JP2010186775A - Crystal defect detection element for monitor, semiconductor device and method of manufacturing the same - Google Patents

Crystal defect detection element for monitor, semiconductor device and method of manufacturing the same Download PDF

Info

Publication number
JP2010186775A
JP2010186775A JP2009028236A JP2009028236A JP2010186775A JP 2010186775 A JP2010186775 A JP 2010186775A JP 2009028236 A JP2009028236 A JP 2009028236A JP 2009028236 A JP2009028236 A JP 2009028236A JP 2010186775 A JP2010186775 A JP 2010186775A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
crystal defect
transistors
monitoring
electrically connected
defect detecting
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
JP2009028236A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Shoichi Euchi
祥一 繪内
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Seiko Epson Corp
Original Assignee
Seiko Epson Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Seiko Epson Corp filed Critical Seiko Epson Corp
Priority to JP2009028236A priority Critical patent/JP2010186775A/en
Publication of JP2010186775A publication Critical patent/JP2010186775A/en
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Testing Or Measuring Of Semiconductors Or The Like (AREA)
  • Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
  • Design And Manufacture Of Integrated Circuits (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a crystal defect detection element for a monitor capable of detecting the crystal defect of a silicon substrate generated by the influence of a process with high sensitivity, a semiconductor device and a method of manufacturing it. <P>SOLUTION: The crystal defect detection element for the monitor includes an element isolation film 11 formed on the silicon substrate and a plurality of transistors formed in an element region 10c on the inner side of the element isolation film 11. The gate electrodes 12 of the plurality of transistors respectively are electrically connected to each other, the diffusion layers 10a of the source regions of the plurality of transistors respectively are electrically connected to each other, and the diffusion layers 10b of the drain regions of the plurality of transistors respectively are electrically connected to each other. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、モニター用結晶欠陥検出素子、半導体装置及びその製造方法等に関し、特にプロセスの影響によって発生するシリコン基板の結晶欠陥を高感度に検出できるモニター用結晶欠陥検出素子、半導体装置及びその製造方法に関する。   The present invention relates to a crystal defect detecting element for monitoring, a semiconductor device, a manufacturing method thereof, and the like, and in particular, a crystal defect detecting element for monitoring, a semiconductor device, and a manufacturing thereof that can detect a crystal defect of a silicon substrate caused by the influence of a process with high sensitivity. Regarding the method.

半導体ウエハとして、例えばシリコン基板、SOI(Silicon on Insulator)基板等があげられる。これらの半導体ウエハ上には、半導体デバイスが形成される。そして、半導体デバイスには、微細化、高集積化、高速化や高歩留まり化が必要とされている。また、半導体デバイスの性能や歩留まりは半導体ウエハの品質に大きく影響されやすい。この半導体ウエハにおける品質は、半導体ウエハを熱酸化して形成させた酸化膜の品質が、酸化膜形成条件の良否や半導体ウエハ表面部の結晶品質等を反映している。   Examples of the semiconductor wafer include a silicon substrate and an SOI (Silicon on Insulator) substrate. Semiconductor devices are formed on these semiconductor wafers. Further, miniaturization, high integration, high speed and high yield are required for semiconductor devices. Also, the performance and yield of semiconductor devices are greatly affected by the quality of the semiconductor wafer. In the quality of the semiconductor wafer, the quality of the oxide film formed by thermally oxidizing the semiconductor wafer reflects the quality of the oxide film formation conditions, the crystal quality of the surface portion of the semiconductor wafer, and the like.

半導体装置の製造工程では、熱工程における拡散領域と素子分離絶縁膜との熱膨張係数の差異に起因する応力歪みにより、シリコン基板中に結晶欠陥が発生する。発生した結晶欠陥により、シリコン基板に形成された半導体素子の特性が劣化し、半導体素子の接合リーク電流が大きくなるといった問題がある。その為、結晶欠陥の発生を抑制するために、シリコン基板中の結晶欠陥を評価することが重要な課題となっている。   In the manufacturing process of a semiconductor device, crystal defects are generated in the silicon substrate due to stress strain caused by the difference in thermal expansion coefficient between the diffusion region and the element isolation insulating film in the thermal process. Due to the generated crystal defects, there is a problem that the characteristics of the semiconductor element formed on the silicon substrate deteriorates and the junction leakage current of the semiconductor element increases. Therefore, in order to suppress the generation of crystal defects, it is an important issue to evaluate the crystal defects in the silicon substrate.

図6は、単体トランジスタのオフリーク測定するためのTEG(Test Element Group)構造を示す平面図である。
図6に示すように、シリコン基板に例えばSTI(Shallow Trench Isolation)法にて素子分離膜11を形成する。次いで、シリコン基板上にゲート長Lが0.14μm程のゲート電極12、ソース・ドレイン領域の拡散層10a、10b及びサブコンタクト14を形成している。
FIG. 6 is a plan view showing a TEG (Test Element Group) structure for measuring off-leakage of a single transistor.
As shown in FIG. 6, an element isolation film 11 is formed on a silicon substrate by, for example, an STI (Shallow Trench Isolation) method. Next, the gate electrode 12 having the gate length L of about 0.14 μm, the diffusion layers 10a and 10b in the source / drain regions, and the sub-contact 14 are formed on the silicon substrate.

