JP2015079852A - Semiconductor device and inspection method therefor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、半導体装置及びその検査方法に関する。 The present invention relates to a semiconductor device and an inspection method thereof.
携帯電話基地局用高周波用パワーIC、スイッチング電源用IC、車載用ICなどの高/中耐圧用、高出力用のトランジスタとして、ドレイン端近傍での耐圧に優れたMOSトランジスタ、例えば横方向拡散(LD:Laterally Diffused)MOSトランジスタが知られている。 As a high / medium withstand voltage, high output transistor such as a high frequency power IC for mobile phone base stations, a switching power supply IC, an in-vehicle IC, etc., a MOS transistor having excellent withstand voltage near the drain end, such as lateral diffusion ( An LD (Laterally Diffused) MOS transistor is known.
LDMOSトランジスタは、シリコン基板のうちゲート電極とドレイン領域の間に形成されるドリフト領域を有している。ドリフト領域は、ドレイン領域と同じ導電型、例えばn型に形成される。また、ドリフト領域のn型不純物濃度は、ドレイン領域のn型不純物濃度よりも低濃度に設定される。これにより、ドレイン領域とゲート電極の間の電界強度を緩和させ、耐圧を高くすることが可能になる。 An LDMOS transistor has a drift region formed between a gate electrode and a drain region in a silicon substrate. The drift region is formed in the same conductivity type as the drain region, for example, n-type. Further, the n-type impurity concentration in the drift region is set lower than the n-type impurity concentration in the drain region. Thereby, the electric field strength between the drain region and the gate electrode can be relaxed and the breakdown voltage can be increased.
さらに、LDMOSトランジスタでは、ドリフト領域の上部に埋込絶縁膜が埋め込まれている。このようなドリフト領域では、ドリフト長が埋込絶縁膜の下方やソース付近の領域にまで延びて電圧降下を起こさせ、高い耐圧を確保することができる。また、LDMOSトランジスタでは、ドレイン領域寄りのゲート電極の端部をドリフト領域上部の埋込絶縁膜の上に配置する構造が採用され、これにより、ゲート電極端の電界集中が緩和される。 Further, in the LDMOS transistor, a buried insulating film is buried above the drift region. In such a drift region, the drift length extends to a region below the buried insulating film or near the source, causing a voltage drop, and a high breakdown voltage can be secured. In addition, the LDMOS transistor employs a structure in which the end of the gate electrode near the drain region is disposed on the buried insulating film above the drift region, thereby reducing the electric field concentration at the end of the gate electrode.
また、シリコン基板のうちゲート電極の下では、ドレイン領域とは逆の導電型、例えばp型のウェルがドリフト領域に隣接して形成されている。p型のウェル内において、ゲート電極の側方にはn型のソース領域が形成され、ゲート電極の直下はチャネル領域となる。 Further, under the gate electrode of the silicon substrate, a well having a conductivity type opposite to the drain region, for example, a p-type well is formed adjacent to the drift region. In the p-type well, an n-type source region is formed on the side of the gate electrode, and a channel region immediately below the gate electrode.
上記のp型のウェルは、ゲート電極を形成する前に、マスクを使用してp型不純物をシリコン基板内にイオン注入し、アニールによりp型不純物を活性化する工程により形成される。マスクを使用して形成されるp型のウェルとn型のドリフト領域の境界は、ゲート電極の下方に存在することになる。ウェルの形成の際には、一般に、不純物イオン注入用のマスク端の位置とアニール温度に基づいてウェル形成位置を管理している。 The p-type well is formed by a process of ion-implanting p-type impurities into a silicon substrate using a mask before forming the gate electrode and activating the p-type impurities by annealing. The boundary between the p-type well formed using the mask and the n-type drift region exists below the gate electrode. When forming a well, the well formation position is generally managed based on the position of the mask edge for impurity ion implantation and the annealing temperature.
活性化用アニール時には、p型不純物はイオン注入された部分からその周辺のドリフト領域に拡散するのでウェルが張り出すことになるが、その張り出し量を調べることは難しい。 At the time of annealing for activation, the p-type impurity diffuses from the ion-implanted portion to the drift region around it, so that the well is overhanged, but it is difficult to examine the amount of overhang.
