resistance between the impurity diffusion layer and the metal wiring by measuring the total resistance value of the hole chain is known (see, for example, Patent Document 1).

図8は、従来例に係る評価素子90の構成例を示す平面図である。図8に示すように、この評価素子90は、ホールチェーン80と、一対の電極パッド95とを有する。これらの中で、ホールチェーン80は、TEG形成領域内に一定間隔で複数設けられた不純物拡散層93と、隣接する不純物拡散層93同士を電気的に接続するメタル配線91等とから構成されている。また、電極パッド95は、プローブ針を接触させるためのものである。   FIG. 8 is a plan view showing a configuration example of an evaluation element 90 according to a conventional example. As shown in FIG. 8, the evaluation element 90 includes a hole chain 80 and a pair of electrode pads 95. Among these, the hole chain 80 is composed of a plurality of impurity diffusion layers 93 provided at regular intervals in the TEG formation region, and metal wiring 91 that electrically connects the adjacent impurity diffusion layers 93 to each other. Yes. The electrode pad 95 is for contacting the probe needle.

ホールチェーン80における1本のメタル配線91と、1つの不純物拡散層93と、この不純物拡散層93をその上方に掛かるメタル配線91に接続させる2つのコンタクトホール(プラグ電極)との組合せ(以下、「ユニット」という。)数は、連鎖数とも呼ばれる。従来、このようなホールチェーンの連鎖数は一水準のみであり、例えば150〜200程度であった。   A combination of one metal wiring 91 in the hole chain 80, one impurity diffusion layer 93, and two contact holes (plug electrodes) that connect the impurity diffusion layer 93 to the metal wiring 91 overlying the impurity diffusion layer 93 (hereinafter, referred to as a "metal electrode 91"). The number is also called a chain number. Conventionally, the number of chained hole chains is only one level, for example, about 150 to 200.

このようなホールチェーン80を用いて、メタル配線91と不純物拡散層93とのコンタクト抵抗を間接的に評価する場合には、図8に示す一対の電極パッド95間に所定の電圧を印加して、ホールチェーン80に電流を流す。そして、このとき流れる電流値を測定する。この電流値と、印加した電圧値とから、ホールチェーン80の総抵抗値(即ち、不純物拡散層93の抵抗値と、メタル配線91の抵抗値と、メタル配線91と不純物拡散層93との間のコンタクト抵抗値との総和)を算出する。   When the contact resistance between the metal wiring 91 and the impurity diffusion layer 93 is indirectly evaluated using such a hole chain 80, a predetermined voltage is applied between the pair of electrode pads 95 shown in FIG. , Current is passed through the hole chain 80. Then, the current value flowing at this time is measured. From this current value and the applied voltage value, the total resistance value of the hole chain 80 (that is, the resistance value of the impurity diffusion layer 93, the resistance value of the metal wiring 91, and between the metal wiring 91 and the impurity diffusion layer 93). The sum of the contact resistance value and the contact resistance value.

次に、この総抵抗値をその連鎖数で割り算して、1ユニット当たりの抵抗値を算出する。この1ユニット当たりの抵抗値は、厳密には、コンタクト抵抗だけでなく、1本のメタル配線91の抵抗値と、1つの不純物拡散層93の抵抗値とを含む値ではあるが、メタル配線91の抵抗値や不純物拡散層93の抵抗値等に比べてコンタクト抵抗は大きく、しかも変動し易い値なので、この1ユニット当たりの抵抗値が規格幅に入っていれば、コンタクト抵抗は一応正常であると判断される。   Next, the resistance value per unit is calculated by dividing the total resistance value by the number of chains. Strictly speaking, the resistance value per unit includes not only the contact resistance but also the resistance value of one metal wiring 91 and the resistance value of one impurity diffusion layer 93. Therefore, if the resistance value per unit is within the standard range, the contact resistance is normal. It is judged.

従来の半導体装置の製造工程では、コンタクト抵抗については、主にウエーハ面内でのばらつきを注目していた。これは、ICチップの電気的特性を均一にするためには、ウエーハ全体でのコンタクト抵抗のばらつきをできるだけ小さくすることが重要と考えられていたからである。
特開平10−135298号公報
In the conventional semiconductor device manufacturing process, the contact resistance mainly focuses on variations in the wafer plane. This is because, in order to make the electrical characteristics of the IC chip uniform, it has been considered important to minimize the variation in contact resistance across the wafer.
JP-A-10-135298

ところで、近年では半導体装置の微細化と省電力化が進みつつあり、ICチップ内のメタル配線に流れる電流量も小さくなりつつある。特に、フラッシュメモリでは、そのセル電流が数10[μA]以下と極めて小さくなってきている。このような省電力化の著しいフラッシュメモリ等の電気的特性を安定化させるためには、ウエーハ面内でのコンタクト抵抗のばらつきを小さくすることよりも、むしろ、セルのような極めて狭い領域におけるコンタクト抵抗のばらつきを小さくする(即ち、セル内のイレギュラーなコンタクトをより少なくする)ことが重要となってきた。   Incidentally, in recent years, miniaturization and power saving of semiconductor devices are progressing, and the amount of current flowing through metal wiring in an IC chip is also decreasing. In particular, in the flash memory, the cell current has become extremely small as several tens [μA] or less. In order to stabilize the electrical characteristics of flash memory, etc., which have significant power savings, rather than reducing variations in contact resistance within the wafer surface, contacts in extremely narrow areas such as cells It has become important to reduce the resistance variation (ie, to reduce irregular contacts in the cell).

しかしながら、従来のコンタクト抵抗の評価方法は、ウエーハ全面でのコンタクト抵抗のばらつきを知ることを目的としたものであり、この評価方法から算出されたデータは、ホールチェーン80内でのコンタクト抵抗のばらつきと、ウエーハ面内でのコンタクト抵抗のばらつきとの両方を含んだものであった。
従って、従来の評価方法では、セル内のコンタクト抵抗のばらつきと、ウエーハ面内でのコンタクト抵抗のばらつきとが混ざったデータしか得ることができず、セル(又は、ICチップ)内の極めて小さなコンタクト抵抗のばらつきを正しく評価することができなかった。また、従来、このようなセル内の極めて小さなコンタクト抵抗のばらつきだけを評価する評価方法や、その評価に適したTEG等も無かった。
However, the conventional method for evaluating contact resistance is intended to know the variation in contact resistance across the entire surface of the wafer, and the data calculated from this evaluation method is based on the variation in contact resistance within the hole chain 80. And variations in contact resistance within the wafer plane.
Therefore, the conventional evaluation method can obtain only data in which the variation in contact resistance within the cell and the variation in contact resistance within the wafer surface are mixed, and the extremely small contact in the cell (or IC chip). Resistance variation could not be evaluated correctly. Conventionally, there has been no evaluation method for evaluating only such extremely small variations in contact resistance in the cell, TEG suitable for the evaluation, and the like.

本発明は、このような従来の技術の有する未解決の課題に着目してなされたものであって、電子デバイス内の所定構造体の抵抗ばらつきをその電子デバイスの形成位置毎に評価することができるようにした電子デバイスの評価素子及び電子デバイスの評価方法の提供を目的とする。   The present invention has been made paying attention to such an unsolved problem of the prior art, and it is possible to evaluate resistance variation of a predetermined structure in an electronic device for each formation position of the electronic device. An object of the present invention is to provide an electronic device evaluation element and an electronic device evaluation method that can be performed.