結晶欠陥を評価する手法としては、一般的に、図6に示すようなシリコン基板に形成された拡散領域の評価パターンに端子を設け、評価パターンにより構成される半導体素子の接合リーク電流を検出する手法がある。   As a technique for evaluating crystal defects, generally, a terminal is provided in an evaluation pattern of a diffusion region formed on a silicon substrate as shown in FIG. 6, and a junction leakage current of a semiconductor element constituted by the evaluation pattern is detected. There is a technique.

しかし、STIストレスなどのプロセスの影響によって発生するシリコン基板のランダムな結晶欠陥を、図6に示す狭面積の単体トランジスタのオフリーク電流を通常の分解能のプローバーで検出することによって検出しようとすると、単体トランジスタのオフリーク電流値が極めて小さいため、プローバーの検出可能な電流値のほうが大きくなってしまい、検出出来ない。その為、製品においてhot spot解析やIQ値により確認していた(例えば特許文献1参照)。   However, if a random crystal defect of a silicon substrate caused by the influence of a process such as STI stress is detected by detecting an off-leakage current of a single transistor having a small area shown in FIG. Since the off-leakage current value of the transistor is extremely small, the current value that can be detected by the prober becomes larger and cannot be detected. For this reason, the product has been confirmed by hot spot analysis or IQ value (see, for example, Patent Document 1).

特開2004−311700公報JP 2004-311700 A

上述したように単体トランジスタのオフリーク電流を検出する方法では、結晶欠陥を感度良く検出することができない。また、上述したhot spot解析によるシリコン基板の結晶欠陥の検出は、解析時間と高度な技術を要するという問題がある。また、上述した半導体製品のIQ値測定では、製品確認のため、金属膜を複数積層する必要があり、サンプルの作製に時間がかかるという問題がある。   As described above, the method of detecting the off-leakage current of a single transistor cannot detect crystal defects with high sensitivity. In addition, the detection of crystal defects in the silicon substrate by the hot spot analysis described above has a problem that analysis time and advanced technology are required. In addition, in the above-described IQ value measurement of a semiconductor product, it is necessary to stack a plurality of metal films for product confirmation, and there is a problem that it takes time to manufacture a sample.

また、上述したように、通常の分解能のプローバーでは、単体トランジスタのオフリーク電流より、検出可能な電流値のほうが大きくなってしまう。その為、トランジスタのオフリークが微小な場合、分解能の高いプローバーでなければ、オフリークの測定が出来ない。従って、分解能の高いプローバーを用いた場合、結晶欠陥の検出コストが増加する。   Further, as described above, in a normal resolution prober, the detectable current value is larger than the off-leak current of a single transistor. Therefore, when the off-leakage of the transistor is very small, the off-leakage cannot be measured unless the prober has a high resolution. Therefore, when a prober with high resolution is used, the cost of detecting crystal defects increases.

本発明は上述したことを考慮してなされたものであり、本発明に係る態様は、プロセスの影響によって発生するシリコン基板の結晶欠陥を高感度に検出できるモニター用結晶欠陥検出素子、半導体装置及びその製造方法等である。   The present invention has been made in consideration of the above, and an aspect according to the present invention is a crystal defect detecting element for monitoring, a semiconductor device, and a semiconductor device capable of detecting a crystal defect of a silicon substrate caused by the influence of a process with high sensitivity. The manufacturing method thereof.

上記課題を解決するため、本発明に係るモニター用結晶欠陥検出素子は、シリコン基板に形成された素子分離膜と、
前記素子分離膜の内側の素子領域に形成された複数のトランジスタと、
を有するモニター用結晶欠陥検出素子であって、
前記複数のトランジスタそれぞれのゲート電極が互いに電気的に接続されており、
前記複数のトランジスタそれぞれのソース領域の拡散層が互いに電気的に接続されており、
前記複数のトランジスタそれぞれのドレイン領域の拡散層が互いに電気的に接続されていることを特徴とする。
In order to solve the above problems, a crystal defect detecting element for monitoring according to the present invention includes an element isolation film formed on a silicon substrate,
A plurality of transistors formed in an element region inside the element isolation film;
A crystal defect detecting element for monitoring, comprising:
The gate electrodes of the plurality of transistors are electrically connected to each other;
A diffusion layer of a source region of each of the plurality of transistors is electrically connected to each other;
The diffusion layers in the drain regions of the plurality of transistors are electrically connected to each other.

