JP2009164452A - Evaluation method of semiconductor device, and semiconductor wafer - Google Patents

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彰男 西田
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史朗 蒲原
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an evaluation method of a semiconductor device capable of accurately monitoring the variations in a local region and efficiently executing the cause analysis of product defect occurrence. <P>SOLUTION: Separately from a mask for a product to be used in the manufacturing line of the semiconductor device, a dedicated mask for evaluation for monitoring the manufacturing line is prepared (step S1). Then, on the manufacturing line of the semiconductor device, a plurality of evaluation elements (transistors or the like, for instance) are formed within at least one chip region of a wafer using the mask for the evaluation, and a wafer for the evaluation is formed (step S2). Then, electrical characteristics are measured for the plurality of evaluation elements formed on the wafer for the evaluation (step S3). Then, a physical parameter is analyzed for the plurality of evaluation elements formed on the wafer for the evaluation (step S4). <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、高密度の回路素子を含む半導体装置(例えば、DRAM(Dynamic Random Access Memory)、SRAM(Static Random Access Memory)、ROM(Read Only Memory)、フラッシュメモリ、SoC(System-on-Chip)などの半導体集積回路、液晶ディスプレイパネル、または磁気ヘッドなど)の評価方法に関する。また本発明は、こうした評価方法に使用される半導体ウエハに関する。   The present invention relates to a semiconductor device including a high-density circuit element (for example, DRAM (Dynamic Random Access Memory), SRAM (Static Random Access Memory), ROM (Read Only Memory), flash memory, SoC (System-on-Chip). The present invention relates to a method for evaluating a semiconductor integrated circuit, a liquid crystal display panel, or a magnetic head. The present invention also relates to a semiconductor wafer used for such an evaluation method.

ウエハ基板に成膜プロセスやフォトリソグラフィプロセス等の各種プロセスを施して、高密度の回路素子を大量生産する場合、回路素子の特性ばらつきの評価、解析、対策等が製品歩留まりの改善に極めて有効な手法となる。   When mass-producing high-density circuit elements by performing various processes such as film formation and photolithography processes on the wafer substrate, evaluation, analysis, countermeasures, etc. of circuit element characteristics are extremely effective in improving product yield. It becomes a method.

特開2003−197752号公報(図1)Japanese Patent Laying-Open No. 2003-197752 (FIG. 1) T. Mizuno et al., "Experimental Study of Threshold Voltage Fluctuation Due to Statistical Variation of Channel Dopant Number in MOSFET's", IEEE TRANSACTIONS ON ELECTRON DEVICES, VOL. 41, NO. 11, pp. 2216-2221, 1994T. Mizuno et al., "Experimental Study of Threshold Voltage Fluctuation Due to Statistical Variation of Channel Dopant Number in MOSFET's", IEEE TRANSACTIONS ON ELECTRON DEVICES, VOL. 41, NO. 11, pp. 2216-2221, 1994

上記特許文献1では、1枚の半導体ウエハに、X方向配列ピッチLxおよびY方向の配列ピッチLyで多数のチップが設けられ、その有効チップ領域内ではチップX辺に沿ってNx個の第1特性モニタ部をピッチpxで配置し、チップY辺に沿ってNy個の第2特性モニタ部をピッチpyで配置しており、Nx×px=Lx、Ny×py=Lyが成立している。   In Patent Document 1, a large number of chips are provided on one semiconductor wafer at an arrangement pitch Lx in the X direction and an arrangement pitch Ly in the Y direction. In the effective chip region, Nx first chips are arranged along the chip X side. The characteristic monitor units are arranged at the pitch px, and the Ny second characteristic monitor units are arranged at the pitch py along the chip Y side, and Nx × px = Lx and Ny × py = Ly are established.

しかしながら、特性ばらつきを評価するための同じサイズのトランジスタは、各チップ領域ごとに1つ程度しか配置できないため、ウエハ全体で数十個のトランジスタしか評価ができない。このため、ウエハ面内ばらつき(プロセス起因による特性の面内分布)の評価は一応可能であるが、ランダムばらつき(例えば、不純物の離散性やラインエッジラフネス、ゲート酸化膜の局所膜厚分布に起因するトランジスタの特性ばらつき)を評価することはできない。   However, since only about one transistor of the same size for evaluating characteristic variation can be arranged for each chip region, only a few tens of transistors can be evaluated over the entire wafer. For this reason, it is possible to evaluate wafer in-plane variations (in-plane distribution of characteristics due to processes), but random variations (for example, due to impurity discreteness, line edge roughness, local thickness distribution of gate oxide film) It is not possible to evaluate the characteristic variation of the transistors to be used.

また、上記非特許文献1では、不純物の離散分布起因の特性ばらつきの評価が可能であるが、その他の成分の分離や、どの物理パラメータがどの程度特性ばらつきに影響しているか、またどの製造プロセスを改善していけばよいかの指針を出すことができない。   Further, in Non-Patent Document 1, it is possible to evaluate the characteristic variation due to the discrete distribution of impurities. However, the separation of other components, which physical parameter influences the characteristic variation, and which manufacturing process I can not give a guide on how to improve.

こうした従来技術では、プロセスの面内分布の分析は可能であるが、SRAM等の1チップ内に非常に高密度にトランジスタを配置したような集積回路や半導体メモリにおいて、個々のトランジスタに影響を及ぼして製造歩留りを低下させる原因となる局所領域の特性ばらつきの解析は不可能である。   With such a conventional technique, it is possible to analyze the in-plane distribution of the process. However, in an integrated circuit or a semiconductor memory in which transistors are arranged at a very high density in one chip such as an SRAM, individual transistors are affected. Therefore, it is impossible to analyze the variation in characteristics of the local region that causes the manufacturing yield to decrease.

また、配線パターン間隔が0.1μm以上のプロセス世代では、素子の特性ばらつきが物理パラメータ(例えば、トランジスタのゲート長、ゲート幅、ゲート酸化膜膜厚、側壁酸化膜膜厚など、素子特性に影響する寸法や膜厚)のばらつきにほぼ一対一対応していたため、素子特性の不具合に応じて解決すべき物理パラメータが明確であった。   Also, in process generations where the wiring pattern spacing is 0.1 μm or more, variations in device characteristics affect device characteristics such as physical parameters (for example, transistor gate length, gate width, gate oxide film thickness, sidewall oxide film thickness, etc.) Therefore, the physical parameters to be solved according to the defect in the element characteristics were clear.

しかしながら、プロセス世代が進むに従って、素子の特性ばらつきは複数の物理パラメータが影響し合うことから、その対策も複雑になってきており、上述のような従来技術ではもはや対処できない。   However, as the process generation progresses, the device characteristic variation is affected by a plurality of physical parameters, so that countermeasures are becoming more complicated, and the conventional technology as described above can no longer cope with it.