本発明の目的は、ゲート電極の下方に位置する第1導電型ウェル内に形成される第2導電型ウェルの側方の張り出し量を測定するための半導体装置及びその検査方法を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a semiconductor device for measuring a lateral extension amount of a second conductivity type well formed in a first conductivity type well located below a gate electrode, and an inspection method thereof. is there.
本実施形態の1つの観点によれば、半導体基板内の複数の素子形成領域の各々に形成された複数の第1導電型領域と、前記複数の第1導電型領域の各々の一端側から横方向の中央寄りの領域で、前記中央寄りの側縁の位置を異ならせて第2導電型不純物を導入することにより形成された第2導電型領域と、前記複数の素子形成領域の各々において、前記第1導電型領域及び前記第2導電型領域の境界及びその周囲の上に絶縁膜を介して形成された電極と、前記複数の素子形成領域の各々の前記電極の側方で、前記第1導電型領域、前記第2導電型領域のいずれかで同じ導電型に形成されたコンタクト領域と、を有する半導体装置を用意し、前記複数の素子形成領域の各々において、前記第1導電型領域と前記第2導電型領域のうち前記コンタクト領域に接続される方で前記電極に重なる部分に発生する空乏層のうち前記一端寄りの縁の位置を前記横方向の基準位置と定め、前記複数の素子形成領域の各々について、前記電極と前記コンタクト領域の間に印可する印加電圧と、前記電極と前記コンタクト領域の間の前記容量との関係を測定し、複数の電圧・容量特性線を求め、前記複数の前記電圧・容量特性線において低い値で飽和する共通の前記容量の値を基準容量となし、前記複数の前記電圧・容量特性線の変曲点領域における1つの第1電圧を選択し、前記複数の電圧・容量特性線において前記第1電圧のときの前記容量を複数の変曲点容量値とし、前記変曲点容量値が得られる前記複数の素子形成領域における前記側縁の位置と前記変曲点容量値の関係から前記側縁の位置と前記容量値を変数とした関係式を作成し、前記関係式において、前記容量値が前記基準容量となる前記側縁のはみ出し位置を求め、前記はみ出し位置と前記基準位置の距離を前記第2導電型領域の前記側縁の張り出し量とする、半導体装置の試験方法が提供される。
発明の目的および利点は、請求の範囲に具体的に記載された構成要素および組み合わせによって実現され達成される。前述の一般的な説明および以下の詳細な説明は、典型例および説明のためのものであって、本発明を限定するためのものではない、と理解されるものである。
According to one aspect of the present embodiment, a plurality of first conductivity type regions formed in each of a plurality of element formation regions in a semiconductor substrate and a lateral side from one end side of each of the plurality of first conductivity type regions. In each of the plurality of element formation regions, a second conductivity type region formed by introducing a second conductivity type impurity by changing the position of the side edge near the center in a region near the center in the direction, The electrode formed on the boundary between the first conductivity type region and the second conductivity type region and the periphery thereof via an insulating film, and on the side of each of the plurality of element formation regions, the first And a contact region formed in the same conductivity type in any one of the second conductivity type regions and the first conductivity type region in each of the plurality of element formation regions. And the contour of the second conductivity type region The position of the edge near the one end of the depletion layer generated in the portion that is connected to the electrode and being connected to the electrode region is defined as the lateral reference position, and for each of the plurality of element formation regions, the electrode and Measure the relationship between the applied voltage applied between the contact regions and the capacitance between the electrode and the contact region, determine a plurality of voltage / capacitance characteristic lines, and in the plurality of voltage / capacitance characteristic lines The common capacitance value saturated at a low value is used as a reference capacitance, one first voltage in the inflection point region of the plurality of voltage / capacitance characteristic lines is selected, and the plurality of voltage / capacitance characteristic lines The capacitance at the first voltage is defined as a plurality of inflection point capacitance values, and the relationship between the position of the side edge and the inflection point capacitance value in the plurality of element formation regions where the inflection point capacitance value is obtained. The position of the side edge; A relational expression using a capacitance value as a variable is created, and in the relational expression, a protruding position of the side edge where the capacitance value becomes the reference capacity is obtained, and a distance between the protruding position and the reference position is determined as the second conductivity. A method for testing a semiconductor device is provided in which the amount of protrusion of the side edge of the mold region is set.