上記モニター用結晶欠陥検出素子によれば、素子分離膜の内側の素子領域に形成された複数のトランジスタを有している。これにより、単体トランジスタをモニター用結晶欠陥検出素子とした場合に比べて、シリコン基板の結晶欠陥を高感度に検出することができる。   The monitoring crystal defect detecting element has a plurality of transistors formed in the element region inside the element isolation film. Thereby, the crystal defect of the silicon substrate can be detected with higher sensitivity than in the case where the single transistor is a crystal defect detection element for monitoring.

また、本発明に係るモニター用結晶欠陥検出素子において、前記複数のトランジスタは100個以上のトランジスタであり、前記素子分離膜はSTIであることが好ましい。   In the monitoring crystal defect detecting element according to the present invention, the plurality of transistors are preferably 100 or more transistors, and the element isolation film is preferably STI.

また、本発明に係るモニター用結晶欠陥検出素子において、前記複数のトランジスタは、前記ソース領域の拡散層と前記ドレイン領域の拡散層が交互に隣接して配置され、前記ソース領域の拡散層と前記ドレイン領域の拡散層との相互間上に前記ゲート電極が配置されたものであることが好ましい。   In the monitoring crystal defect detection element according to the present invention, the plurality of transistors may be configured such that the diffusion layers in the source region and the diffusion layers in the drain region are alternately adjacent to each other, The gate electrode is preferably disposed between the drain region and the diffusion layer.

また、本発明に係るモニター用結晶欠陥検出素子において、前記複数のトランジスタがマトリックス状に配置されていることが好ましい。   In the crystal defect detecting element for monitoring according to the present invention, it is preferable that the plurality of transistors are arranged in a matrix.

また、本発明に係る半導体装置において、記載のモニター用結晶欠陥検出素子が半導体ウエハのスクライブラインに配置されていることも可能である。   Further, in the semiconductor device according to the present invention, the described crystal defect detecting element for monitoring can be arranged on a scribe line of a semiconductor wafer.

また、本発明に係る半導体装置において、記載のモニター用結晶欠陥検出素子を半導体ウエハのスクライブラインに配置し、オフリーク測定を行うことも可能である。   Further, in the semiconductor device according to the present invention, it is also possible to perform off-leak measurement by arranging the described crystal defect detecting element for monitoring on a scribe line of a semiconductor wafer.

本発明の実施形態に係るTEG構造の拡大図。The enlarged view of the TEG structure concerning the embodiment of the present invention. 本発明の実施形態に係るTEG構造。The TEG structure which concerns on embodiment of this invention. 図2に示すA−A'部の断面図。Sectional drawing of the AA 'part shown in FIG. オフリーク測定結果を示すグラフ。The graph which shows an off-leak measurement result. オフリーク測定結果を示すグラフ。The graph which shows an off-leak measurement result. 従来の単体トランジスタのオフリーク測定用TEG構造。Conventional TEG structure for measuring off-leakage of a single transistor.

以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。
図1及び図2は、本発明の実施形態に係るトランジスタのオフリーク測定するためのTEG構造(モニター用結晶欠陥検出素子)を説明する為の平面図であり、図1は、図2に示すTEG構造の一部を拡大した図である。また、図3は、図2に示すA−A'部の断面図であり、TEGの製造方法を説明する為の断面図である。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
1 and 2 are plan views for explaining a TEG structure (a crystal defect detecting element for monitoring) for measuring off-leakage of a transistor according to an embodiment of the present invention. FIG. 1 is a diagram showing the TEG shown in FIG. It is the figure which expanded a part of structure. FIG. 3 is a cross-sectional view taken along line AA ′ shown in FIG. 2 and is a cross-sectional view for explaining a method for manufacturing the TEG.

図1及び図2に示すTEG構造は、ソース領域の拡散層10a及びドレイン領域の拡散層10b、ゲート電極12及びサブコンタクト領域14を有し、トランジスタを並列に複数個(100個以上が好ましい)配置し接続している。サブコンタクト領域14はシリコン基板に電位を印加するための領域である。   The TEG structure shown in FIGS. 1 and 2 includes a diffusion layer 10a in the source region, a diffusion layer 10b in the drain region, a gate electrode 12, and a subcontact region 14, and a plurality of transistors (100 or more are preferable) in parallel. Arranged and connected. The sub-contact region 14 is a region for applying a potential to the silicon substrate.

図1に示す拡散領域10cは、5個の拡散層10a,10bがゲート電極12を介して隣接している領域であり、この領域には4個のトランジスタが形成されている。また、拡散領域10cは、図2に示すようにマトリックス状に複数配置されている。図1中の横に隣り合う拡散領域10cの間及び縦に隣り合う拡散領域10cの間それぞれにはスペースSが設けられている。   A diffusion region 10c shown in FIG. 1 is a region in which five diffusion layers 10a and 10b are adjacent to each other through a gate electrode 12, and four transistors are formed in this region. A plurality of diffusion regions 10c are arranged in a matrix as shown in FIG. Spaces S are respectively provided between the horizontally adjacent diffusion regions 10c and between the vertically adjacent diffusion regions 10c in FIG.