〔発明1〕 上記目的を達成するために、発明1の電子デバイスの評価素子は、基板に形成される電子デバイス内の所定構造体の抵抗ばらつきを評価するための評価素子であって、前記所定構造体と同種の被試験構造体を含む評価パターンを複数備え、前記評価パターン同士は、含まれる前記被試験構造体の数量がそれぞれ異なり、前記評価パターン同士は前記基板内に近接して形成されることを特徴とするものである。 [Invention 1] In order to achieve the above object, an evaluation element of an electronic device according to Invention 1 is an evaluation element for evaluating resistance variation of a predetermined structure in an electronic device formed on a substrate. A plurality of evaluation patterns including a structure to be tested of the same type as the structure are provided, the evaluation patterns are different in the number of the structures to be tested, and the evaluation patterns are formed close to each other in the substrate. It is characterized by that.

ここで、前記評価素子は所定領域、例えば電子デバイス近傍のTEGが形成される領域(以下、「TEG形成領域」という。)に形成される。TEG形成領域は、多くの場合、基板内で隣り合う一の電子デバイスと他の電子デバイスとを仕切るスクライブライン上に画定される。このようなTEG形成領域は、通常、基板内に複数設けられている。
また、電子デバイスの「所定構造体」とは、例えば基板上に設けられた導電層と、この導電層を覆う絶縁膜上に設けられ、この絶縁膜に設けられた貫通孔(コンタクトホール、ビアホール等)を介して導電層と電気的に接続する配線層等と、からなるものである。「被試験構造体」は、「所定構造体」とその構造や大きさ等が同じであり、例えば上記導電層と、配線層等とからなるものである。
Here, the evaluation element is formed in a predetermined region, for example, a region where a TEG near the electronic device is formed (hereinafter referred to as “TEG formation region”). The TEG formation region is often defined on a scribe line that separates one electronic device and another electronic device that are adjacent to each other in the substrate. A plurality of such TEG formation regions are usually provided in the substrate.
The “predetermined structure” of the electronic device is, for example, a conductive layer provided on a substrate and an insulating film covering the conductive layer, and a through hole (contact hole, via hole) provided in the insulating film. Etc.) and a wiring layer and the like electrically connected to the conductive layer. The “structure to be tested” has the same structure and size as the “predetermined structure”, and includes, for example, the conductive layer and the wiring layer.

また、各評価パターンに含まれる被試験構造体のそれぞれの数量(個数)は、抵抗値に異常のある被試験構造体が1個でも含まれる可能性が高い境界線(ボーダライン)を跨ぐように設定することが好ましい。例えば、500個に1個程度の不良が見込まれる場合には、一の評価パターンに含まれる被試験構造体の個数を100個とし、他の評価パターンに含まれる被試験構造体の個数を1000個とする。   Further, the quantity (number) of the structures under test included in each evaluation pattern should straddle the boundary line (border line) that is likely to include even one structure under test having an abnormal resistance value. It is preferable to set to. For example, when about one defect is expected in 500, the number of structures under test included in one evaluation pattern is set to 100, and the number of structures under test included in another evaluation pattern is 1000. Individual.

発明1に係る電子デバイスの評価素子によれば、被試験構造体の数量が異なる複数の評価パターンの抵抗値をそれぞれ測定することで、被試験構造体の数量に対する評価パターンの抵抗値の増加度合いを求めることができる。そして、この増加度合いから、被試験構造体の抵抗値のばらつきを知ることができる。
つまり、基板の限定された位置範囲内における被試験構造体の抵抗ばらつきを知ることができる。従って、基板の所定領域に形成された被試験構造体の抵抗ばらつきから、当該所定領域近傍にある電子デバイスに限って、その所定構造体の抵抗ばらつきを評価することが可能である。これにより、例えば、電子デバイスにおける不純物拡散層と、プラグ電極とのコンタクト抵抗のばらつきをその電子デバイスの形成位置毎に評価することが可能である。
According to the evaluation element of the electronic device according to the first aspect, the degree of increase in the resistance value of the evaluation pattern with respect to the number of the structures to be tested by measuring the resistance values of the plurality of evaluation patterns having different numbers of the structures to be tested. Can be requested. The variation in resistance value of the structure under test can be known from the degree of increase.
That is, the resistance variation of the structure under test within the limited position range of the substrate can be known. Therefore, it is possible to evaluate the resistance variation of the predetermined structure from only the electronic devices in the vicinity of the predetermined region from the resistance variation of the structure under test formed in the predetermined region of the substrate. Thereby, for example, variation in contact resistance between the impurity diffusion layer and the plug electrode in the electronic device can be evaluated for each formation position of the electronic device.

〔発明2〕 発明2の電子デバイスの評価素子は、発明1の電子デバイスの評価素子において、前記評価パターン同士は、同一の前記被試験構造体を共有することを特徴とするものである。
このような構成であれば、基板の所定領域に形成される試験構造体の個数を削減することが可能であり、評価素子の占有面積の増大をある程度抑制することができる。
[Invention 2] The evaluation element of the electronic device of Invention 2 is characterized in that in the evaluation element of the electronic device of Invention 1, the evaluation patterns share the same structure to be tested.
With such a configuration, the number of test structures formed in a predetermined region of the substrate can be reduced, and an increase in the area occupied by the evaluation element can be suppressed to some extent.

〔発明3〕 発明3の電子デバイスの評価素子は、基板に形成される電子デバイス内の所定構造体の抵抗ばらつきを評価するための評価素子であって、前記所定構造体と同種の被試験構造体を含む評価パターンを複数備え、前記評価パターン同士は、含まれる前記被試験構造体の大きさがそれぞれ異なり、前記評価パターン同士は前記基板内に近接して形成されることを特徴とするものである。 [Invention 3] The evaluation element of the electronic device of the invention 3 is an evaluation element for evaluating the resistance variation of the predetermined structure in the electronic device formed on the substrate, and is the same type of structure to be tested as the predetermined structure. A plurality of evaluation patterns including a body, wherein the evaluation patterns are different in size of the structure to be tested, and the evaluation patterns are formed close to each other in the substrate. It is.

ここで、「被試験構造体」は、「所定構造体」とその構造自体は同じであるが、構造体を構成する部位の一部又は全ての大きさが異なっている。
発明3に係る電子デバイスの評価素子によれば、被試験構造体の大きさがそれぞれ異なる複数の評価パターンの抵抗値をそれぞれ測定することで、被試験構造体の大きさに対する評価パターンの抵抗値の増加度合いを求めることができる。そして、この増加度合いから、被試験構造体の単位大きさ当たりの抵抗値のばらつきを知ることができる。
Here, the “structure to be tested” has the same structure as the “predetermined structure”, but a part or all of the parts constituting the structure are different.
According to the evaluation element of the electronic device according to the third aspect, the resistance value of the evaluation pattern with respect to the size of the structure under test is measured by measuring the resistance values of the plurality of evaluation patterns having different sizes of the structure under test. The degree of increase can be obtained. The variation in resistance value per unit size of the structure under test can be known from the degree of increase.