The objects and advantages of the invention will be realized and attained by means of the elements and combinations particularly pointed out in the appended claims. It is to be understood that the foregoing general description and the following detailed description are exemplary and explanatory only and are not restrictive of the invention.
本実施形態によれば、ゲート電極の下方に位置する第1導電型領域内に形成される第2導電型領域の側方の張り出し量を測定することができる。 According to the present embodiment, it is possible to measure the amount of lateral protrusion of the second conductivity type region formed in the first conductivity type region located below the gate electrode.
以下に、図面を参照して実施形態を説明する。図面において、同様の構成要素には同じ参照番号が付されている。
(第1の実施の形態)
図1は、本実施形態に係る半導体装置を示す平面図、図2は、図1のI−I線断面図である。
Embodiments will be described below with reference to the drawings. In the drawings, similar components are given the same reference numerals.
(First embodiment)
FIG. 1 is a plan view showing a semiconductor device according to this embodiment, and FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line II of FIG.
図1、図2において、半導体基板であるシリコン基板1の主面には、素子分離絶縁膜2に囲まれる第1トランジスタ形成領域Aと第1モニタ素子形成領域Bが配置されている。なお、図1の平面図ではシリコン基板1の上面から上の構造は省略して描かれている。第1トランジスタ形成領域Aにはモニタ素子としても使用されるn型LDMOSトランジスタTnが形成され、第1モニタ素子形成領域Bにはn型モニタ素子Mnが形成される。以下に、n型LDMOSトランジスタTnとn型モニタ素子Mnの構造を図3〜図6の断面図に示す製造工程とともに説明する。
1 and 2, a first transistor formation region A and a first monitor element formation region B surrounded by an element
なお、第1モニタ素子形成領域B内に形成されるn型モニタ素子Mnは、トランジスタ機能を有しないが、ソース領域を有しない他はn型LDMOSトランジスタTnと同様な構造を有する。このため、以下に説明するモニタ素子Mn、Mpでは、LDMOSトランジスタTn、Tpと同じ構造部分は同じ名称で示している。 The n-type monitor element Mn formed in the first monitor element formation region B does not have a transistor function, but has the same structure as the n-type LDMOS transistor Tn except that it does not have a source region. For this reason, in the monitor elements Mn and Mp described below, the same structural portions as those of the LDMOS transistors Tn and Tp are indicated by the same names.
次に、図3(a)に示す構造を形成するまでの工程を説明する。 Next, steps required until a structure shown in FIG.
まず、シリコン基板1の主面において、第1トランジスタ形成領域Aと第1モニタ素子形成領域Bを囲む領域に素子分離絶縁膜2を形成する。素子分離絶縁膜2の形成の際には、第1トランジスタ形成領域Aと第1モニタ素子形成領域Bのそれぞれの第1端部(図中左側)寄りに配置されるp側コンタクト領域4c、4dを内側から仕切る仕切絶縁膜2a、2bがシリコン基板1の主面に形成される。