以下、上記TEG構造を詳細に説明する。
図1に示すように、拡散領域10cには、ソース領域の拡散層10a、ドレイン領域の拡散層10b、ソース領域の拡散層10a、ドレイン領域の拡散層10b及びソース領域の拡散層10aが形成されており、これらの拡散層10a,10bの相互間上にはゲート電極12が配置されている。このような4本のゲート電極12と拡散領域10cを一組とし、この組が図2に示すように縦に4組、横に複数組、繰り返し配置されている。
Hereinafter, the TEG structure will be described in detail.
As shown in FIG. 1, in the diffusion region 10c, a source region diffusion layer 10a, a drain region diffusion layer 10b, a source region diffusion layer 10a, a drain region diffusion layer 10b, and a source region diffusion layer 10a are formed. A gate electrode 12 is disposed between the diffusion layers 10a and 10b. The four gate electrodes 12 and the diffusion region 10c are set as one set, and this set is repeatedly arranged as shown in FIG.

図2及び図1に示すように、全てのソース領域の拡散層10aはプラグ15を介して金属配線13aに電気的に接続されており、この金属配線13aはソース端子(図示せず)に電気的に接続されている。従って、全てのソース領域の拡散層10aは互いに電気的に接続された状態となっている。また、全てのドレイン領域の拡散層10bはプラグ15を介して金属配線13bに電気的に接続されており、この金属配線13bはドレイン端子(図示せず)に電気的に接続されている。従って、全てのドレイン領域の拡散層10bは互いに電気的に接続された状態となっている。また、全てのゲート電極12はプラグ15を介して金属配線13cに電気的に接続されており、この金属配線13cはゲート端子(図示せず)に電気的に接続されている。従って、全てのゲート電極12は互いに電気的に接続された状態となっている。   As shown in FIGS. 2 and 1, the diffusion layers 10a in all the source regions are electrically connected to the metal wiring 13a through the plug 15, and this metal wiring 13a is electrically connected to the source terminal (not shown). Connected. Accordingly, the diffusion layers 10a of all the source regions are in a state of being electrically connected to each other. Further, the diffusion layers 10b in all the drain regions are electrically connected to the metal wiring 13b through the plug 15, and the metal wiring 13b is electrically connected to a drain terminal (not shown). Accordingly, the diffusion layers 10b in all the drain regions are electrically connected to each other. All the gate electrodes 12 are electrically connected to the metal wiring 13c through the plug 15, and the metal wiring 13c is electrically connected to a gate terminal (not shown). Accordingly, all the gate electrodes 12 are electrically connected to each other.

次に、上記TEGの製造方法について説明する。
まず、図3に示すように、シリコン基板1に例えばSTI(Shallow Trench Isolation)法にて素子分離膜11を形成する。次いで、ゲート絶縁膜2となるゲート酸化膜を熱酸化法にて形成する。その後、ゲート絶縁膜2上にCVD(Chemical Vapor Deposition)法にて成膜されたポリシリコン膜をフォトリソグラフィー法及びドライエッチング法を用いて加工することによりゲート電極12を形成する。
Next, a method for manufacturing the TEG will be described.
First, as shown in FIG. 3, an element isolation film 11 is formed on a silicon substrate 1 by, for example, an STI (Shallow Trench Isolation) method. Next, a gate oxide film to be the gate insulating film 2 is formed by a thermal oxidation method. Thereafter, a gate electrode 12 is formed by processing a polysilicon film formed on the gate insulating film 2 by a CVD (Chemical Vapor Deposition) method using a photolithography method and a dry etching method.

次いで、ゲート電極12及び素子分離膜11をマスクとしてシリコン基板1に不純物イオンをイオン注入し、熱処理を施すことにより、ソース領域の拡散層10a及びドレイン領域の拡散層10bを形成する。   Next, impurity ions are ion-implanted into the silicon substrate 1 using the gate electrode 12 and the element isolation film 11 as a mask, and a heat treatment is performed to form a diffusion layer 10a in the source region and a diffusion layer 10b in the drain region.

次いで、ゲート電極12、ソース領域の拡散層10a及びドレイン領域の拡散層10bを含む基板の全面上にCVD法にて層間絶縁膜3を形成する。次いで、層間絶縁膜3内に金属膜(例えばW膜)を埋め込むことによりプラグ15を形成する。その後、プラグ15及び層間絶縁膜3上に金属配線(例えばAl合金配線)13a〜13cを形成する。これにより、全てのソース領域の拡散層10aはプラグ15を介して金属配線13aに電気的に接続され、全てのドレイン領域の拡散層10bはプラグ15を介して金属配線13bに電気的に接続され、全てのゲート電極12は図2に示すプラグ15を介して金属配線13cに電気的に接続される。   Next, the interlayer insulating film 3 is formed on the entire surface of the substrate including the gate electrode 12, the source region diffusion layer 10a and the drain region diffusion layer 10b by the CVD method. Next, a plug 15 is formed by embedding a metal film (for example, a W film) in the interlayer insulating film 3. Thereafter, metal wires (for example, Al alloy wires) 13 a to 13 c are formed on the plug 15 and the interlayer insulating film 3. As a result, the diffusion layers 10a in all the source regions are electrically connected to the metal wiring 13a via the plug 15, and the diffusion layers 10b in all the drain regions are electrically connected to the metal wiring 13b via the plug 15. All the gate electrodes 12 are electrically connected to the metal wiring 13c through the plug 15 shown in FIG.