つまり、基板の限定された位置範囲内における、被試験構造体の単位大きさ当たりの抵抗ばらつきを知ることができる。従って、基板の所定領域に形成された被試験構造体の抵抗ばらつきから、当該所定領域近傍にある電子デバイスに限って、その所定構造体の抵抗ばらつきを評価することが可能である。これにより、例えば、電子デバイスにおけるポリ抵抗のばらつきを、その電子デバイスの形成位置毎に評価することが可能である。   That is, it is possible to know the resistance variation per unit size of the structure under test within the limited position range of the substrate. Therefore, it is possible to evaluate the resistance variation of the predetermined structure from only the electronic devices in the vicinity of the predetermined region from the resistance variation of the structure under test formed in the predetermined region of the substrate. Thereby, for example, it is possible to evaluate the variation in poly resistance in an electronic device for each formation position of the electronic device.

〔発明4〕 発明4の電子デバイスの評価方法は、基板に形成される電子デバイス内の所定構造体の抵抗ばらつきを評価する方法であって、発明1から発明3の何れか一の電子デバイスの評価素子に含まれる、複数の前記評価パターンの抵抗値をそれぞれ測定することを特徴とするものである。 [Invention 4] The electronic device evaluation method according to Invention 4 is a method for evaluating resistance variation of a predetermined structure in an electronic device formed on a substrate, and includes any one of Inventions 1 to 3. Each of the resistance values of the plurality of evaluation patterns included in the evaluation element is measured.

このような構成であれば、基板の限定された位置範囲内での被試験構造体の抵抗ばらつきを知ることができる。従って、基板の所定領域に形成された被試験構造体の抵抗ばらつきから、当該所定領域近傍にある電子デバイスに限って、その所定構造体の抵抗ばらつきを評価することが可能である。   With such a configuration, it is possible to know variation in resistance of the structure under test within a limited position range of the substrate. Therefore, it is possible to evaluate the resistance variation of the predetermined structure from only the electronic devices in the vicinity of the predetermined region from the resistance variation of the structure under test formed in the predetermined region of the substrate.

以下、図面を参照しながら、本発明に係る電子デバイスの評価素子及び電子デバイスの評価方法について説明する。
(1)第1実施形態
図1は、本発明の第1実施形態に係る評価素子100の構成例を示す平面図である。この評価素子100は、例えばシリコンウエーハ上に形成されるフラッシュメモリのセル内にあるコンタクト部位の抵抗(即ち、コンタクト抵抗)のばらつきを評価するための素子である。
Hereinafter, an evaluation element for an electronic device and an evaluation method for an electronic device according to the present invention will be described with reference to the drawings.
(1) First Embodiment FIG. 1 is a plan view illustrating a configuration example of an evaluation element 100 according to a first embodiment of the present invention. The evaluation element 100 is an element for evaluating variation in resistance (that is, contact resistance) of a contact portion in a cell of a flash memory formed on, for example, a silicon wafer.

図1に示すように、この評価素子100は、ホールチェーン20と、このホールチェーン20の両端と途中とに電気的に接続した複数個の電極パッド2とを有する。例えば、図1に示すように、この評価素子100には5個の電極パッド2a〜2eが設けられている
図2(A)及び(B)は、ホールチェーン20の構成例を示す平面図と、A−A´矢視断面図である。
As shown in FIG. 1, the evaluation element 100 includes a hole chain 20 and a plurality of electrode pads 2 electrically connected to both ends and the middle of the hole chain 20. For example, as shown in FIG. 1, the evaluation element 100 is provided with five electrode pads 2 a to 2 e. FIGS. 2A and 2B are a plan view illustrating a configuration example of the hole chain 20. , A-A 'arrow cross-sectional view.

図2(A)に示すように、このホールチェーン20は、メタル配線21と、シリコンウエーハに形成された不純物拡散層23と、このメタル配線21と不純物拡散層23とを電気的に接続するプラグ電極25とを有する。図2(B)に示すように、不純物拡散層23は例えばシリコンウエーハWの表面及びその近傍に島状に複数形成されており、シリコンウエーハW上で隣り合う一の不純物拡散層23と他の不純物拡散層23との間には素子分離層27が形成されている。   As shown in FIG. 2A, the hole chain 20 includes a metal wiring 21, an impurity diffusion layer 23 formed on the silicon wafer, and a plug for electrically connecting the metal wiring 21 and the impurity diffusion layer 23. And an electrode 25. As shown in FIG. 2 (B), for example, a plurality of impurity diffusion layers 23 are formed in an island shape on the surface of the silicon wafer W and in the vicinity thereof, and one impurity diffusion layer 23 adjacent on the silicon wafer W and another impurity diffusion layer 23 are formed. An element isolation layer 27 is formed between the impurity diffusion layer 23.

図2(B)に示すように、メタル配線21は、シリコンウエーハW上に形成された層間絶縁膜29上に形成されている。また、層間絶縁膜29のメタル配線21と不純物拡散層23とに挟まれた部位にはコンタクトホールHが形成されている。プラグ電極25は、このコンタクトホールH内を埋め込み形成されている。
図2(B)に示すように、不純物拡散層23はその導電型が例えばN型である。また、シリコンウエーハWは、その導電型が例えばP型である。このような構造によって、層間絶縁膜29上に形成された複数本のメタル配線21は、プラグ電極25と不純物拡散層23とによって、直列に接続されている(言い換えれば、シリコンウエーハWに形成された複数の不純物拡散層23は、プラグ電極25とメタル配線21とによって、直列に接続されている。)。
As shown in FIG. 2B, the metal wiring 21 is formed on an interlayer insulating film 29 formed on the silicon wafer W. Further, a contact hole H is formed in a portion of the interlayer insulating film 29 sandwiched between the metal wiring 21 and the impurity diffusion layer 23. The plug electrode 25 is embedded in the contact hole H.
As shown in FIG. 2B, the impurity diffusion layer 23 has an N-type conductivity, for example. The silicon wafer W has a P-type conductivity, for example. With such a structure, the plurality of metal wirings 21 formed on the interlayer insulating film 29 are connected in series by the plug electrode 25 and the impurity diffusion layer 23 (in other words, formed on the silicon wafer W). The plurality of impurity diffusion layers 23 are connected in series by the plug electrode 25 and the metal wiring 21.)

ところで、不純物拡散層23、素子分離層27、層間絶縁膜29、コンタクトホールH、プラグ電極25及びメタル配線21等からなる評価素子100は、シリコンウエーハWにフラッシュメモリを形成する際のウエーハプロセスを利用して、フラッシュメモリと並行して形成されたものである。また、この評価素子100は、フラッシュメモリのセル内にある不純物拡散層と、メタル配線と、プラグ電極等からなるコンタクト部位及びその近傍の構造をそのままコピーし、それらを繋ぎ合わせたものである。   Incidentally, the evaluation element 100 including the impurity diffusion layer 23, the element isolation layer 27, the interlayer insulating film 29, the contact hole H, the plug electrode 25, the metal wiring 21, and the like performs a wafer process when forming a flash memory on the silicon wafer W. It is formed in parallel with the flash memory. The evaluation element 100 is obtained by copying the impurity diffusion layer in the cell of the flash memory, the metal wiring, the contact portion made of the plug electrode and the like and the structure in the vicinity thereof, and connecting them together.