本発明の目的は、局所領域のばらつきを精度良く監視でき、製品不良発生の原因解析を効率的に実施することができる半導体装置の評価方法を提供することである。   An object of the present invention is to provide a semiconductor device evaluation method capable of accurately monitoring variations in local regions and efficiently performing cause analysis of product defect occurrence.

また本発明の目的は、こうした評価方法に好適な半導体ウエハを提供することである。   Another object of the present invention is to provide a semiconductor wafer suitable for such an evaluation method.

本発明の一実施例によれば、半導体装置の製造ラインにおいて使用する製品用マスクとは別個に、製造ラインを監視するための専用の評価用マスクを準備する。次に、半導体装置の製造ラインにおいて、この評価用マスクを用いてウエハの少なくとも1つのチップ領域内に複数の評価素子(例えば、トランジスタなど)を形成し、評価用ウエハを形成する。次に、評価用ウエハに形成された複数の評価素子について電気的特性を計測する。次に、評価用ウエハに形成された複数の評価素子について物理パラメータを解析する。   According to one embodiment of the present invention, a dedicated evaluation mask for monitoring the production line is prepared separately from the product mask used in the semiconductor device production line. Next, in the semiconductor device manufacturing line, a plurality of evaluation elements (for example, transistors) are formed in at least one chip region of the wafer using the evaluation mask, thereby forming an evaluation wafer. Next, electrical characteristics of a plurality of evaluation elements formed on the evaluation wafer are measured. Next, physical parameters are analyzed for a plurality of evaluation elements formed on the evaluation wafer.

特に、複数の評価素子について電気的特性を計測し、一般の統計的分析手法を適用することによって、特性ばらつきのウエハ面内分布、ショット分布(フォトリソグラフィプロセスで一回に露光するエリア毎に規則性を持つ分布)、システマティック分布(チップ内で空間的に規則性を持つ分布)およびランダム分布を分離することができる。   In particular, by measuring the electrical characteristics of multiple evaluation elements and applying a general statistical analysis method, the distribution of characteristics in the wafer surface and the shot distribution (regulated for each area exposed at one time in the photolithography process) Distribution), systematic distribution (distribution with spatial regularity in the chip), and random distribution.

また、特性のランダムばらつきに関して、異常な特性を示す評価素子の物理パラメータがどのようにばらついているかを評価する。例えば、半導体装置の製造ラインに固有の物理パラメータのばらつきが、電気的特性のばらつきに与える影響の感度を示す感度テーブルを作成する。この感度テーブルを算出することにより、物理パラメータが関係する製造ラインの改善、対策を実施する方針が明確になる。   Further, it is evaluated how the physical parameters of the evaluation element exhibiting abnormal characteristics vary with respect to the random variation in characteristics. For example, a sensitivity table indicating the sensitivity of the influence of variations in physical parameters unique to the semiconductor device manufacturing line on variations in electrical characteristics is created. By calculating this sensitivity table, the policy for improving and taking measures against the production line related to the physical parameters becomes clear.

この実施例によれば、2次元配列した複数の評価素子を形成するためのマスクを用いることによって、局所領域のばらつきを精度良く監視でき、製品不良発生の原因解析を効率的に実施することができる。こうして得られた評価結果を半導体装置の製造ラインにフィードバックすることによって、製品歩留まりの改善を図ることができる。   According to this embodiment, by using a mask for forming a plurality of evaluation elements arranged two-dimensionally, it is possible to accurately monitor the variation in the local region, and to efficiently perform the cause analysis of the product defect occurrence. it can. The product yield can be improved by feeding back the evaluation result thus obtained to the production line of the semiconductor device.

実施の形態1.
図1は、本発明に係る半導体装置の評価方法の一例を示す全体フロー図である。ステップS0では、製品用の半導体ウエハ(例えば、Si,GaAs等)と同じウエハを準備する。ステップS1では、1つのチップ領域内に2次元配列した複数の評価素子を形成するための評価用のTEG(Test Element Group)マスクセットを準備する。
Embodiment 1 FIG.
FIG. 1 is an overall flowchart showing an example of a semiconductor device evaluation method according to the present invention. In step S0, the same wafer as a product semiconductor wafer (eg, Si, GaAs, etc.) is prepared. In step S1, an evaluation TEG (Test Element Group) mask set for forming a plurality of evaluation elements arranged two-dimensionally in one chip area is prepared.

ステップS2では、製品用の製造ラインにおいて、TEGマスクセットを用いてウエハの少なくとも1つのチップ領域内に複数の評価素子を形成し、評価用ウエハ100を製造する。   In step S2, a plurality of evaluation elements are formed in at least one chip region of the wafer using a TEG mask set on the product manufacturing line, and the evaluation wafer 100 is manufactured.

ステップS3では、評価用ウエハ100に形成された複数の評価素子について電気的特性を計測する。ステップS4では、評価用ウエハ100に形成された複数の評価素子について物理パラメータを解析する。   In step S <b> 3, electrical characteristics are measured for a plurality of evaluation elements formed on the evaluation wafer 100. In step S4, physical parameters are analyzed for a plurality of evaluation elements formed on the evaluation wafer 100.

図2(a)は、評価用ウエハ100の一例を示す部分平面図であり、図2(b)は、図2(a)に示す1つのチップ領域CAに配置される評価回路を示す回路図である。評価用ウエハ100には、複数のチップ領域CAが設けられ、ステップS1のTEGマスクセットを用いて、少なくとも1つのチップ領域CA内、好ましくは全てのチップ領域CA内に、複数の評価素子TEを含む評価素子群TEGが形成される。   FIG. 2A is a partial plan view showing an example of the evaluation wafer 100, and FIG. 2B is a circuit diagram showing an evaluation circuit arranged in one chip area CA shown in FIG. It is. The evaluation wafer 100 is provided with a plurality of chip areas CA, and a plurality of evaluation elements TE are arranged in at least one chip area CA, preferably in all the chip areas CA, using the TEG mask set in step S1. An evaluation element group TEG is formed.

図2(b)に示すように、1つのチップ領域CA内に複数の評価素子TEがマトリクス状に配置され、複数の評価素子TEのうちの1つを選択するための行デコーダ回路DYおよび列デコーダ回路DXが配置される。   As shown in FIG. 2B, a plurality of evaluation elements TE are arranged in a matrix in one chip area CA, and a row decoder circuit DY and a column for selecting one of the plurality of evaluation elements TE are arranged. A decoder circuit DX is arranged.