以上、本発明の実施形態によれば、拡散領域10cに隣接した複数のトランジスタを形成し、この拡散領域10cをマトリックス状に複数配置することにより100個以上のトランジスタを有するモニター用結晶欠陥検出素子を構成している。このモニター用結晶欠陥検出素子は、全てのゲート電極12を互いに電気的に接続し、全てのソース領域の拡散層10aを互いに電気的に接続し、全てのドレイン領域の拡散層10bを互いに電気的に接続することにより、100個以上のトランジスタを並列に接続したものである。このため、単体トランジスタをモニター用結晶欠陥検出素子とした場合に比べて、シリコン基板の結晶欠陥を高感度に検出することができる。   As described above, according to the embodiment of the present invention, a plurality of transistors adjacent to the diffusion region 10c are formed, and a plurality of the diffusion regions 10c are arranged in a matrix, thereby providing a crystal defect detecting element for monitoring having 100 or more transistors. Is configured. In this crystal defect detecting element for monitoring, all gate electrodes 12 are electrically connected to each other, diffusion layers 10a in all source regions are electrically connected to each other, and diffusion layers 10b in all drain regions are electrically connected to each other. 100 or more transistors are connected in parallel. For this reason, the crystal defect of the silicon substrate can be detected with higher sensitivity than when the single transistor is a crystal defect detection element for monitoring.

詳細には、単体トランジスタからなるモニター用結晶欠陥検出素子を用いてトランジスタのオフリーク電流を測定すると、そのオフリーク電流値がプローバーの検出限界より小さい値になってしまう。これに対し、本実施形態のように100個以上のトランジスタを並列接続したモニター用結晶欠陥検出素子のゲート端子、ソース端子、ドレイン端子及びサブコンタクト領域に所定の電位を印加してトランジスタのオフリーク電流を測定すると、そのオフリーク電流値が1個のトランジスタの場合の100倍以上の値となる。従って、単体トランジスタをモニター用結晶欠陥検出素子とした場合に比べて、シリコン基板の結晶欠陥を高感度に検出することができる。つまり、分解能の低いプローバーでもトランジスタの微小なオフリークを検出でき、容易にシリコン基板の結晶欠陥を検出することが可能になる。   More specifically, when the off-leakage current of a transistor is measured using a monitoring crystal defect detecting element composed of a single transistor, the off-leakage current value becomes smaller than the detection limit of the prober. On the other hand, a predetermined potential is applied to the gate terminal, the source terminal, the drain terminal, and the sub-contact region of the monitoring crystal defect detecting element in which 100 or more transistors are connected in parallel as in this embodiment, so that the off-leak current of the transistor , The off-leakage current value is 100 times or more that of a single transistor. Therefore, the crystal defect of the silicon substrate can be detected with higher sensitivity than when the single transistor is a crystal defect detection element for monitoring. That is, even a prober with a low resolution can detect a minute off-leakage of a transistor and can easily detect a crystal defect of a silicon substrate.

また、本実施形態では、各々のトランジスタの配置間隔を狭くすること、即ち、拡散領域10cに複数のトランジスタを形成すること、マトリックス状に複数配置した拡散領域10cの相互間隔であるスペースSを狭くすることにより、トランジスタのオフリーク電流の測定による高感度な結晶欠陥の検出を可能にすることができる。その理由は、複数のトランジスタの配置間隔を狭めた構造ほど、STIストレスの影響が大きくなり、結晶欠陥を検出しやすくなるからである。   Further, in this embodiment, the arrangement interval of each transistor is narrowed, that is, a plurality of transistors are formed in the diffusion region 10c, and the space S that is the mutual interval between the plurality of diffusion regions 10c arranged in a matrix is reduced. By doing so, it is possible to detect a highly sensitive crystal defect by measuring the off-leakage current of the transistor. The reason for this is that as the arrangement interval of a plurality of transistors is narrowed, the influence of STI stress increases and it becomes easier to detect crystal defects.

また、解析時間と高度な技術を要するhot spot解析、サンプルの作製に時間がかかる半導体製品のIQ値測定などを行わなくても、シリコン基板の結晶欠陥を高感度に検出することができる。   Further, it is possible to detect a crystal defect of a silicon substrate with high sensitivity without performing hot spot analysis that requires analysis time and high technology, and measuring an IQ value of a semiconductor product that requires time for sample preparation.