従って、不純物拡散層23の拡散深さ(Xj)、その不純物種及びその濃度と、素子分離層27、層間絶縁膜29、プラグ電極25、メタル配線21のそれぞれの膜種及びその厚さと、コンタクトホールHの開口径等は、フラッシュメモリのコンタクト部位及びその近傍と同一種類であり、同一の大きさとなっている。
以下で、この1つの不純物拡散層23と、この1つの不純物拡散層23上に形成された2つのプラグ電極25と、これら2つのプラグ電極25の一方に接続する1つのメタル配線21との組合せからなる構造体をユニットと呼ぶ。また、ホールチェーン20におけるユニットの数量を連鎖数とも呼ぶ。
Accordingly, the diffusion depth (Xj) of the impurity diffusion layer 23, its impurity species and its concentration, the film isolation and thickness of each of the element isolation layer 27, the interlayer insulating film 29, the plug electrode 25, and the metal wiring 21, and its contact. The opening diameter or the like of the hole H is the same type and the same size as the contact portion of the flash memory and the vicinity thereof.
Hereinafter, a combination of this one impurity diffusion layer 23, two plug electrodes 25 formed on this one impurity diffusion layer 23, and one metal wiring 21 connected to one of these two plug electrodes 25. A structure consisting of is called a unit. Further, the number of units in the hole chain 20 is also called a chain number.

図1に戻る。第1の電極パッド2aと第2の電極パッド2bとの間にあるホールチェーン20のユニット数(即ち、連鎖数)をn、第1の電極パッド2aと第3の電極パッド2cとの間のホールチェーン20の連鎖数をn、第1の電極パッド2aと第4の電極パッド2dとの間のホールチェーン20の連鎖数をn、第1の電極パッド2aと第5の電極パッド2eとの間のホールチェーン20の連鎖数をnとしたとき、n1〜n4は例えば、(n,n,n,n)=(10,100,500,1000)である。 Returning to FIG. The number of units (that is, the number of chains) of the hole chain 20 between the first electrode pad 2a and the second electrode pad 2b is n 1 , and between the first electrode pad 2a and the third electrode pad 2c. The chain number of the hole chain 20 is n 2 , the chain number of the hole chain 20 between the first electrode pad 2a and the fourth electrode pad 2d is n 3 , and the first electrode pad 2a and the fifth electrode pad when the number of chains of the hole chain 20 between 2e was n 4, n1 to n4 are, for example, (n 1, n 2, n 3, n 4) = (10,100,500,1000).

図3は、評価素子100の形成位置の一例を示す平面図である。図3に示すように、シリコンウエーハWには製品としてのフラッシュメモリ300が複数個形成されている。また、隣り合うフラッシュメモリ300の間は、シリコンウエーハWの面内で縦横に交差するスクライブラインSによって仕切られている。このフラッシュメモリ300を仕切るスクライブラインS上には、TEG形成領域200が複数設けられている。図3に示すように、これらのTEG形成領域200はシリコンウエーハW面内で比較的等間隔に配されている。そして、上述した評価素子100、一つ一つのTEG形成領域200内にそれぞれ形成されている。   FIG. 3 is a plan view showing an example of the formation position of the evaluation element 100. As shown in FIG. 3, a plurality of flash memories 300 as products are formed on the silicon wafer W. Adjacent flash memories 300 are partitioned by scribe lines S that intersect vertically and horizontally within the plane of the silicon wafer W. A plurality of TEG formation regions 200 are provided on a scribe line S that partitions the flash memory 300. As shown in FIG. 3, these TEG formation regions 200 are arranged at relatively equal intervals in the silicon wafer W plane. The evaluation element 100 is formed in each TEG formation region 200.

次に、上述した評価素子100を用いて、この評価素子100の近傍に形成されたフラッシュメモリ300のセル内でのコンタクト抵抗のばらつきを評価する方法について説明する。
図4は、評価素子100を用いたコンタクト抵抗の評価方法を示すフローチャートである。この図4と図1等を参照しながら、コンタクト抵抗の評価方法について説明する。
Next, a method for evaluating the variation in contact resistance in the cell of the flash memory 300 formed in the vicinity of the evaluation element 100 using the evaluation element 100 described above will be described.
FIG. 4 is a flowchart showing a contact resistance evaluation method using the evaluation element 100. The contact resistance evaluation method will be described with reference to FIG. 4 and FIG.

まず始めに、図4のステップS1では、第1の電極パッド2aと、第2の電極パッド2bとにそれぞれプローブ針(図示せず)を当てる。そして、このプローブ針を介して、第1の電極パッド2aと、第2の電極パッド2bとの間のホールチェーン20に一定電圧を印加して電流を流す。このようにして、第1、第2の電極パッド2a,2b間の(即ち、連鎖数がn1のときの)ホールチェーン20の抵抗値を測定する。ここでは、ステップS1で得られた抵抗値をRとする。 First, in step S1 of FIG. 4, probe needles (not shown) are applied to the first electrode pad 2a and the second electrode pad 2b, respectively. Then, a constant voltage is applied to the hole chain 20 between the first electrode pad 2a and the second electrode pad 2b through this probe needle to pass a current. In this manner, the resistance value of the hole chain 20 between the first and second electrode pads 2a and 2b (that is, when the number of chains is n1) is measured. Here, the resistance value obtained in step S1 and R 1.

同様に、図4のステップS2では、第1の電極パッド2aと、第3の電極パッド2cとにそれぞれプローブ針を当てて、第1、第3の電極パッド2a,2c間の(即ち、連鎖数がnのときの)ホールチェーン20の抵抗値Rを測定する。ステップS3では、第1の電極パッド2aと、第4の電極パッド2dとにそれぞれプローブ針を当てて、第1、第4の電極パッド2a,2d間の(即ち、連鎖数がnのときの)ホールチェーン20の抵抗値Rを測定する。ステップS4では、第1の電極パッド2aと、第5の電極パッド2eとにそれぞれプローブ針を当てて、第1、第5の電極パッド2a,2e間の(即ち、連鎖数がnのときの)ホールチェーン20の抵抗値Rを測定する。 Similarly, in step S2 of FIG. 4, a probe needle is applied to each of the first electrode pad 2a and the third electrode pad 2c, and the first and third electrode pads 2a and 2c are connected (ie, chained). The resistance value R 2 of the hole chain 20 (when the number is n 2 ) is measured. In step S3, probe needles are applied to the first electrode pad 2a and the fourth electrode pad 2d, respectively, and the distance between the first and fourth electrode pads 2a, 2d (that is, when the chain number is n 3 ). ) of measuring a resistance value R 3 of the hole chain 20. In step S4, probe needles are applied to the first electrode pad 2a and the fifth electrode pad 2e, respectively, and the first and fifth electrode pads 2a, 2e (ie, when the chain number is n 4 ). ) of measuring the resistance value R 4 of hole chain 20.