評価素子TEは、トランジスタ素子、キャパシタ素子、抵抗素子および論理回路(例えば、奇数段のインバータをリング状に接続したリングオシレータなど)からなるグループから選択される。ここでは、評価素子TEとして、MOS(Metal Oxide Semiconductor)−FET(Field Effect Transistor)を用いた場合を説明する。   The evaluation element TE is selected from the group consisting of a transistor element, a capacitor element, a resistance element, and a logic circuit (for example, a ring oscillator in which an odd number of inverters are connected in a ring shape). Here, a case where a MOS (Metal Oxide Semiconductor) -FET (Field Effect Transistor) is used as the evaluation element TE will be described.

図2(a)に示すように、チップ領域CAの周辺には複数のパッドPDが配置されており、各パッドPDは、ウエハテスタ等の検査装置と接続された複数のコンタクトピンが接触可能である。評価素子TEを指定するためのアドレス信号は、パッドPDを介して外部から行デコーダ回路DYおよび列デコーダ回路DXに供給される。また、アドレス信号によって指定された評価素子TEからの電気信号は、パッドPDを介して外部に取り出すことが可能である。   As shown in FIG. 2A, a plurality of pads PD are arranged around the chip area CA, and each pad PD can contact a plurality of contact pins connected to an inspection apparatus such as a wafer tester. . An address signal for designating the evaluation element TE is supplied to the row decoder circuit DY and the column decoder circuit DX from the outside via the pad PD. Further, the electric signal from the evaluation element TE designated by the address signal can be taken out through the pad PD.

図3は、ステップS2の製造ラインにおける典型的なCMOS(Complementary-MOS)の製造プロセスを示す断面図である。ここで説明する製造プロセスは単なる例示であって、対象となるデバイスプロセスや製造ラインに応じて最適化される。   FIG. 3 is a cross-sectional view showing a typical CMOS (Complementary-MOS) manufacturing process in the manufacturing line in Step S2. The manufacturing process described here is merely an example, and is optimized according to the target device process and manufacturing line.

まず図3(a)に示すように、ウエハWの上に酸化膜101を形成した後、マスク102を設けてエッチングにより、素子分離のための浅溝素子分離領域103を形成する。次に図3(b)に示すように、素子分離領域103に分離層となる酸化膜を埋め込んで、STI(Shallow Trench Isolation)層104を形成する。   First, as shown in FIG. 3A, after an oxide film 101 is formed on a wafer W, a mask 102 is provided and a shallow groove element isolation region 103 for element isolation is formed by etching. Next, as shown in FIG. 3B, an STI (Shallow Trench Isolation) layer 104 is formed by embedding an oxide film serving as an isolation layer in the element isolation region 103.

次に図3(c)に示すように、多層成膜、フォトリソグラフィ、ドライエッチング技術を用いてゲート電極105を形成する。次に図3(d)に示すように、浅いソース・ドレイン領域のためのイクステンション(Extension)と、短チャネル効果抑制のためのハロー(Halo)を形成した後、ゲート側壁絶縁膜106を形成する。   Next, as shown in FIG. 3C, a gate electrode 105 is formed using multilayer film formation, photolithography, and dry etching techniques. Next, as shown in FIG. 3D, after forming an extension for a shallow source / drain region and a halo for suppressing a short channel effect, a gate sidewall insulating film 106 is formed. To do.

次に図3(e)に示すように、電極形成のための深いソース・ドレイン領域を形成した後、低抵抗化のためのメタルシリサイド層107を形成する。次に図3(f)〜(h)に示すように、層間絶縁膜108、タングステンコンタクト109、メタル配線110を順次形成することにより、図3(i)に示すように、3層のメタル配線110,111,112を形成する。最終的に、パッシベーション膜が形成され、その上にパッドPDが配置されて、評価用ウエハ100が完成する。   Next, as shown in FIG. 3E, after forming deep source / drain regions for forming electrodes, a metal silicide layer 107 for reducing resistance is formed. Next, as shown in FIGS. 3F to 3H, an interlayer insulating film 108, a tungsten contact 109, and a metal wiring 110 are formed in this order, thereby forming a three-layer metal wiring as shown in FIG. 110, 111, 112 are formed. Finally, a passivation film is formed, and a pad PD is disposed thereon, whereby the evaluation wafer 100 is completed.

図4は、ステップS3で使用する測定システムを示す構成図である。この測定システムは、ウエハテスタ10と、計測器11とを備える。ウエハテスタ10は、評価用ウエハ100に配置された複数のチップ領域CAから任意の1つを選択し、選択したチップ領域CAの各パッドPDと電気接触するための複数のコンタクトピンを備える。計測器11は、特定の評価素子TEを指定するためのアドレス信号をパッドPDを介して行デコーダ回路DYおよび列デコーダ回路DXに供給するとともに、パッドPDを介して評価素子TEに電気信号を供給したり、評価素子TEからの電気信号を取得する。   FIG. 4 is a configuration diagram showing the measurement system used in step S3. This measurement system includes a wafer tester 10 and a measuring instrument 11. The wafer tester 10 includes a plurality of contact pins for selecting any one of the plurality of chip areas CA arranged on the evaluation wafer 100 and making electrical contact with each pad PD of the selected chip area CA. The measuring instrument 11 supplies an address signal for designating a specific evaluation element TE to the row decoder circuit DY and the column decoder circuit DX via the pad PD, and supplies an electrical signal to the evaluation element TE via the pad PD. Or an electrical signal from the evaluation element TE is acquired.

1つのチップ領域CAには、図2(b)に示すように、複数の評価素子TEがマトリクス状に配置されており、ステップS3では、これら全ての評価素子TEについて電気的特性を計測する。計測する電気的特性は、例えば、評価素子TEがトランジスタである場合、典型的にはドレイン電流−ゲート電圧依存性である。   As shown in FIG. 2B, a plurality of evaluation elements TE are arranged in a matrix in one chip area CA. In step S3, the electrical characteristics of all the evaluation elements TE are measured. For example, when the evaluation element TE is a transistor, the electrical characteristics to be measured are typically drain current-gate voltage dependency.

図5(a)は、典型的なドレイン電流−ゲート電圧特性を示すグラフであり、図5(b)は、しきい値電圧ばらつきの累積度数分布の一例を示すグラフである。全ての評価素子TEのドレイン電流−ゲート電圧特性を計測して、予め定めた規格に従って個々の素子TEのしきい値電圧を決定した後、しきい値電圧ばらつきの度数分布を計数し、累積度数分布グラフに変換する。   FIG. 5A is a graph showing typical drain current-gate voltage characteristics, and FIG. 5B is a graph showing an example of a cumulative frequency distribution of threshold voltage variations. After measuring the drain current-gate voltage characteristics of all the evaluation elements TE and determining the threshold voltage of each element TE according to a predetermined standard, the frequency distribution of threshold voltage variations is counted, and the cumulative frequency Convert to distribution graph.