First, the element
また、素子分離絶縁膜2を形成する際には、第1トランジスタ形成領域A内の第2端部(図中右側)寄りに形成される後述のn型ドレイン領域12bを内側から仕切るドリフト絶縁膜2cが形成される。これと同時に、第1モニタ素子形成領域Bの第2端部(図中右側)に形成されるn型ドレイン領域12cを内側から仕切るドリフト絶縁膜2dが形成される。第1トランジスタ形成領域A内のドリフト絶縁膜2cは、n型ドレイン領域12bに流れる込むキャリア(電子)の移動経路を深くする機能も有する。
Further, when the element
素子分離絶縁膜2、仕切絶縁膜2a、2b及びドリフト絶縁膜2c、2dとして、シャロートレンチアイソレーション(STI)を形成する。STIは、シリコン基板1の主面に凹部を例えば約400nmの深さに形成した後に、凹部内を絶縁膜、例えばシリコン酸化膜で埋め込んで形成される。なお、素子分離絶縁膜2、仕切絶縁膜2a、2b及びドリフト絶縁膜2c、2dは、LOCOS法により形成されてもよい。
Shallow trench isolation (STI) is formed as the element
素子分離絶縁膜2を形成した後に、シリコン基板1の主面のうち第1トランジスタ形成領域Aと第1モニタ素子形成領域Bのそれぞれにn型不純物、例えばリン(P)をイオン注入し、それぞれにNウェル3a、3bを形成する。リンイオンは、例えば条件を変えて2回に分けて注入される。例えば、1回目では、加速エネルギーを約2MeV、ドーズ量を約2×1012cm―2とし、2回目では、加速エネルギーを約500keV、ドーズ量を約2×1012cm―2に設定する。Nウェル3a、3bは、素子分離絶縁膜2よりも深く形成される。
After the element
次に、シリコン基板1、素子分離絶縁膜2等の上にレジストを塗布し、これに露光、現像等を施し、図3(b)に示すようなレジストパターン51を形成する。レジストパターン51は第1開口部51aと第2開口部51bを有している。第1開口部51aは、第1トランジスタ形成領域A内の第1端部からコンタクト領域4c、仕切絶縁膜2a及びソース形成領域Sを通ってトランジスタのチャネル領域CH1までの領域を露出する平面形状を有している。また、第2開口部51bは、第1モニタ素子形成領域B内の第1端部からコンタクト領域4d、仕切絶縁膜2bを通りチャネル領域CH2までの領域を露出する形状を有している。
Next, a resist is applied on the
第1開口51aにおいて、第1トランジスタ形成領域Aの第1端から中央寄りのエッジx1に至る露出範囲の横方向の長さをL11とする。また、第1開口部51aとドリフト絶縁膜2cの間の横方向の距離をLn1とする。なお、モニタ素子として複数配置される第1トランジスタ形成領域A内の各々の距離L11及びLn1の値は互いに異ならせるが、距離L11と距離Ln1の合計の値を実質的に等しくする。
In the
第2開口部51bにおいて、第1モニタ素子形成領域Bの第1端から中央寄りのエッジx2に至る露出範囲の横方向の長さをL12とする。また、第2開口部51bとドリフト絶縁膜2dの間の横方向の距離をLn2とする。なお、複数の第1モニタ素子形成領域B内の各々の距離L12及びLn2の値は互いに異ならせるが、L12とLn2の合計の値を実質的に等しくする。
In the
上記の距離L11、Ln1、L12、Ln2と以下に説明する距離或いは長さは、図1の第1端部から第2端部への直線状のI−I線に沿った断面での横方向の距離或いは長さである。また、以下に説明する横方向も、I−I線に沿った方向である。 The distances L 11 , Ln 1 , L 12 , and Ln 2 described above and the distances or lengths described below are cross sections along a linear II line from the first end to the second end in FIG. The horizontal distance or length at The horizontal direction described below is also a direction along the line II.
次に、レジストパターン51をマスクに使用し、第1、第2開口51a、51bを通してNウェル3a、3b内にホウ素(B)をイオン注入し、Pウェル4a、4bを形成する。イオン注入角度は、例えば、基板面に対して略垂直とする。モニタ素子として第1トランジスタ形成領域Aをシリコン基板1に複数配置する場合、複数の第1トランジスタ形成領域Aの各々の第1の開口51aのエッジx1の位置が相違するように形成する。同様に、シリコン基板1において第1モニタ素子形成領域B内が複数配置される場合、複数の第1モニタ素子形成領域B内のそれぞれで第2の開口部51bのエッジx2の位置は異なるように形成される。