次に、図4のステップS5では、図4のステップS1〜S4で得られた抵抗値R〜Rから、ホールチェーン20における連鎖数nと抵抗値Rとの関係を明らかにする。ここでは、例えば、以下に示す図5を作図して、連鎖数nと抵抗値Rとの関係を直線で表し、この直線の相関係数とその傾きとを算出する。
図5は、ホールチェーン20における連鎖数n〜nと、抵抗値R〜Rとの関係を示す図である。図5において、横軸はホールチェーン20の連鎖数nを示し、縦軸はホールチェーン20の抵抗値Rを示している。ホールチェーン20の連鎖数nとその抵抗値Rとの間には、理想的には図5の2点鎖線で示す直線、即ち、式(1)に示すような関係が成り立つ。
R=A+n×Runit …(1)
R:ホールチェーン20の抵抗値
A:定数
n:連鎖数、Runit:ユニット1個当たりの抵抗値
また、ホールチェーン20の抵抗値Rは、図2(B)に示したメタル配線21の抵抗の和と、不純物拡散層23の抵抗の和と、不純物拡散層23とメタル配線21との間のコンタクト抵抗の和とを足した値であり、式(2)で表される。
R=ΣRmetal+ΣRdiff+ΣRcont …(2)
ΣRmetal:メタル配線21の抵抗の和
ΣRdiff:不純物拡散層23の抵抗の和
ΣRcont:コンタクト抵抗の和
式(1)に示したように、ホールチェーン20の連鎖数nとその抵抗値Rとの間には、理想的には直線の関係が成り立つはずである。しかしながら、実際には、ホールチェーン20の連鎖数nとその抵抗値Rとの関係は、相関係数r=1となるような完全な直線とはならないことが普通である。その理由は、以下の通りである。
Next, in step S5 of FIG. 4, the relationship between the chain number n and the resistance value R in the hole chain 20 is clarified from the resistance values R 1 to R 4 obtained in steps S1 to S4 of FIG. Here, for example, FIG. 5 shown below is drawn, the relationship between the chain number n and the resistance value R is represented by a straight line, and the correlation coefficient and the slope of this straight line are calculated.
FIG. 5 is a diagram illustrating the relationship between the number of chains n 1 to n 4 in the hole chain 20 and the resistance values R 1 to R 4 . In FIG. 5, the horizontal axis indicates the chain number n of the hole chain 20, and the vertical axis indicates the resistance value R of the hole chain 20. Ideally, a straight line indicated by a two-dot chain line in FIG. 5, that is, a relationship as shown in Expression (1) holds between the chain number n of the hole chain 20 and the resistance value R thereof.
R = A + n × R unit (1)
R: resistance value of the hole chain A: constant n: number of chains, R unit : resistance value per unit The resistance value R of the hole chain 20 is the resistance of the metal wiring 21 shown in FIG. , The sum of the resistance of the impurity diffusion layer 23, and the sum of the contact resistance between the impurity diffusion layer 23 and the metal wiring 21, and is expressed by the equation (2).
R = ΣR metal + ΣR diff + ΣR cont (2)
ΣR metal : Sum of resistance of metal wiring 21 ΣR diff : Sum of resistance of impurity diffusion layer 23 ΣR cont : Sum of contact resistance As shown in equation (1), the chain number n of hole chain 20 and its resistance value R Ideally, there should be a linear relationship between However, in practice, the relationship between the number n of chained holes 20 and the resistance value R is usually not a perfect straight line such that the correlation coefficient r = 1. The reason is as follows.

即ち、ホールチェーン20の抵抗値Rは、式(2)で示したように、ΣRmetalと、ΣRdiffと、ΣRcontとを足した値である。これらの中で、Rcontは、RmetalやRdiffと比べてその値が大きく、しかも突発的に異常値が出る可能性が高い。このような事情から、図5に示すように、連鎖数n1〜n4と、実際に測定した抵抗値R〜Rとから、連鎖数nと抵抗値Rとの関係を最小二乗法等により式化すると、その相関係数はr=1とはならず、ほとんどの場合においてr<1となってしまう。 That is, the resistance value R of the hole chain 20 is a value obtained by adding ΣR metal , ΣR diff , and ΣR cont as shown in Expression (2). Among these, R cont has a larger value than R metal and R diff, and there is a high possibility that an abnormal value suddenly appears. From such a situation, as shown in FIG. 5, the relationship between the chain number n and the resistance value R is determined by the least square method or the like from the chain numbers n1 to n4 and the actually measured resistance values R 1 to R 4. When formulated, the correlation coefficient is not r = 1, and in most cases, r <1.

図5に示した4つの実測点R〜Rを一例として説明すると、図5に示すように、電流を流すホールチェーン20の連鎖数をn=100としたときには、抵抗値Rの値は2点鎖線で示す抵抗Rの理想直線Rideal上にある。このことは、コンタクト抵抗に異常があるユニットは、少なくとも全ユニットの1%未満であることを示唆している。
次に、電流を流すホールチェーン20の連鎖数をn=500としたときには、抵抗値Rの値は理想直線Ridealから多少離れてしてしまう。このことは、500個のユニットの中には、そのコンタクト抵抗値が異常な値であるユニット(以下、「異常ユニット」という。)が含まれている可能性が高いことを示唆している。
The four actual measurement points R 1 to R 4 shown in FIG. 5 will be described as an example. As shown in FIG. 5, when the chain number of the hole chain 20 through which current flows is n 2 = 100, the resistance value R 2 The value is on an ideal straight line R ideal of the resistance R indicated by a two-dot chain line. This suggests that units with abnormal contact resistance are at least less than 1% of all units.
Next, when the number of chained hole chains 20 through which current flows is n 3 = 500, the value of the resistance value R 3 slightly deviates from the ideal straight line R ideal . This suggests that there is a high possibility that the 500 units include a unit whose contact resistance value is an abnormal value (hereinafter referred to as “abnormal unit”).

異常ユニットは、ホールチェーン20の品質によってその出現頻度に大小はあるものの、通常は、ある程度の確率で発生するものである。そのため、ホールチェーン20の連鎖数nが例えば、10や100というように少ないときにはホールチェーン20に異常ユニットが含まれることは稀であるが、その連鎖数nの数を増やしていくとやがてホールチェーン20に異常ユニットが含まれてしまい、その抵抗値Rは理想直線Ridealからある程度乖離したものとなる。 Anomalous units usually occur with a certain degree of probability, although their appearance frequency may vary depending on the quality of the hole chain 20. For this reason, when the number of chains n of the hole chain 20 is small, for example, 10 or 100, it is rare that the hole chain 20 includes an abnormal unit. However, as the number of chains n increases, the hole chain eventually becomes long. 20 includes an abnormal unit, and its resistance value R is somewhat deviated from the ideal straight line R ideal .

このようなホールチェーン20の抵抗値Rのばらつき度合いは、図5の実線で示す直線(関係式)の相関係数rの値から把握することができる。ホールチェーン20の抵抗値Rのばらつき度合いは、相関係数rが1に近いほど小さいといえる。
次に、図4のステップS6では、ステップS5で求めた直線(関係式)の相関係数rと、その傾きRunitとが、所定の管理値内(許容範囲内)にあるか否かを判定する。ここで、相関係数rと傾きRunitとが管理値内にある場合、即ち、評価素子100におけるコンタクト抵抗Rcontのばらつきは小さく、Rcontの数値自体にも問題がない場合には、ステップS7へ進む。ステップS7では、この評価素子100近傍のフラッシュメモリ300(図3参照。)は、この評価素子100と同様にそのセル内のコンタクト抵抗に問題はなく、合格(pass)と判断する。これにより、図4のフローチャートを終了する。
The variation degree of the resistance value R of the hole chain 20 can be grasped from the value of the correlation coefficient r of a straight line (relational expression) indicated by a solid line in FIG. It can be said that the degree of variation of the resistance value R of the hole chain 20 is smaller as the correlation coefficient r is closer to 1.
Next, in step S6 of FIG. 4, it is determined whether or not the correlation coefficient r of the straight line (relational expression) obtained in step S5 and its slope R unit are within a predetermined management value (within an allowable range). judge. Here, when the correlation coefficient r and the slope R unit are within the control values, that is, when the variation of the contact resistance R cont in the evaluation element 100 is small and there is no problem with the value of R cont itself, Proceed to S7. In step S7, the flash memory 300 (see FIG. 3) in the vicinity of the evaluation element 100 determines that there is no problem in the contact resistance in the cell as in the case of the evaluation element 100, and that it is a pass. Thereby, the flowchart of FIG. 4 is completed.