その結果、図5(b)に示すように、1つのチップ領域CAという狭い領域内であっても、トランジスタのしきい値電圧は、0.3V〜0.5Vの範囲で変動しており、累積度数分布50%の平均値が0.4Vを示すことが判る。   As a result, as shown in FIG. 5B, the threshold voltage of the transistor fluctuates in the range of 0.3 V to 0.5 V even within a narrow area of one chip area CA. It can be seen that the average value of the cumulative frequency distribution 50% indicates 0.4V.

この場合、同じチップ領域CA内でトランジスタ特性を取得しているため、プロセスのウエハ面内依存性(例えば、膜厚分布など)やフォトリソグラフィのショットの依存性の影響(例えば、ゲート長依存性など)は最小限になっていると考えられる。一方、プロセスの影響によるばらつきの解析は、しきい値の面内分布やショット内分布を調べ、プロセスパラメータとの相関の強さを調べることで行うことが可能となる。   In this case, since the transistor characteristics are acquired in the same chip area CA, the influence of the dependence of the process on the wafer surface (for example, film thickness distribution) and the dependence of the photolithography shot (for example, gate length dependence) Etc.) is considered to be minimal. On the other hand, the analysis of the variation due to the influence of the process can be performed by examining the in-plane distribution of the threshold and the in-shot distribution and examining the strength of the correlation with the process parameter.

問題は、1つのチップ領域CA内で変動している特性であり、この原因を調べるために、例えば、図5(b)に示すように、しきい値電圧0.3Vを示すトランジスタ、しきい値電圧0.5Vを示すトランジスタ、および平均値0.4Vを示すトランジスタについて物理解析を行う。   The problem is a characteristic that fluctuates in one chip area CA. In order to investigate the cause, for example, as shown in FIG. Physical analysis is performed on a transistor having a value voltage of 0.5V and a transistor having an average value of 0.4V.

図6(a)は、図3の製造プロセスによって形成された1つのトランジスタの構造を示す斜視図であり、図6(b)は、ゲート電極を分離した分解斜視図である。トランジスタの電気的特性との相関を調べるために、解析を行う物理パラメータは、例えば、トランジスタ素子にかかる応力ST、ゲート電極105の長さGLおよび幅GW、ゲート電極105の形状およびラインエッジラフネスGR、ゲート酸化膜101の厚さGT、PN接合130の状態、チャネル不純物の離散分布131などである。   FIG. 6A is a perspective view showing the structure of one transistor formed by the manufacturing process of FIG. 3, and FIG. 6B is an exploded perspective view with the gate electrode separated. In order to investigate the correlation with the electrical characteristics of the transistor, the physical parameters to be analyzed are, for example, the stress ST applied to the transistor element, the length GL and width GW of the gate electrode 105, the shape of the gate electrode 105, and the line edge roughness GR. The thickness GT of the gate oxide film 101, the state of the PN junction 130, the discrete distribution 131 of channel impurities, and the like.

図6に示した物理パラメータの値を調べるために、図7〜図13に示すような物理パラメータの一貫解析手法を用いた解析を行う。図7に示すように、評価用ウエハ100のチップ領域CA内に配置された評価素子群TEGの中から、素子の電気特性を計測した領域MA内に位置する評価素子TEを抽出する。   In order to examine the values of the physical parameters shown in FIG. 6, an analysis using a physical parameter consistent analysis method as shown in FIGS. 7 to 13 is performed. As shown in FIG. 7, the evaluation element TE located in the area MA where the electrical characteristics of the element are measured is extracted from the evaluation element group TEG arranged in the chip area CA of the evaluation wafer 100.

その後、パッシベーション膜や配線層を機械研磨とケミカルエッチングによって除去し、図8に示すように、第1の配線層を除去した状態にする。この状態で、集光したレーザ光20を照射し、顕微ラマン分光法や共焦点ラマン分光法を用いて、応力STの測定を実施する。   Thereafter, the passivation film and the wiring layer are removed by mechanical polishing and chemical etching, so that the first wiring layer is removed as shown in FIG. In this state, the focused laser beam 20 is irradiated, and the stress ST is measured using microscopic Raman spectroscopy or confocal Raman spectroscopy.

次に、層間絶縁膜をケミカルエッチングによって除去し、図9に示すようにゲート側壁絶縁膜106が露出した状態にする。ゲート側壁絶縁膜106上にはシリコン窒化膜のライナー層が存在するので、フッ酸系のエッチング液を用いて層間絶縁膜のみを除去し、その後ライナー層のシリコン窒化膜を除去することで、ゲート側壁絶縁膜106の露出が可能である。この状態で、オフライン走査電子顕微鏡を用いて、ゲート側壁絶縁膜106の寸法を評価する。   Next, the interlayer insulating film is removed by chemical etching so that the gate sidewall insulating film 106 is exposed as shown in FIG. Since there is a silicon nitride liner layer on the gate sidewall insulating film 106, only the interlayer insulating film is removed using a hydrofluoric acid-based etchant, and then the silicon nitride film in the liner layer is removed to obtain a gate. The sidewall insulating film 106 can be exposed. In this state, the dimension of the gate sidewall insulating film 106 is evaluated using an offline scanning electron microscope.

次に、図10に示すように、ケミカルエッチングを用いてゲート側壁絶縁膜106を除去する。一般に、ゲート側壁絶縁膜106は、シリコン酸化膜、あるいはシリコン酸化膜とシリコン窒化膜の積層からなるため、フッ酸系、およびリン酸系のエッチング液を用いて除去可能である。シリサイドもフッ酸系のエッチング液で除去されるため、ゲート側壁絶縁膜106の除去工程で消失する。この状態で、走査電気顕微鏡を用いて、ゲート電極105の長さGLおよび幅GW、ラインエッジラフネスGRを評価し、さらに走査電気顕微鏡観察で得られた像(ホワイトバンド)から、ゲート電極105の形状の評価を行う。   Next, as shown in FIG. 10, the gate sidewall insulating film 106 is removed by chemical etching. In general, since the gate sidewall insulating film 106 is formed of a silicon oxide film or a stacked layer of a silicon oxide film and a silicon nitride film, it can be removed using a hydrofluoric acid-based and phosphoric acid-based etching solution. Silicide is also removed by the hydrofluoric acid-based etching solution, and thus disappears in the step of removing the gate sidewall insulating film 106. In this state, the length GL and the width GW and the line edge roughness GR of the gate electrode 105 are evaluated using a scanning electric microscope, and from the image (white band) obtained by scanning electric microscope observation, Evaluate the shape.