図4は、図1及び図2に示すTEG構造のサンプルを用いてオフリークを測定した結果を示すグラフである。各サンプルにおけるトランジスタの数は1437個であり、図4に示すオフリーク値は1437個で割ったトランジスタ1個当たりの値である。また、各サンプルのトランジスタのゲート長Lは0.14μmであり、トランジスタのゲート幅Wは5μmである。そして、図1に示すスペースSを0.22μm、0.26μm、0.5μm、1.0μmそれぞれに変更したサンプルを用意し、さらに、ソース・ドレインの拡散層10a,10bにヒ素(Arsenic)イオンとリン(Phosphorus)イオンを振り分けてイオン注入したサンプルをそれぞれ用意した。また、各サンプルは30個用意した。   FIG. 4 is a graph showing the results of measuring off-leakage using the sample of the TEG structure shown in FIGS. The number of transistors in each sample is 1437, and the off-leakage value shown in FIG. 4 is a value per transistor divided by 1437. Further, the gate length L of the transistor of each sample is 0.14 μm, and the gate width W of the transistor is 5 μm. Samples are prepared by changing the space S shown in FIG. 1 to 0.22 μm, 0.26 μm, 0.5 μm, and 1.0 μm, respectively, and arsenic (Arsenic) ions are added to the source / drain diffusion layers 10a and 10b. And phosphorus (Phosphorus) ions were separately prepared and ion-implanted samples were prepared. In addition, 30 samples were prepared.

ゲート電極12、サブコンタクト14、及びソース領域の拡散層10aそれぞれは接地電位に接続し、ドレイン領域の拡散層10bに電圧を印加することによりオフリーク測定を行った。   Each of the gate electrode 12, the sub-contact 14, and the diffusion layer 10a in the source region was connected to the ground potential, and an off-leak measurement was performed by applying a voltage to the diffusion layer 10b in the drain region.

図4に示すように、ヒ素イオンをイオン注入した場合は、スペースSを狭めることにより、オフリーク値が増加している。これは、スペースSを狭くした方が、素子分離膜11の形成領域も狭まり、素子分離膜11におけるプロセス中の熱膨張(STIストレス)の影響が大きくなる結果、シリコン基板に結晶欠陥が発生しやすくなり、その発生した結晶欠陥を検出しやすくなることを意味している。つまり、モニター用結晶欠陥検出素子を作製する際にはスペースSを狭くすることが好ましいといえる。   As shown in FIG. 4, when arsenic ions are implanted, the off-leak value is increased by narrowing the space S. This is because, when the space S is narrowed, the formation region of the element isolation film 11 is also narrowed, and the influence of thermal expansion (STI stress) in the process of the element isolation film 11 increases, resulting in crystal defects in the silicon substrate. This means that it becomes easier to detect the generated crystal defects. In other words, it can be said that it is preferable to narrow the space S when producing a crystal defect detecting element for monitoring.

また、図4に示すように、リンイオンをイオン注入したサンプルは、スペースSの広狭によらずオフリーク値が低い。これは、リンイオンをイオン注入したサンプルでは結晶欠陥が検出されなかったことを意味している。つまり、リンイオンと比較して質量の重いヒ素イオンは、シリコン基板に結晶欠陥を形成しやすいため、形成された結晶欠陥が検出されたという結果が得られ、ヒ素イオンのサンプルに比べて結晶欠陥が形成されにくいリンイオンのサンプルでは結晶欠陥が検出されなかったという結果が得られた。   In addition, as shown in FIG. 4, the sample into which phosphorus ions are implanted has a low off-leak value regardless of the size of the space S. This means that no crystal defects were detected in the sample into which phosphorus ions were implanted. In other words, arsenic ions, which are heavier than phosphorous ions, tend to form crystal defects in the silicon substrate, which means that the formed crystal defects were detected, and there were crystal defects compared to the arsenic ion sample. The result was that no crystal defects were detected in the sample of phosphorus ions that were difficult to form.

図4によれば、単体トランジスタの場合、トランジスタのオフリークを測定するとプローバーの検出限界である1pAが測定値となってしまう。しかし、1437個といった複数のトランジスタを測定することにより、1個のトランジスタのオフリークが0.05pAであることが分かる。つまり、低い分解能のプローバーでも単体トランジスタのオフリークの値を正確に測定することが可能になる。   According to FIG. 4, in the case of a single transistor, when the off-leakage of the transistor is measured, 1 pA, which is the detection limit of the prober, becomes a measured value. However, by measuring a plurality of transistors such as 1437, it can be seen that the off-leakage of one transistor is 0.05 pA. That is, it becomes possible to accurately measure the off-leak value of a single transistor even with a low-resolution prober.