Next, using the resist
これにより、複数の第1トランジスタ形成領域A内のそれぞれのPウェル4aの第1端から第2端への横方向の長さは最初から互いに相違する。同様に、複数の第1モニタ素子形成領域B内でもPウェル4bの横方向の長さは最初から相違している。イオン注入直後の第1トランジスタ形成領域Aと第1モニタ素子形成領域Bにおいて、Pウェル4a、4bは第1、第2開口部51a、51bと同じ位置に形成され、横方向ではPウェル4a、4bの側縁は、第1、第2開口部51a、51bのエッジx1、x2と実質的に一致する。
Thus, the lateral lengths from the first end to the second end of the
Pウェル4a、4bは、素子分離絶縁膜2よりも深く、Nウェル3a、3bより浅く形成される。この場合、Bイオンは、例えば3回に分けて注入される。例えば、1回目では、加速エネルギーを約400keV、ドーズ量を約1×1013cm―2とし、2回目では、加速エネルギーを約150keV、ドーズ量を約5×1012cm―2とする。さらに、3回目では、加速エネルギーを約15keV、ドーズ量を約1×1013cm―2とする。
以上の条件により形成されるPウェル4a、4bとNウェル3a、3bの横方向の接合部は、ドリフト絶縁膜2a、2bの一端からコンタクト領域4c、4d寄りに離れて形成される。その後に、レジストパターン51を除去する。
The lateral junction between the
以上のようなp型不純物、n型不純物をシリコン基板1内に導入した後に、シリコン基板1を例えば約1000℃でアニールすることによりp型不純物、n型不純物を活性化する。このアニールによれば、Nウェル3a、3b内でp型不純物は周囲に拡散するので、Pウェル4a、4bは横方向に張り出す。張り出し量はPウェル4a、4bの実質的なp型不純物濃度によっても異なる。この場合の横方向の張り出し量を幅Lx0とする。
After introducing the p-type impurity and the n-type impurity as described above into the
ところで、シリコン基板1には、p型LDMOSトランジスタとp型モニタ素子が形成される領域も存在する。それらのPウェル、Nウェルを形成する場合には、図4(a)に示すように、第1トランジスタ形成領域Aと第1モニタ素子形成領域Bのシリコン基板1の上面をフォトレジストRで覆い、それらのウェルの形成後にフォトレジストRを除去する。
Incidentally, the
次に、シリコン基板1の表面にゲート絶縁膜を例えば熱酸化により約15nmの厚さに形成し、さらにその上にポリシリコン膜をCVD法により例えば約150nmの厚さに形成する。その後に、フォトリソグラフィ技術とエッチング技術により、ポリシリコン膜とゲート絶縁膜をパターニングする。これにより、第1トランジスタ形成領域Aと第1モニタ素子形成領域BのうちNウェル3a、3b、Pウェル4a、4bの上を横切る領域に、ゲート絶縁膜5a、5bを介してポリシリコンの第1、第2のゲート電極6a、6bを形成する。
Next, a gate insulating film is formed on the surface of the
第1トランジスタ形成領域Aにおける第1のゲート電極6aの一側部はPウェル4aの一部の上方に位置し、他側部はドリフト絶縁膜2cの上に位置する。これにより、Pウェル4のうち第1のゲート電極6aが重なっている部分の表層は、空乏層が発生し得るチャネル領域CH1となる。また、Pウェル4aとNウェル3aの横方向の接合部(境界)は、第1のゲート電極6aの下方に位置する。
One side portion of the
第1モニタ素子形成領域Bにおける第2のゲート電極6bの一側部の縁は、隣接する仕切絶縁膜2aの上に重なるかその縁に一致するように形成されている。また、第2のゲート電極6bの他側部はドリフト絶縁膜2dの上に位置する。
An edge of one side of the
次に、図5(a)に示す構造を形成するまでの工程を説明する。
まず、シリコン基板1の上にフォトレジストを塗布し、これに露光、現像等を施し、レジストパターン(不図示)を形成する。このレジストパターンは、第1トランジスタ形成領域A及び第1モニタ素子形成領域Bにおいて、Pウェル4a、4bの第1端部のコンタクト領域4c、4dを覆い、その他の領域を露出させる形状を有する。
Next, steps required until a structure shown in FIG.