次に、ヒドラジン水溶液、あるいは水酸化カリウム水溶液、水酸化ナトリウム水溶液中でゲート電極105を除去する。これらエッチング液は、シリコンとシリコン酸化膜のエッチング比が非常に大きいので、シリコンのみエッチングされシリコン酸化膜はまったくエッチングされない特徴を持つ。図11に示す状態で、プローブ顕微鏡を用いて、ゲート酸化膜101の容量分析を行い、その膜厚GTを同定する。   Next, the gate electrode 105 is removed in a hydrazine aqueous solution, a potassium hydroxide aqueous solution, or a sodium hydroxide aqueous solution. Since these etching solutions have a very large etching ratio between silicon and silicon oxide film, only the silicon is etched and the silicon oxide film is not etched at all. In the state shown in FIG. 11, the capacitance analysis of the gate oxide film 101 is performed using a probe microscope to identify the film thickness GT.

次に、図12に示すように、ケミカルエッチングを用いてゲート酸化膜101を除去し、プローブ顕微鏡を用いて、イクステンション/ハローで形成されたPN接合130の状態を評価する。   Next, as shown in FIG. 12, the gate oxide film 101 is removed using chemical etching, and the state of the PN junction 130 formed by extension / halo is evaluated using a probe microscope.

最後に、図13に示すように、収束イオンビーム140を照射して、トランジスタのチャネル領域139のみを露出させ、アトムプローブを用いてチャネル領域の離散不純物分布131を評価する。   Finally, as shown in FIG. 13, the focused ion beam 140 is irradiated to expose only the channel region 139 of the transistor, and the discrete impurity distribution 131 in the channel region is evaluated using an atom probe.

このように解析して得られた物理パラメータと、計測した電気的特性(例えば、トランジスタのしきい値電圧)のばらつきとの相関を計算し、半導体装置の製造ラインに固有の物理パラメータのばらつきが、電気的特性のばらつきに与える影響の感度を示す感度テーブルを作成する。   By calculating the correlation between the physical parameters obtained by the analysis in this way and the variations in the measured electrical characteristics (for example, the threshold voltage of the transistor), the variations in the physical parameters unique to the semiconductor device production line are calculated. Then, a sensitivity table indicating the sensitivity of the influence on the variation of the electrical characteristics is created.

評価素子群TEGに属するn個のトランジスタのしきい値電圧のばらつきσVthと物理パラメータaの相関は、以下の式で示すことができる。 The correlation between the threshold voltage variation σVth of the n transistors belonging to the evaluation element group TEG and the physical parameter a i can be expressed by the following equation.

この式で、左辺は特性ばらつき、右辺第一項は物理パラメータばらつき、右辺第二項が感度パラメータとなる。この感度パラメータは、製造ラインの物理パラメータばらつきが電気特性ばらつきに与える影響の感度を示している。そこで、感度の高い物理パラメータに関し、プロセス的対策などを行うことによって、製造ラインで作成した素子のばらつきを低減することが可能となる。本対策を実施することにより、異物などの対策を実施して歩留りを向上した上、配分などで落ちている歩留りを向上することが可能となる。   In this equation, the left side is characteristic variation, the right side first term is physical parameter variation, and the right side second term is sensitivity parameter. This sensitivity parameter indicates the sensitivity of the influence of variations in physical parameters on the production line on variations in electrical characteristics. In view of this, it is possible to reduce variations in the elements created on the production line by taking a process measure for a highly sensitive physical parameter. By implementing this measure, it is possible to improve the yield by taking measures against foreign matters and the like, and to improve the yield that has fallen due to distribution.

実施の形態2.
本実施形態においても、図1と同様に、ステップS0〜S4の手順を実行する。
Embodiment 2. FIG.
Also in the present embodiment, steps S0 to S4 are performed in the same manner as in FIG.

図14(a)は、評価用ウエハ100の他の例を示す部分平面図であり、図14(b)は、図14(a)に示す1つのチップ領域CAに配置される評価回路を示す回路図である。評価用ウエハ100には、複数のチップ領域CAが設けられ、ステップS1のTEGマスクセットを用いて、少なくとも1つのチップ領域CA内、好ましくは全てのチップ領域CA内に、複数の評価素子TEを含む評価素子群TEGが形成される。   14A is a partial plan view showing another example of the evaluation wafer 100, and FIG. 14B shows an evaluation circuit arranged in one chip area CA shown in FIG. 14A. It is a circuit diagram. The evaluation wafer 100 is provided with a plurality of chip areas CA, and a plurality of evaluation elements TE are arranged in at least one chip area CA, preferably in all the chip areas CA, using the TEG mask set in step S1. An evaluation element group TEG is formed.

図14(b)に示すように、1つのチップ領域CA内に複数の評価素子TEがマトリクス状に配置され、複数の評価素子TEのうちの1つを選択するための行デコーダ回路DYおよび列デコーダ回路DXが配置される。   As shown in FIG. 14B, a plurality of evaluation elements TE are arranged in a matrix in one chip area CA, and a row decoder circuit DY and a column for selecting one of the plurality of evaluation elements TE are arranged. A decoder circuit DX is arranged.

本実施形態では、評価素子TEとして、抵抗素子(例えば、ウエル抵抗、拡散層抵抗、ビア抵抗、ポリシリコン抵抗、シリサイド抵抗、配線抵抗など)を用いている。この場合、ステップS3で計測する電気的特性は、抵抗値である。   In the present embodiment, a resistance element (for example, well resistance, diffusion layer resistance, via resistance, polysilicon resistance, silicide resistance, wiring resistance, etc.) is used as the evaluation element TE. In this case, the electrical characteristic measured in step S3 is a resistance value.

そこで、図5と同様に、全ての評価素子TEの抵抗値を計測して、抵抗値ばらつきの度数分布を計数し、累積度数分布グラフに変換する。そして、抵抗値ばらつきの最大値、最小値、累積度数分布50%の平均値などを算出する。   Therefore, as in FIG. 5, the resistance values of all the evaluation elements TE are measured, the frequency distribution of the resistance value variation is counted, and converted into a cumulative frequency distribution graph. Then, the maximum value and the minimum value of the resistance value variation, the average value of the cumulative frequency distribution 50%, and the like are calculated.

次に、ステップS4において抵抗値ばらつきの大きな素子について物理解析を行う。対象となる評価素子群TEGについて、寸法などの外観を観察したり測長を実施する。拡散抵抗などイオン注入で抵抗領域を定義しているものは、測長等は行わない。層間絶縁膜の除去後、アトムプローブなどを用いて不純物の量や分布を直接測定する。   Next, in step S4, physical analysis is performed on an element having a large variation in resistance value. With respect to the target evaluation element group TEG, the appearance such as dimensions is observed or length measurement is performed. Measurement of the resistance region is not performed for a diffusion resistor that defines a resistance region by ion implantation. After removing the interlayer insulating film, the amount and distribution of impurities are directly measured using an atom probe or the like.