図5は、図1及び図2に示すTEG構造のサンプルを用いてオフリークを測定した結果を示すグラフである。各サンプルのトランジスタの数は1437個であり、図5に示すオフリーク値は1437個で割ったトランジスタ1個当たりの値である。また、各サンプルのトランジスタのゲート長Lは0.14μmであり、トランジスタのゲート幅Wは0.5μmである。そして、図1に示すスペースSを0.22μm、0.26μm、0.5μm、1.0μmそれぞれに変更したサンプルを用意し、さらに、ソース・ドレインの拡散層10a,10bにヒ素(Arsenic)イオンとリン(Phosphorus)イオンを振り分けてイオン注入したサンプルをそれぞれ用意した。   FIG. 5 is a graph showing the results of measuring off-leakage using the samples having the TEG structure shown in FIGS. The number of transistors in each sample is 1437, and the off-leak value shown in FIG. 5 is a value per transistor divided by 1437. Further, the gate length L of the transistor of each sample is 0.14 μm, and the gate width W of the transistor is 0.5 μm. Samples are prepared by changing the space S shown in FIG. 1 to 0.22 μm, 0.26 μm, 0.5 μm, and 1.0 μm, respectively, and arsenic (Arsenic) ions are added to the source / drain diffusion layers 10a and 10b. And phosphorus (Phosphorus) ions were separately prepared and ion-implanted samples were prepared.

ゲート電極12、サブコンタクト14、及びソース領域の拡散層10aそれぞれは接地電位に接続し、ドレイン領域の拡散層10bに電圧を印加することによりオフリーク測定を行った。   Each of the gate electrode 12, the sub-contact 14, and the diffusion layer 10a in the source region was connected to the ground potential, and an off-leak measurement was performed by applying a voltage to the diffusion layer 10b in the drain region.

図5に示すように、トランジスタのゲート幅Wを図4に比べて小さくした場合、スペースSを狭めてもオフリーク値が増加せず、結晶欠陥が検出されなかった。これは、トランジスタのゲート幅Wを大きくした方が結晶欠陥を検出しやすいことを意味しており、ゲート幅Wを大きくした方が結晶欠陥の検出感度を高くすることができるといえる。また、ゲート幅Wは、1μm以上であれば結晶欠陥の検出感度の向上に効果的である。   As shown in FIG. 5, when the gate width W of the transistor was made smaller than that in FIG. 4, the off-leakage value did not increase even when the space S was narrowed, and no crystal defects were detected. This means that it is easier to detect crystal defects when the gate width W of the transistor is increased, and it can be said that the detection sensitivity of crystal defects can be increased when the gate width W is increased. Further, if the gate width W is 1 μm or more, it is effective in improving the detection sensitivity of crystal defects.

尚、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施することが可能である。例えば、上記実施形態によるモニター用結晶欠陥検出素子を半導体ウエハのスクライブラインに配置し、ウエハ製造過程においてSTIストレスの影響を確認しても良いし、ウエハ製造プロセスを設計する際にSTIストレスの影響を確認するために上記実施形態によるモニター用結晶欠陥検出素子を用いても良い。   Note that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention. For example, the crystal defect detecting element for monitoring according to the above embodiment may be arranged on a scribe line of a semiconductor wafer to check the influence of STI stress in the wafer manufacturing process, or the influence of STI stress when designing the wafer manufacturing process. In order to confirm this, the crystal defect detecting element for monitoring according to the above embodiment may be used.

1・・・シリコン基板、2・・・ゲート絶縁膜、3・・・層間絶縁膜、11・・・素子分離膜、12・・・ゲート電極、10a・・・ソース領域の拡散層、10b・・・ドレイン領域の拡散層、10c・・・拡散領域、14・・・サブコンタクト、15・・・プラグ、13a,13b,13c・・・金属配線   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Silicon substrate, 2 ... Gate insulating film, 3 ... Interlayer insulating film, 11 ... Element isolation film, 12 ... Gate electrode, 10a ... Diffusion layer of source region, 10b. ..Diffusion layer in drain region, 10c ... Diffusion region, 14 ... Sub-contact, 15 ... Plug, 13a, 13b, 13c ... Metal wiring

Claims (6)