First, a photoresist is applied on the
その後に、そのレジストパターンとともに、第1、第2のゲート電極6a、6b、素子分離絶縁膜2、仕切絶縁膜2a、2b、ドリフト絶縁膜2c、2dをマスクに使用し、Nウェル3a、3bとPウェル4a、4bにn型不純物、例えばリンをイオン注入する。これにより、第1トランジスタ形成領域A内のPウェル4aのうち第1のゲート電極6aの一側方にn型エクステンション領域7aを形成する。これと同時に、第1トランジスタ形成領域Aと第1モニタ素子形成領域BのそれぞれのNウェル3a、3b内の第2端部寄りにn型エクステンション領域7b、7cを形成する。n型エクステンション領域7a、7b、7cは、素子分離絶縁膜2よりも浅く形成される。その際、第1、第2のゲート電極6a、6bにもn型不純物が導入される。その後にレジストパターンを除去する。
Thereafter, the first and
さらに、シリコン基板1の上に新たにフォトレジストを塗布し、これに露光、現像等を施し、レジストパターン(不図示)を形成する。このレジストパターは、第1トランジスタ形成領域Aと第1モニタ素子形成領域Bのそれぞれにおいて、Pウェル4a、4bの第1端部寄りのコンタクト領域4c、4dを露出するとともに、その他の領域を覆う形状を有する。その後に、レジストパターンをマスクにして、Pウェル4a、4bのコンタクト領域4c、4dにp型不純物、例えばホウ素をイオン注入する。これにより、素子分離絶縁膜2に囲まれたコンタクト領域4c、4dの上部に、素子分離絶縁膜2より浅いp型エクステンション領域9a、9bを形成する。
Further, a new photoresist is applied on the
次に、図5(b)に示す構造を形成するまでの工程を説明する。
まず、シリコン基板1の上に絶縁膜、例えばシリコン窒化膜を形成し、これにより第1、第2のゲート電極6a、6bを覆う。その後に、絶縁膜をエッチバックし、絶縁膜をシリコン基板1の上面上から除去するとともに、第1、第2のゲート電極6a、6bの側壁上に絶縁性のサイドウォール11a、11bとして残す。
Next, steps required until a structure shown in FIG.
First, an insulating film such as a silicon nitride film is formed on the
次に、図6(a)に示す構造を形成するまでの工程を説明する。
まず、シリコン基板1の上にフォトレジストを塗布し、これに露光、現像等を施し、新たなレジストパターン(不図示)を形成する。このレジストパターンは、第1トランジスタ形成領域A及び第1モニタ素子形成領域Bにおいて、Pウェル4a、4bのコンタクト領域4c、4dを覆い、その他の領域を露出させる形状を有する。その後に、そのレジストパターンとともに第1、第2のゲート電極6a、6b、素子分離絶縁膜2、仕切絶縁膜2a、2b及びドリフト絶縁膜2c、2dをマスクに使用し、n型エクステンション領域7a、7b、7cの上部にn型不純物高濃度領域8a、8b、8cを形成する。n型不純物高濃度領域8a、8b、8cは、n型エクステンション領域7a、7b、7cよりn型不純物濃度が高く形成される。その後にレジストパターンを除去する。なお、n型不純物は、第1、第2のゲート電極6a、6bにも導入される。
Next, steps required until a structure shown in FIG.
First, a photoresist is applied on the
第1トランジスタ形成領域Aにおいて、Pウェル4a内で第1のゲート電極6aの一側方に形成されたn型エクステンション領域7aとその上部のn型不純物高濃度領域8aはn型ソース領域12aとなる。また、Nウェル4a内でドリフト絶縁膜6cの横に形成されたn型エクステンション領域7cとその上部のn型不純物高濃度領域8cはn型ドレイン領域12bとなる。また、第1モニタ素子形成領域Bにおいて、Nウェル4b内でドリフト絶縁膜6dの横に形成されたn型エクステンション領域7cとその上部のn型不純物高濃度領域8cはn型ドレイン領域12cとなる。なお、n型ドレイン領域12b、12cは、Nウェル3a、3bのn型コンタクト領域として使用してもよい。なお、ドレイン領域12b、12cに接続されるNウェル3a、3bはドリフト領域となる。
In the first transistor formation region A, the n-
レジストパターンを除去した後に、シリコン基板1の上に新たなフォトレジストを塗布し、これに露光、現像等を施し、新たにレジストパターン(不図示)を形成する。このレジストパターンは、第1トランジスタ形成領域Aと第1モニタ素子形成領域Bのそれぞれにおいて、Pウェル4a、4bのコンタクト領域4c、4dを露出するとともに、その他の領域を覆う形状を有する。その後、そのレジストパターンをマスクに使用し、Pウェル3a、3bのコンタクト領域4c、4dにp型不純物イオンを注入する。これにより、p型エクステンション領域9a、9bの上部には、それよりp型不純物濃度が高いp型不純物高濃度領域10a、10bが形成される。その後に、レジストパターンを除去する。その後に、イオン注入されたn型不純物、p型不純物をアニールにより活性化する。
After removing the resist pattern, a new photoresist is applied on the
次に、図6(b)に示す構造を形成するまでの工程を説明する。
まず、シリコン基板1、素子分離絶縁膜2、第1、第2のゲート電極6a、6b等の上に金属膜、例えばコバルト(Co)膜を形成し、その後に、Co膜、第1、第2のゲート電極6a、6b、シリコン基板1等をアニールし、サリサイド技術を施す。これにより、第1、第2のゲート電極6a、6b、n型ソース領域12a、n型ドレイン領域12b、12c、コンタクト領域4c、4dの上部にシリサイド層13a〜13gを形成する。その後に、Co膜を除去する。シリサイド層13a〜13gの形成の工程では、Co膜の形成後に第1回目のアニールを施し、Co膜を除去した後に、第2回目のアニールを施してもよい。第2回目のアニールは、例えば、第1回目のアニールより温度を高くする。
Next, steps required until a structure shown in FIG.