一方、ステップS6で、相関係数r及び傾きRunitのどちらか一方、又はその両方が管理値内にない場合、即ち、評価素子100のコンタクト抵抗Rcontがばらついていたり、その値自体に問題がある場合には、ステップS8へ進む。ステップS8では、この評価素子100近傍のフラッシュメモリ300(図3参照。)は、この評価素子100と同様にそのセル内のコンタクト抵抗に問題があると推察されるので、不合格(fail)と判断して、図4のフローチャートを終了する。 On the other hand, in step S6, when one or both of the correlation coefficient r and the slope R unit are not within the control value, that is, the contact resistance R cont of the evaluation element 100 varies, or the value itself has a problem. If there is, the process proceeds to step S8. In step S8, the flash memory 300 (see FIG. 3) in the vicinity of the evaluation element 100 is presumed to have a problem with the contact resistance in the cell similarly to the evaluation element 100. Determination is made and the flowchart of FIG. 4 is terminated.

このように、本発明の第1実施形態に係る評価素子100によれば、ホールチェーン20の連鎖数をn〜nの多水準にして、そのときの抵抗値R〜Rをそれぞれ測定することで、連鎖数に対するホールチェーン20の抵抗値の増加度合いを求めることができる。そして、この増加度合いから、1ユニット当たりの抵抗値Runitのばらつきを知ることができる。つまり、シリコンウエーハWに複数あるTEG形成領域200のそれぞれで、その領域内におけるRunitのばらつきをそれぞれ知ることができる。 Thus, according to the evaluation element 100 according to the first embodiment of the present invention, the chain number of the hole chain 20 is set to a multilevel of n 1 to n 4 , and the resistance values R 1 to R 4 at that time are respectively set. By measuring, the increase degree of the resistance value of the hole chain 20 with respect to the number of chains can be obtained. Then, the variation in the resistance value R unit per unit can be known from the degree of increase. That is, the variation of R unit in each of the plurality of TEG formation regions 200 on the silicon wafer W can be known.

従って、例えば、図3に示すTEG形成領域200a内におけるRunitのばらつきが分かれば、このTEG形成領域200aの近傍にあるフラッシュメモリ300に限って、そのセル内でのコンタクト抵抗Rcontのばらつきを評価することが可能である。即ち、コンタクト抵抗Rcontのばらつきを、フラッシュメモリ300の形成位置毎に評価することが可能である。 Therefore, for example, if the variation of R unit in the TEG formation region 200a shown in FIG. 3 is known, the variation of the contact resistance R cont in the cell is limited only to the flash memory 300 in the vicinity of the TEG formation region 200a. It is possible to evaluate. That is, the variation in the contact resistance R cont can be evaluated for each formation position of the flash memory 300.

また、ホールチェーン20は、各連鎖数n〜nの間でユニットを共有する形態を採っているので、連鎖数の増加数に対してユニットの増加数を抑えることができる。これにより、評価素子100の占有面積の増大を効果的に抑制することができる。
この第1実施形態では、シリコンウエーハWが本発明の基板に対応し、フラッシュメモリ300が本発明の電子デバイスに対応している。また、フラッシュメモリ300のセル内のコンタクト部位が本発明の所定構造体に対応し、セル内のコンタクト抵抗が本発明の所定構造体の抵抗に対応している。
Further, since the hole chain 20 adopts a form in which units are shared among the chain numbers n 1 to n 4 , the number of units can be suppressed with respect to the number of chains. Thereby, an increase in the occupied area of the evaluation element 100 can be effectively suppressed.
In the first embodiment, the silicon wafer W corresponds to the substrate of the present invention, and the flash memory 300 corresponds to the electronic device of the present invention. Further, the contact portion in the cell of the flash memory 300 corresponds to the predetermined structure of the present invention, and the contact resistance in the cell corresponds to the resistance of the predetermined structure of the present invention.

さらに、1つの不純物拡散層23と、この1つの不純物拡散層23上に形成された2つのプラグ電極25と、これら2つのプラグ電極25の一方に接続する1つのメタル配線21との組合せであるユニットが、本発明の被試験構造体に対応している。また、第1、第2の電極パッド2a,2bに挟まれた(即ち、連鎖数がnであるときの)ホールチェーン20や、連鎖数がn2〜n4であるときのそれぞれのホールチェーン20が本発明の複数の評価パターンに対応している。
(2)第2実施形態
図6は本発明の第2実施形態に係るホールチェーン120の構成例を示す断面図である。図6において、図2(A)及び(B)に示したホールチェーン20と同一の機能、構成を有する部分には同一符号を付し、その詳細な説明は省略する。
Further, it is a combination of one impurity diffusion layer 23, two plug electrodes 25 formed on the one impurity diffusion layer 23, and one metal wiring 21 connected to one of the two plug electrodes 25. The unit corresponds to the structure under test of the present invention. The first and second electrode pads 2a, sandwiched 2b (i.e., when the number of the chain is n 1) and hole chain 20, each hole chain 20 when the number of chains is n2~n4 Corresponds to a plurality of evaluation patterns of the present invention.
(2) Second Embodiment FIG. 6 is a cross-sectional view showing a configuration example of a hole chain 120 according to a second embodiment of the present invention. 6, parts having the same functions and configurations as those of the hole chain 20 shown in FIGS. 2A and 2B are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.

図6に示すホールチェーン120において、図2(A)及び(B)に示したホールチェーン20と異なる点は、不純物拡散層23が下層メタル配線123に置き換わっている点と、この下層メタル配線123とメタル配線(以下、「上層メタル配線」ともいう。)21との間にはコンタクトホールHではなくビアホールhが形成されている点と、このビアホールh内にはプラグ電極25よりもその断面の径が小さい第2のプラグ電極125が設けられている点とである。図6に示すように、下層メタル配線123とシリコンウエーハWとの間には絶縁膜124が設けられている。   The hole chain 120 shown in FIG. 6 differs from the hole chain 20 shown in FIGS. 2A and 2B in that the impurity diffusion layer 23 is replaced with a lower metal wiring 123 and the lower metal wiring 123. A via hole h, not a contact hole H, is formed between the contact hole H and the metal wiring (hereinafter also referred to as “upper layer metal wiring”) 21, and the cross section of the via hole h rather than the plug electrode 25 is formed in the via hole h. The second plug electrode 125 having a small diameter is provided. As shown in FIG. 6, an insulating film 124 is provided between the lower metal wiring 123 and the silicon wafer W.