図15は、抵抗素子の物理解析の様子を示す斜視図である。シリコン基板210の上にはSTI絶縁膜211が形成され、その上に層間絶縁膜212,213が形成されている。層間絶縁膜213の上面には、評価素子TEとして形成された配線214が配置され、その両端にビア215がそれぞれ接続されている。   FIG. 15 is a perspective view showing a state of physical analysis of the resistance element. An STI insulating film 211 is formed on the silicon substrate 210, and interlayer insulating films 212 and 213 are formed thereon. A wiring 214 formed as the evaluation element TE is disposed on the upper surface of the interlayer insulating film 213, and vias 215 are connected to both ends thereof.

物理解析を行う場合、層間絶縁膜の除去後、配線214の寸法や形状を確認する。その後、平面TEM分析などの評価技術を用いてグレインの観察などを行う。得られた物理パラメータと、計測した電気的特性(例えば、抵抗素子の抵抗値)のばらつきとの相関を計算し、実施の形態1と同様に感度テーブルを作成する。その結果、もっとも感度の高い物理パラメータに着目し、そのばらつきが減少するように、製造ラインの対策を行うことが可能となる。   In the case of performing physical analysis, the size and shape of the wiring 214 are confirmed after removing the interlayer insulating film. Thereafter, the grain is observed using an evaluation technique such as planar TEM analysis. The correlation between the obtained physical parameter and the variation in the measured electrical characteristic (for example, the resistance value of the resistance element) is calculated, and a sensitivity table is created as in the first embodiment. As a result, focusing on the most sensitive physical parameter, it is possible to take measures on the production line so that the variation is reduced.

実施の形態3.
本実施形態においても、図1と同様に、ステップS0〜S4の手順を実行する。
Embodiment 3 FIG.
Also in the present embodiment, steps S0 to S4 are performed in the same manner as in FIG.

図16(a)は、評価用ウエハ100のさらに他の例を示す部分平面図であり、図16(b)は、図16(a)に示す1つのチップ領域CAに配置される評価回路を示す回路図である。評価用ウエハ100には、複数のチップ領域CAが設けられ、ステップS1のTEGマスクセットを用いて、少なくとも1つのチップ領域CA内、好ましくは全てのチップ領域CA内に、複数の評価素子TEを含む評価素子群TEGが形成される。   FIG. 16A is a partial plan view showing still another example of the evaluation wafer 100, and FIG. 16B shows an evaluation circuit arranged in one chip area CA shown in FIG. FIG. The evaluation wafer 100 is provided with a plurality of chip areas CA, and a plurality of evaluation elements TE are arranged in at least one chip area CA, preferably in all the chip areas CA, using the TEG mask set in step S1. An evaluation element group TEG is formed.

図16(b)に示すように、1つのチップ領域CA内に複数の評価素子TEがマトリクス状に配置され、複数の評価素子TEのうちの1つを選択するための行デコーダ回路DYおよび列デコーダ回路DXが配置される。   As shown in FIG. 16B, a plurality of evaluation elements TE are arranged in a matrix in one chip area CA, and a row decoder circuit DY and a column for selecting one of the plurality of evaluation elements TE are arranged. A decoder circuit DX is arranged.

本実施形態では、評価素子TEとして、キャパシタ素子(例えば、ゲート容量、拡散総容量、キャパシタ容量など)を用いている。この場合、ステップS3で計測する電気的特性は、静電容量値である。   In the present embodiment, a capacitor element (for example, a gate capacity, a total diffusion capacity, a capacitor capacity, etc.) is used as the evaluation element TE. In this case, the electrical characteristic measured in step S3 is a capacitance value.

そこで、図5と同様に、全ての評価素子TEの静電容量値を計測して、静電容量値ばらつきの度数分布を計数し、累積度数分布グラフに変換する。そして、静電容量値ばらつきの最大値、最小値、累積度数分布50%の平均値などを算出する。   Therefore, as in FIG. 5, the capacitance values of all the evaluation elements TE are measured, the frequency distribution of the capacitance value variation is counted, and converted into a cumulative frequency distribution graph. Then, the maximum value, minimum value, and average value of the cumulative frequency distribution 50% are calculated.

次に、ステップS4において静電容量値ばらつきの大きな素子について物理解析を行う。対象となる評価素子群TEGについて、寸法などの外観を観察したり測長を実施する。例えば、プローブ顕微鏡を用いて、上部電極除去後の容量膜の膜厚分布を直接測定する。   Next, in step S4, a physical analysis is performed on an element having a large variation in capacitance value. With respect to the target evaluation element group TEG, the appearance such as dimensions is observed or length measurement is performed. For example, the thickness distribution of the capacitive film after the upper electrode is removed is directly measured using a probe microscope.

得られた物理パラメータと、計測した電気的特性(例えば、キャパシタ素子の静電容量値)のばらつきとの相関を計算し、実施の形態1と同様に感度テーブルを作成する。その結果、もっとも感度の高い物理パラメータに着目し、そのばらつきが減少するように、製造ラインの対策を行うことが可能となる。   The correlation between the obtained physical parameter and the variation of the measured electrical characteristic (for example, the capacitance value of the capacitor element) is calculated, and a sensitivity table is created as in the first embodiment. As a result, focusing on the most sensitive physical parameter, it is possible to take measures on the production line so that the variation is reduced.

実施の形態4.
本実施形態は、製品用ウエハの一部に評価素子を組み込んで、品質ばらつきを定常的に監視し、異常が発生した時にその素子の物理解析を実施することを目的とする。
Embodiment 4 FIG.
The object of the present embodiment is to incorporate an evaluation element into a part of a product wafer, constantly monitor quality variations, and perform physical analysis of the element when an abnormality occurs.

本実施形態においても、図1と同様に、ステップS0〜S4の手順を実行するが、ステップS1において、評価専用のTEGマスクセットを準備する代わりに、1つの製品チップおよび該製品チップのダイシングライン内に2次元配列した複数の評価素子を形成するための製品用マスクセットを準備する。   Also in this embodiment, the procedure of steps S0 to S4 is executed as in FIG. 1, but in step S1, instead of preparing a TEG mask set dedicated for evaluation, one product chip and a dicing line for the product chip A product mask set for forming a plurality of evaluation elements two-dimensionally arranged therein is prepared.

ステップS2では、製品用の製造ラインにおいて、この製品用マスクセットを用いてウエハのダイシングライン内に複数の評価素子を形成し、製品用ウエハを製造する。   In step S2, a plurality of evaluation elements are formed in the wafer dicing line using the product mask set in the product manufacturing line to manufacture a product wafer.