シリコン基板に形成された素子分離膜と、
前記素子分離膜の内側の素子領域に形成された複数のトランジスタと、
を有するモニター用結晶欠陥検出素子であって、
前記複数のトランジスタそれぞれのゲート電極が互いに電気的に接続されており、
前記複数のトランジスタそれぞれのソース領域の拡散層が互いに電気的に接続されており、
前記複数のトランジスタそれぞれのドレイン領域の拡散層が互いに電気的に接続されていることを特徴とするモニター用結晶欠陥検出素子。
An element isolation film formed on a silicon substrate;
A plurality of transistors formed in an element region inside the element isolation film;
A crystal defect detecting element for monitoring, comprising:
The gate electrodes of the plurality of transistors are electrically connected to each other;
A diffusion layer of a source region of each of the plurality of transistors is electrically connected to each other;
A monitoring crystal defect detecting element, wherein diffusion layers in drain regions of the plurality of transistors are electrically connected to each other.
請求項1において、前記複数のトランジスタは100個以上のトランジスタであり、前記素子分離膜はSTIであることを特徴とするモニター用結晶欠陥検出素子。   2. The crystal defect detecting element for monitoring according to claim 1, wherein the plurality of transistors are 100 or more transistors, and the element isolation film is STI. 請求項1又は2において、前記複数のトランジスタは、前記ソース領域の拡散層と前記ドレイン領域の拡散層が交互に隣接して配置され、前記ソース領域の拡散層と前記ドレイン領域の拡散層との相互間上に前記ゲート電極が配置されたものであることを特徴とするモニター用結晶欠陥検出素子。   3. The plurality of transistors according to claim 1, wherein the source region diffusion layer and the drain region diffusion layer are alternately adjacent to each other, and the source region diffusion layer and the drain region diffusion layer A monitoring crystal defect detecting element, wherein the gate electrode is disposed between each other. 請求項3に記載された前記複数のトランジスタがマトリックス状に配置されていることを特徴とするモニター用結晶欠陥検出素子。   A crystal defect detecting element for monitoring, wherein the plurality of transistors according to claim 3 are arranged in a matrix. 請求項1乃至4のいずれか一項に記載のモニター用結晶欠陥検出素子が半導体ウエハのスクライブラインに配置されていることを特徴とする半導体装置。   5. A semiconductor device, wherein the monitoring crystal defect detecting element according to claim 1 is disposed on a scribe line of a semiconductor wafer. 請求項1乃至4のいずれか一項に記載のモニター用結晶欠陥検出素子を半導体ウエハのスクライブラインに配置し、オフリーク測定を行うことを特徴とする半導体装置の製造方法。   A method for manufacturing a semiconductor device, comprising: disposing a crystal defect detecting element for monitoring according to claim 1 on a scribe line of a semiconductor wafer and performing off-leakage measurement.
JP2009028236A 2009-02-10 2009-02-10 Crystal defect detection element for monitor, semiconductor device and method of manufacturing the same Withdrawn JP2010186775A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2009028236A JP2010186775A (en) 2009-02-10 2009-02-10 Crystal defect detection element for monitor, semiconductor device and method of manufacturing the same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2009028236A JP2010186775A (en) 2009-02-10 2009-02-10 Crystal defect detection element for monitor, semiconductor device and method of manufacturing the same

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2010186775A true JP2010186775A (en) 2010-08-26

Family

ID=42767281

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2009028236A Withdrawn JP2010186775A (en) 2009-02-10 2009-02-10 Crystal defect detection element for monitor, semiconductor device and method of manufacturing the same

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2010186775A (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10622265B2 (en) 2018-06-18 2020-04-14 Samsung Electronics Co., Ltd. Method of detecting failure of a semiconductor device

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10622265B2 (en) 2018-06-18 2020-04-14 Samsung Electronics Co., Ltd. Method of detecting failure of a semiconductor device

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TW200949971A (en) Structure and method for determining a defect in integrated circuit manufacturing process
JP2012204840A (en) Method of measuring interface contact resistance, semiconductor device for measuring interface contact resistance, and method of manufacturing the same
CN101459046B (en) Test construction for light doped drain doping region square resistor and manufacturing method thereof
JP2013183143A (en) Method for manufacturing semiconductor device, and semiconductor device
JP2008166691A (en) Teg pattern, testing method of semiconductor element using the pattern
KR101330084B1 (en) Test structure of a semiconductor device, method of forming the same, semiconductor device and method of manufacturing the same
US7888673B2 (en) Monitoring semiconductor device and method of manufacturing the same
KR101030295B1 (en) Field Transistor for Testing Isolation in Semiconductor Device
JP2010186775A (en) Crystal defect detection element for monitor, semiconductor device and method of manufacturing the same
US9935021B2 (en) Method for evaluating a semiconductor wafer
JP5652379B2 (en) Semiconductor substrate evaluation method and semiconductor substrate for evaluation
US8890551B2 (en) Test key structure and method for measuring step height by such test key structure
TW201320212A (en) Testkey structure and method for measuring step height by such testkey structure
JP2011169692A (en) Method for manufacturing biosensor
US20080048272A1 (en) Silicidation monitoring pattern for use in semiconductor manufacturing process
US8993354B2 (en) Evaluation pattern, method for manufacturing semiconductor device, and semiconductor wafer
JP2014183117A (en) Semiconductor device and manufacturing method of the same
JP3919200B2 (en) Semiconductor device and manufacturing method thereof
JP2009164452A (en) Evaluation method of semiconductor device, and semiconductor wafer
JP2010062420A (en) Inspecting method for semiconductor device, and semiconductor device
TW201725692A (en) Test key structure
JP5697971B2 (en) Charge-up detection method in semiconductor device manufacturing process
JP2011151242A (en) Inspection method of soi wafer
JP2008060213A (en) Method for manufacturing semiconductor device
JP6249722B2 (en) Inspection method and semiconductor device manufacturing method

Legal Events

Date Code Title Description
A300 Withdrawal of application because of no request for examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300

Effective date: 20120501