このような構成であれば、ホールチェーン120の抵抗値R´は、上層メタル配線121の抵抗の和と、下層メタル配線123の抵抗の和と、下層メタル配線123と上層メタル配線21との間の抵抗(以下、「ビア抵抗」という)の和とを足した値であり、式(3)で表される。
R´=ΣRU.metal+ΣRL.metal+ΣRvia …(3)
ΣRU.metal:上層メタル配線21の抵抗の和
ΣRL.metal:下層メタル配線123の抵抗の和
ΣRvia:ビア抵抗の和
そして、これら3つのパラメータの中では、特に、ビア抵抗が他の2つのパラメータと比べてその値が大きく、しかも突発的に異常値が出る可能性が高い。
With such a configuration, the resistance value R ′ of the hole chain 120 is the sum of the resistance of the upper metal wiring 121, the sum of the resistance of the lower metal wiring 123, and between the lower metal wiring 123 and the upper metal wiring 21. And the sum of the resistances (hereinafter referred to as “via resistance”) and is expressed by Equation (3).
R'= ΣR U. metal + ΣR L. metal + ΣR via (3)
ΣR U. metal : Sum of resistance of upper metal wiring 21 ΣR L. metal : sum of resistance of lower layer metal wiring 123 ΣR via : sum of via resistance Among these three parameters, the via resistance is particularly large compared to the other two parameters, and suddenly abnormal. The value is likely to come out.

従って、このようなホールチェーン120を有する評価素子100´を用いてビア抵抗のばらつき評価を行う場合には、ホールチェーン120におけるユニットの連鎖数nと抵抗値R´との関係を直線で表し、この直線(関係式)の相関係数とその傾きを求める。これにより、シリコンウエーハWに複数あるTEG形成領域200のそれぞれで、その領域内におけるビア抵抗Rviaのばらつきをそれぞれ知ることができる。そして、その結果から、フラッシュメモリ300のセル内でのビア抵抗のばらつきを、フラッシュメモリ300の形成位置毎に評価することが可能である。 Therefore, in the case of evaluating the via resistance variation using the evaluation element 100 ′ having such a hole chain 120, the relationship between the unit chain number n and the resistance value R ′ in the hole chain 120 is represented by a straight line, The correlation coefficient and the slope of this straight line (relational expression) are obtained. Thereby, in each of the plurality of TEG formation regions 200 in the silicon wafer W, it is possible to know the variation of the via resistance R via in the region. Then, from the result, it is possible to evaluate the variation of the via resistance in the cell of the flash memory 300 for each formation position of the flash memory 300.

この第2実施形態では、フラッシュメモリ300のセル内のビア抵抗が、本発明の所定構造体の抵抗に対応している。また、1つの下層メタル配線123と、この1つの下層メタル配線123上に形成された2つのプラグ電極125と、これら2つのプラグ電極125の一方に接続する1つの上層メタル配線21との組合せであるユニットが、本発明の被試験構造体に対応している。
(3)第3実施形態
図7(A)及び(B)は本発明の第3実施形態に係るホールチェーン220の構成例を示す平面図と、B−B´矢視断面図である。図7において、図2(A)及び(B)に示したホールチェーン20と同一の機能、構成を有する部分には同一符号を付し、その詳細な説明は省略する。
In the second embodiment, the via resistance in the cell of the flash memory 300 corresponds to the resistance of the predetermined structure of the present invention. Further, a combination of one lower metal wiring 123, two plug electrodes 125 formed on the one lower metal wiring 123, and one upper metal wiring 21 connected to one of the two plug electrodes 125. A unit corresponds to the structure under test of the present invention.
(3) Third Embodiment FIGS. 7A and 7B are a plan view showing a configuration example of a hole chain 220 according to a third embodiment of the present invention and a cross-sectional view taken along line BB ′. 7, parts having the same functions and configurations as those of the hole chain 20 shown in FIGS. 2A and 2B are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.

図7(A)及び(B)に示すホールチェーン220において、図2(A)及び(B)に示したホールチェーン20と異なる点は、不純物拡散層23がポリシリコン抵抗体(以下、「ポリ抵抗体」という。)223a,223bに置き換わっている点と、メタル配線21が複数個の電極パッド221に置き換わっている点と、これらポリ抵抗体223a,223bと電極パッド221との間にはコンタクトホールHではなくビアホールhが形成されている点と、このビアホールh内にはプラグ電極25よりもその断面の径が小さい第3のプラグ電極225が設けられている点とである。   The hole chain 220 shown in FIGS. 7A and 7B is different from the hole chain 20 shown in FIGS. 2A and 2B in that the impurity diffusion layer 23 is a polysilicon resistor (hereinafter referred to as “polyester”). It is referred to as “resistors”.) The contact between 223 a and 223 b, the point where the metal wiring 21 is replaced with a plurality of electrode pads 221, and the contact between these polyresistors 223 a and 223 b and the electrode pad 221. A via hole h is formed instead of the hole H, and a third plug electrode 225 having a smaller cross-sectional diameter than the plug electrode 25 is provided in the via hole h.

また、図7に示すように、ポリ抵抗体223a,223bとシリコンウエーハWとの間には絶縁膜224が設けられている。ここで、ポリ抵抗体とは、例えばリン等の導電型不純物がドープされたポリシリコンからなるパターンのことである。
ところで、このホールチェーン220では、図7(A)に示すように、ポリ抵抗体223aの平面視での長さをL1とし、ポリ抵抗体223bの平面視での長さをL2としたとき、L1とL2との間には、式(4)に示すような関係がある。
L2=x×L1 …(4)
x:1,10,100,500,…等の自然数
また、ポリ抵抗体223aの平面視での幅をW1とし、ポリ抵抗体223bの平面視での幅をW2としたとき、W1=W2である。図7(A)及び(B)では、作図の便宜上からポリ抵抗体を2つしか記載しないが、このホールチェーン220は、例えば平面視での長さがL1のx倍であり、かつそのxの値がそれぞれ異なる複数個のポリ抵抗223c,223d,…を備えている。
Further, as shown in FIG. 7, an insulating film 224 is provided between the polyresistors 223 a and 223 b and the silicon wafer W. Here, the poly resistor is a pattern made of polysilicon doped with a conductive impurity such as phosphorus.
By the way, in the hole chain 220, as shown in FIG. 7A, when the length of the poly resistor 223a in plan view is L1, and the length of the poly resistor 223b in plan view is L2, There is a relationship as shown in Expression (4) between L1 and L2.
L2 = x × L1 (4)
x: natural number such as 1, 10, 100, 500,... Further, when the width of the poly resistor 223a in plan view is W1, and the width of the poly resistor 223b in plan view is W2, W1 = W2. is there. 7A and 7B, only two poly resistors are shown for convenience of drawing, but the hole chain 220 is, for example, x times as long as L1 in plan view, and the x Are provided with a plurality of poly resistors 223c, 223d,.

このような構成であれば、ホールチェーン220の抵抗値R´´は、電極パッド221の抵抗の和と、ポリ抵抗体223a,223b,223c,…等の抵抗の和と、これらポリ抵抗体223a等と電極パッド221との間の抵抗(ビア抵抗)の和とを足した値であり、式(5)で表される。
R´´=ΣRpad+ΣRpoly+ΣRvia …(5)
ΣRpad:電極パッド221a,221b,…の抵抗の和
ΣRpoly:ポリ抵抗体223a,223b…の抵抗の和
ΣRvia:ビア抵抗の和
また、式(5)に示す3つのパラメータの中では、特に、ポリ抵抗体223a等の抵抗値が、他の2つのパラメータと比べてその値が大きく、しかも突発的に異常値が出る可能性が高い。
With such a configuration, the resistance value R ″ of the hole chain 220 includes the sum of the resistances of the electrode pads 221, the sum of the resistances of the poly resistors 223 a, 223 b, 223 c,..., And the poly resistors 223 a. And the sum of resistances (via resistances) between the electrode pads 221 and the like, and is represented by Expression (5).
R ″ = ΣR pad + ΣR poly + ΣR via (5)
ΣR pad : sum of resistances of electrode pads 221 a, 221 b,... ΣR poly : sum of resistances of poly resistors 223 a, 223 b... ΣR via : sum of via resistances Of the three parameters shown in equation (5), In particular, the resistance value of the poly resistor 223a or the like is larger than that of the other two parameters, and there is a high possibility that an abnormal value appears suddenly.