ステップS3では、製品用ウエハに形成された複数の評価素子について電気的特性を計測する。ステップS4では、製品用ウエハに形成された複数の評価素子について物理パラメータを解析する。   In step S3, electrical characteristics are measured for a plurality of evaluation elements formed on the product wafer. In step S4, physical parameters are analyzed for a plurality of evaluation elements formed on the product wafer.

図17は、製品用ウエハ400の一例を示す平面図である。製品用ウエハ400には、複数の製品チップ領域CAが設けられ、隣接する製品チップ領域CAの境界には、XY方向に沿ったダイシングラインDLが確保される。   FIG. 17 is a plan view showing an example of the product wafer 400. The product wafer 400 is provided with a plurality of product chip areas CA, and a dicing line DL along the XY direction is secured at the boundary between adjacent product chip areas CA.

本実施形態では、このダイシングラインDLの一部に、複数の評価素子TEを含む評価素子群TEGを組み込んでいる。評価素子群TEGは、図2(b)と同様に、ダイシングラインDLの範囲内で複数の評価素子TEがマトリクス状に配置され、複数の評価素子TEのうちの1つを選択するための行デコーダ回路DYおよび列デコーダ回路DXが配置される。   In the present embodiment, an evaluation element group TEG including a plurality of evaluation elements TE is incorporated in a part of the dicing line DL. In the evaluation element group TEG, as in FIG. 2B, a plurality of evaluation elements TE are arranged in a matrix within the range of the dicing line DL, and a row for selecting one of the plurality of evaluation elements TE. Decoder circuit DY and column decoder circuit DX are arranged.

評価素子TEは、トランジスタ素子、キャパシタ素子、抵抗素子および論理回路(例えば、奇数段のインバータをリング状に接続したリングオシレータなど)からなるグループから選択される。評価素子群TEGの周囲には、ダイシングラインDLの範囲内で、外部と電気信号を送受するための複数のパッドPDが配置される。   The evaluation element TE is selected from the group consisting of a transistor element, a capacitor element, a resistance element, and a logic circuit (for example, a ring oscillator in which an odd number of inverters are connected in a ring shape). Around the evaluation element group TEG, a plurality of pads PD for transmitting / receiving electrical signals to / from the outside are disposed within the range of the dicing line DL.

こうして得られた製品用ウエハ400は、ダイシングラインDLに配置された評価素子TEの電気的特性を計測することによって、製品チップの量産と併行して、品質ばらつきを定常的に監視し、ばらつきトレンドデータを取得できる。なお、評価素子群TEGはダイシングラインDLに配置しているため、チップ分割の際に自動的に切除されてしまい、製品チップにはその痕跡が残らない。   The product wafer 400 thus obtained is used to measure the electrical characteristics of the evaluation element TE arranged in the dicing line DL, so that the quality variation is constantly monitored in parallel with the mass production of the product chip. Data can be acquired. Since the evaluation element group TEG is disposed on the dicing line DL, the evaluation element group TEG is automatically cut off when the chip is divided, and no trace remains on the product chip.

製品チップの製造時に特性異常が発生した場合は、評価素子群TEGの電気的特性の計測と一貫物理分析を関連付けて実施することにより、より早く不良の原因解析を実施することが可能となる。   When a characteristic abnormality occurs during the manufacture of a product chip, the cause analysis of the defect can be performed earlier by performing the measurement of the electrical characteristics of the evaluation element group TEG and the integrated physical analysis in association with each other.

さらに、通常の特性モニタ用TEGよりもウエハ面内でのTEGを数多く形成することにより、ウエハ面内ばらつきなどのモニタの精度も向上させることが可能である。   Furthermore, by forming a larger number of TEGs in the wafer surface than in the normal characteristic monitoring TEGs, it is possible to improve the accuracy of monitoring such as variations in the wafer surface.

本発明は、局所領域のばらつきを精度良く監視でき、製品不良発生の原因解析を効率的に実施することができる点で、産業上極めて有用である。   INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention is extremely useful industrially in that it can accurately monitor variations in local regions and can efficiently perform cause analysis of product defect occurrence.

本発明に係る半導体装置の評価方法の一例を示す全体フロー図である。It is a whole flowchart which shows an example of the evaluation method of the semiconductor device which concerns on this invention. 図2(a)は、評価用ウエハ100の一例を示す部分平面図であり、図2(b)は、図2(a)に示す1つのチップ領域CAに配置される評価回路を示す回路図である。FIG. 2A is a partial plan view showing an example of the evaluation wafer 100, and FIG. 2B is a circuit diagram showing an evaluation circuit arranged in one chip area CA shown in FIG. It is. ステップS2の製造ラインにおける典型的なCMOSの製造プロセスを示す断面図である。It is sectional drawing which shows the manufacturing process of the typical CMOS in the manufacturing line of step S2. ステップS3で使用する測定システムを示す構成図である。It is a block diagram which shows the measurement system used by step S3. 図5(a)は、典型的なドレイン電流−ゲート電圧特性を示すグラフであり、図5(b)は、しきい値電圧ばらつきの累積度数分布の一例を示すグラフである。FIG. 5A is a graph showing typical drain current-gate voltage characteristics, and FIG. 5B is a graph showing an example of a cumulative frequency distribution of threshold voltage variations. 図6(a)は、図3の製造プロセスによって形成された1つのトランジスタの構造を示す斜視図であり、図6(b)は、ゲート電極を分離した分解斜視図である。FIG. 6A is a perspective view showing the structure of one transistor formed by the manufacturing process of FIG. 3, and FIG. 6B is an exploded perspective view with the gate electrode separated. 評価用ウエハ100の評価素子TEを抽出する様子を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows a mode that the evaluation element TE of the wafer for evaluation 100 is extracted. 応力測定の様子を示す部分斜視図である。It is a fragmentary perspective view which shows the mode of stress measurement. ゲート側壁絶縁膜106の評価の様子を示す部分斜視図である。It is a fragmentary perspective view which shows the mode of evaluation of the gate side wall insulating film. ゲート電極105の評価の様子を示す部分斜視図である。It is a fragmentary perspective view which shows the mode of evaluation of the gate electrode. ゲート酸化膜101の評価の様子を示す部分斜視図である。4 is a partial perspective view showing a state of evaluation of a gate oxide film 101. FIG. PN接合130の状態の評価の様子を示す部分斜視図である。It is a fragmentary perspective view which shows the mode of evaluation of the state of PN junction. チャネル領域の離散不純物分布131の評価の様子を示す部分斜視図である。It is a fragmentary perspective view which shows the mode of evaluation of the discrete impurity distribution 131 of a channel area | region. 図14(a)は、評価用ウエハ100の他の例を示す部分平面図であり、図14(b)は、図14(a)に示す1つのチップ領域CAに配置される評価回路を示す回路図である。14A is a partial plan view showing another example of the evaluation wafer 100, and FIG. 14B shows an evaluation circuit arranged in one chip area CA shown in FIG. 14A. It is a circuit diagram. 抵抗素子の物理解析の様子を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the mode of the physical analysis of a resistance element. 図16(a)は、評価用ウエハ100のさらに他の例を示す部分平面図であり、図16(b)は、図16(a)に示す1つのチップ領域CAに配置される評価回路を示す回路図である。FIG. 16A is a partial plan view showing still another example of the evaluation wafer 100, and FIG. 16B shows an evaluation circuit arranged in one chip area CA shown in FIG. FIG. 製品用ウエハ400の一例を示す平面図である。3 is a plan view showing an example of a product wafer 400. FIG.