First, a metal film, for example, a cobalt (Co) film is formed on the
以上により、図1、図2に示したように、第1トランジスタ形成領域Aにはn型LDMOSトランジスタTnが形成され、第1モニタ素子形成領域Bにはn型モニタ素子Mnが形成される。それらの素子の上には、次のような方法により図2に示す絶縁膜、導電性プラグ、配線等が形成される。 1 and 2, the n-type LDMOS transistor Tn is formed in the first transistor formation region A, and the n-type monitor element Mn is formed in the first monitor element formation region B. On these elements, the insulating film, conductive plug, wiring, etc. shown in FIG. 2 are formed by the following method.
まず、シリコン基板1の上に層間絶縁膜14として例えばシリコン酸化膜をCVD法により形成し、層間絶縁膜14によりn型LDMOSトランジスタTn、n型モニタ素子Mn等を覆う。その後に、層間絶縁膜14の上面をCMP法により平坦化する。さらに、層間絶縁膜14上にフォトレジストを塗布し、これに露光、現像等を施すことによりレジストパターン(不図示)を形成する。このレジストパターンは、層間絶縁膜14のうちコンタクトホールを形成しようとする部分に開口部を有する。次に、レジストパターン(不図示)の開口部を通して層間絶縁膜14をエッチングし、シリサイド層13a〜13gに達するコンタクトホール14a〜14gを形成する。
First, a silicon oxide film, for example, is formed as an
さらに、コンタクトホール14a〜14g内面にバリアメタルとして例えば窒化チタン(TiN)等を形成し、さらに、コンタクトホール14a〜14g内をタングステン膜により埋め込む。続いて、層間絶縁膜14上のタングステン膜等をCMP法により除去し、その上面を露出させる。これにより、コンタクトホール14a〜14g内に残されたタングステン膜等を導電性プラグ15a〜15gとする。その後に、導電性プラグ15a〜15gに接続される配線16a〜16gを層間絶縁膜14の上に形成し、さらに、別の層間絶縁膜(不図示)、ビア(不図示)、配線(不図示)等を繰り返して形成し、多層配線構造を形成するが、その詳細は省略する。
Further, for example, titanium nitride (TiN) is formed as a barrier metal on the inner surfaces of the contact holes 14a to 14g, and the contact holes 14a to 14g are filled with a tungsten film. Subsequently, the tungsten film or the like on the
以上のようなn型LDMOSトランジスタTn内のPウェル4aの形成工程では、図3(b)に示したように、イオン注入されたp型不純物がアニールなどにより拡散して注入領域から横方向に張り出す。この場合の、張り出し量Lx0は次のような方法により検出される。
In the process of forming the
モニタ素子として使用されるn型LDMOSトランジスタTnを複数形成する。それらのn型LDMOSトランジスタTnを形成する際には、図3(b)に示すレジストパターン51の開口部の51aのエッジx1の位置が互いに相違する他は同じ条件で形成される。そのように形成されたモニタ素子は次のような電気的試験により張り出し量Lx0が求められる。
A plurality of n-type LDMOS transistors Tn used as monitor elements are formed. These n-type LDMOS transistors Tn are formed under the same conditions except that the positions of the edges x1 of the