従って、このようなホールチェーン220を有する評価素子100´´を用いてポリ抵抗のばらつき評価を行う場合には、上記xの数値を増やしながら、そのときのホールチェーン220の抵抗値R´´を順次測定する。
そして、上記xの値と抵抗値R´´との関係を直線で表し、この直線(関係式)の相関係数とその傾きを求める。これにより、シリコンウエーハWに複数あるTEG形成領域200のそれぞれで、その領域内におけるポリ抵抗体の単位長さ当たりの抵抗のばらつきを知ることができる。そして、その結果から、フラッシュメモリ300のセル内でのポリ抵抗のばらつきを、フラッシュメモリ300の形成位置毎に評価することが可能である。
Therefore, when evaluating the variation of poly resistance using the evaluation element 100 ″ having such a hole chain 220, the resistance value R ″ of the hole chain 220 at that time is increased while increasing the numerical value of x. Measure sequentially.
The relationship between the value of x and the resistance value R ″ is represented by a straight line, and the correlation coefficient and the slope of this straight line (relational expression) are obtained. Thereby, it is possible to know the variation in resistance per unit length of the poly resistor in each of the plurality of TEG formation regions 200 in the silicon wafer W. Then, from the result, it is possible to evaluate the variation of the poly resistance in the cell of the flash memory 300 for each formation position of the flash memory 300.

この第3実施形態では、ポリ抵抗体223aや、ポリ抵抗体223bが本発明の被試験構造体に対応している。また、ポリ抵抗体223aと、このポリ抵抗体223aの上に形成された2つのプラグ電極225と、ポリ抵抗体223aを平面視で両側から挟む一対の電極パッド221との組合せや、ポリ抵抗体223bと、このポリ抵抗体223bの上に形成された2つのプラグ電極225と、ポリ抵抗体223bを平面視で両側から挟む一対の電極パッド221との組合せが本発明の評価パターンに対応している。   In the third embodiment, the poly resistor 223a and the poly resistor 223b correspond to the structure under test of the present invention. Also, a combination of a poly resistor 223a, two plug electrodes 225 formed on the poly resistor 223a, and a pair of electrode pads 221 sandwiching the poly resistor 223a from both sides in plan view, a poly resistor The combination of 223b, two plug electrodes 225 formed on the poly resistor 223b, and a pair of electrode pads 221 sandwiching the poly resistor 223b from both sides in plan view corresponds to the evaluation pattern of the present invention. Yes.

第1実施形態に係る評価素子100の構成例を示す平面図。The top view which shows the structural example of the evaluation element 100 which concerns on 1st Embodiment. ホールチェーン20の構成例を示す平面図と、A−A´矢視断面図。The top view which shows the structural example of the hole chain 20, and AA 'arrow sectional drawing. 評価素子100の形成位置の一例を示す平面図。FIG. 6 is a plan view illustrating an example of a formation position of an evaluation element 100. 評価素子100を用いたコンタクト抵抗の評価方法を示すフローチャート。9 is a flowchart showing a method for evaluating contact resistance using the evaluation element 100. ホールチェーン20における連鎖数n〜nと、抵抗値R〜Rとの関係を示す図。Shows the chain number n 1 ~n 4 in hole chain 20, the relationship between the resistance value R 1 to R 4. 第2実施形態に係るホールチェーン120の構成例を示す断面図。Sectional drawing which shows the structural example of the hole chain 120 which concerns on 2nd Embodiment. 第3実施形態に係るホールチェーン220の構成例を示す平面図と、B−B´矢視断面図。The top view which shows the structural example of the hole chain 220 which concerns on 3rd Embodiment, and BB 'arrow sectional drawing. 従来例に係る評価素子90の構成例を示す平面図。The top view which shows the structural example of the evaluation element 90 which concerns on a prior art example.

符号の説明Explanation of symbols

2,2a〜2e,221 電極パッド、20,120,220 ホールチェーン、21,121 (上層メタル)配線、23 不純物拡散層、25,125,225 プラグ電極、27 素子分離層、29 層間絶縁膜、123 下層メタル配線、124,224 絶縁膜、223a〜223d ポリ抵抗体、100,100´,100´´ 評価素子、300 フラッシュメモリ、H コンタクトホール、h ビアホール、 S スクライブライン、W ウエーハ   2, 2a to 2e, 221 electrode pad, 20, 120, 220 hole chain, 21, 121 (upper layer metal) wiring, 23 impurity diffusion layer, 25, 125, 225 plug electrode, 27 element isolation layer, 29 interlayer insulating film, 123 Lower layer metal wiring, 124, 224 Insulating film, 223a to 223d Poly resistor, 100, 100 ′, 100 ″ Evaluation element, 300 Flash memory, H contact hole, h via hole, S scribe line, W wafer

Claims (4)

基板に形成される電子デバイス内の所定構造体の抵抗ばらつきを評価するための評価素子であって、
前記所定構造体と同種の被試験構造体を含む評価パターンを複数備え、
前記評価パターン同士は、含まれる前記被試験構造体の数量がそれぞれ異なり、
前記評価パターン同士は前記基板内に近接して形成されることを特徴とする電子デバイスの評価素子。
An evaluation element for evaluating resistance variation of a predetermined structure in an electronic device formed on a substrate,
A plurality of evaluation patterns including a structure under test of the same type as the predetermined structure,
The evaluation patterns are different from each other in the number of the structures to be tested included,
The evaluation element of an electronic device, wherein the evaluation patterns are formed close to each other in the substrate.
前記評価パターン同士は、同一の前記被試験構造体を共有することを特徴とする請求項1に記載の電子デバイスの評価素子。   The evaluation element of an electronic device according to claim 1, wherein the evaluation patterns share the same structure under test. 基板に形成される電子デバイス内の所定構造体の抵抗ばらつきを評価するための評価素子であって、
前記所定構造体と同種の被試験構造体を含む評価パターンを複数備え、
前記評価パターン同士は、含まれる前記被試験構造体の大きさがそれぞれ異なり、
前記評価パターン同士は前記基板内に近接して形成されることを特徴とする電子デバイスの評価素子。
An evaluation element for evaluating resistance variation of a predetermined structure in an electronic device formed on a substrate,
A plurality of evaluation patterns including a structure under test of the same type as the predetermined structure,
The evaluation patterns are different from each other in the size of the structure to be tested,
The evaluation element of an electronic device, wherein the evaluation patterns are formed close to each other in the substrate.
基板に形成される電子デバイス内の所定構造体の抵抗ばらつきを評価する方法であって、
請求項1から請求項3の何れか一項に記載の電子デバイスの評価素子に含まれる、複数の前記評価パターンの抵抗値をそれぞれ測定することを特徴とする電子デバイスの評価方法。
A method for evaluating resistance variation of a predetermined structure in an electronic device formed on a substrate,
4. The electronic device evaluation method according to claim 1, wherein the resistance values of the plurality of evaluation patterns included in the evaluation element of the electronic device according to claim 1 are respectively measured.
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