符号の説明Explanation of symbols

10 ウエハテスタ、 11 計測器、 100 評価用ウエハ、
101 ゲート酸化膜、 105 ゲート電極、 106 ゲート側壁絶縁膜、
130 PN接合、 131 チャネル領域の離散不純物分布、
400 製品用ウエハ、
CA チップ領域、 DX 列デコーダ回路、 DY 行デコーダ回路、
TE 評価素子、 TEG 評価素子群、 PD パッド、
DL ダイシングライン。
10 wafer tester, 11 measuring instrument, 100 wafer for evaluation,
101 gate oxide film, 105 gate electrode, 106 gate sidewall insulating film,
130 PN junction, 131 discrete impurity distribution in channel region,
400 product wafers,
CA chip area, DX column decoder circuit, DY row decoder circuit,
TE evaluation element, TEG evaluation element group, PD pad,
DL dicing line.

Claims (9)

1つのチップ領域内に2次元配列した複数の評価素子を形成するための評価用マスクを準備するステップと、
半導体装置の製造ラインにおいて、該評価用マスクを用いてウエハの少なくとも1つのチップ領域内に複数の評価素子を形成し、評価用ウエハを形成するステップと、
評価用ウエハに形成された複数の評価素子について電気的特性を計測するステップと、
評価用ウエハに形成された複数の評価素子について物理パラメータを解析するステップとを含むことを特徴とする半導体装置の評価方法。
Preparing an evaluation mask for forming a plurality of evaluation elements arranged two-dimensionally in one chip region;
Forming a plurality of evaluation elements in at least one chip region of the wafer using the evaluation mask in a semiconductor device production line; and forming an evaluation wafer;
Measuring electrical characteristics of a plurality of evaluation elements formed on the evaluation wafer;
Analyzing the physical parameters of a plurality of evaluation elements formed on the evaluation wafer.
複数の評価素子は、トランジスタ素子、キャパシタ素子、抵抗素子および論理回路からなるグループから選択されたものであることを特徴とする請求項1記載の半導体装置の評価方法。   2. The semiconductor device evaluation method according to claim 1, wherein the plurality of evaluation elements are selected from a group consisting of a transistor element, a capacitor element, a resistance element, and a logic circuit. 複数の評価素子は、トランジスタ素子であり、
計測する電気的特性は、トランジスタ素子のしきい値電圧であることを特徴とする請求項1記載の半導体装置の評価方法。
The plurality of evaluation elements are transistor elements,
2. The method of evaluating a semiconductor device according to claim 1, wherein the electrical characteristic to be measured is a threshold voltage of a transistor element.
複数の評価素子は、トランジスタ素子であり、
解析する物理パラメータは、トランジスタ素子にかかる応力、ゲート長、ゲート幅、ゲート形状、ゲートのラインエッジラフネス、ゲート酸化膜厚、PN接合の状態、およびチャネル不純物の離散分布からなるグループから選択された少なくとも1つであることを特徴とする請求項1記載の半導体装置の評価方法。
The plurality of evaluation elements are transistor elements,
The physical parameters to be analyzed were selected from the group consisting of stress on the transistor element, gate length, gate width, gate shape, gate line edge roughness, gate oxide film thickness, PN junction state, and discrete distribution of channel impurities. The semiconductor device evaluation method according to claim 1, wherein the number is at least one.
計測した電気的特性のばらつきと、解析した物理パラメータのばらつきとの相関を計算し、半導体装置の製造ラインに固有の物理パラメータのばらつきが、電気的特性のばらつきに与える影響の感度を示す感度テーブルを作成するステップとをさらに含むことを特徴とする請求項1記載の半導体装置の評価方法。   A sensitivity table that calculates the correlation between the measured variation in electrical characteristics and the variation in analyzed physical parameters, and shows the sensitivity of the effects of variations in physical parameters unique to the semiconductor device production line on the variation in electrical characteristics The method for evaluating a semiconductor device according to claim 1, further comprising: 複数の評価素子は、チップ領域内にマトリクス状に配置され、
該チップ領域には、複数の評価素子のうちの1つを選択するための行デコーダ回路および列デコーダ回路が設けられることを特徴とする請求項1記載の半導体装置の評価方法。
The plurality of evaluation elements are arranged in a matrix in the chip region,
2. The semiconductor device evaluation method according to claim 1, wherein a row decoder circuit and a column decoder circuit for selecting one of a plurality of evaluation elements are provided in the chip region.
1つの製品チップおよび、該製品チップのダイシングライン内に2次元配列した複数の評価素子を形成するための製品用マスクを準備するステップと、
半導体装置の製造ラインにおいて、該製品用マスクを用いてウエハのダイシングライン内に複数の評価素子を形成し、製品用ウエハを製造するステップと、
製品用ウエハに形成された複数の評価素子について電気的特性を計測するステップと、
製品用ウエハに形成された複数の評価素子について物理パラメータを解析するステップとを含むことを特徴とする半導体装置の評価方法。
Preparing a product mask for forming one product chip and a plurality of evaluation elements two-dimensionally arranged in a dicing line of the product chip;
Forming a plurality of evaluation elements in a wafer dicing line using the product mask in a production line of a semiconductor device, and producing a product wafer;
Measuring electrical characteristics of a plurality of evaluation elements formed on a product wafer;
Analyzing a physical parameter for a plurality of evaluation elements formed on a product wafer. A method for evaluating a semiconductor device, comprising:
少なくとも1つのチップ領域内に2次元配列した複数の評価素子が形成されていることを特徴とする半導体ウエハ。   A semiconductor wafer comprising a plurality of evaluation elements arranged two-dimensionally in at least one chip region. 1つの製品チップおよび、該製品チップのダイシングライン内に2次元配列した複数の評価素子が形成されていることを特徴とする半導体ウエハ。   A semiconductor wafer, wherein one product chip and a plurality of evaluation elements arranged two-dimensionally in a dicing line of the product chip are formed.
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