まず、図2に示すように、n型ソース領域12aの電圧をVs、n型ドレイン領域12bの電圧Vd、シリコン基板1の基板電圧をVbとし、それらの電圧を0ボルト(0V)に設定し、p型コンタクト領域4cを0Vに設定する。また、第1のゲート電極6aとp型コンタクト領域4cの間に接続するバイアス電圧、即ち電圧源41の直流印加電圧Vgの大きさを例えば−2Vから+2Vまで掃印して上昇させる。同時に、キャパシタ容量測定器42を使用し、n型LDMOSトランジスタTnにおける第1のゲート電極6aとp型コンタクト領域4cの間でキャパシタの容量Cgbを測定する。
First, as shown in FIG. 2, the voltage of the n-
そのような条件によれば、Pウェル4aとNウェル3aは、同じ電位なので、直流電圧Vgの変化による互いの影響は無視できる。また、ゲート絶縁膜5aを介したPウェル4aと第1のゲート電極6aの間のキャパシタの容量Cgbは、第1のゲート電極6aとp型コンタクト領域4cに配線16a、16fを介して電気的に接続されるキャパシタ容量測定器42により検出される。
Under such conditions, since the
直流電圧Vgがマイナスの場合、第1のゲート電極6aに対向するPウェル4aのチャネル領域CH1の表層には図7(a)に例示するように多数キャリアのホール(h+)が移動し、ホール密度が高くなる。従って、直流電圧Vgをマイナス方向に大きくするにつれ、第1のゲート電極6aとp型コンタクト領域4cの間の容量Cgbが大きくなる。また、直流電圧Vgをマイナス方向に大きくするにつれ、Nウェル3aの表層には空乏層が発生し、さらに、少数キャリアであるホールが表層に移動して反転層が形成される。
When the DC voltage Vg is negative, a hole (h +) of majority carriers moves to the surface layer of the channel region CH1 of the
直流電圧Vgが0V又はその近辺の電圧の場合、図7(b)に例示するように、第1のゲート電極6aに対向するPウェル4aの表層のチャネル領域には多数キャリアのホールが存在し、Nウェル3aの表層では多数キャリアの電子(e−)が存在する。このため、容量Cgbとして、Pウェル4aのp型不純物濃度に依存する値が第1のゲート電極6とp型コンタクト領域4cの間に現れる。
When the DC voltage Vg is 0 V or a voltage in the vicinity thereof, majority carrier holes exist in the channel region of the surface layer of the
さらに、直流電圧Vgがプラスの場合、図7(c)に例示するように、電圧を大きくするにつれてPウェル4aの表層には空乏層が発生し、さらに、少数キャリアである電子が表層に移動して反転層が形成される。この場合、Nウェル4aの表層には多数キャリアの電子が移動する。直流電圧Vgがプラス側に大きくなるほど第1のゲート電極6aとp型コンタクト領域4cの間の容量Cgbはさらに小さくなり飽和する。
Furthermore, when the DC voltage Vg is positive, as illustrated in FIG. 7C, a depletion layer is generated in the surface layer of the
Vg=0V又はその近辺の電圧Vg1、Vg2では、シリコン基板1表面の正孔/電子のキャリア分布をそのまま測定できるので、容量CgbはPウェル4aと第1のゲート電極6aの重なる面積、即ち空乏層が発生する領域の長さに対してある相関を持つ。従って、図7(a)、(c)に示したように、強反転/強蓄積を+2V/−2Vで測定すると、第1のゲート電極6aの下にある図2(b)に示したPウェル4aのチャネル領域CH1とNウェル3aの長さの範囲の容量を検出できる。また、Pウェル4aのチャネル領域CH1の長さをLCH1とすると、LCH1/Ln1の長さを正確に見積もれるバイアス電圧のVg=0Vとその近辺の電圧条件におけるCgbのLCH依存性が示される。
At Vg = 0 V or voltages Vg 1 and Vg 2 in the vicinity thereof, the hole / electron carrier distribution on the surface of the
直流電圧Vgを−2Vから+2Vに上昇させてゆくと、測定される容量Cgbは、例えば図8(a)の電圧・容量特性曲線a、b又はcのように変化し、それらの変曲点はVgが約0Vで現れる。3つの電圧・容量特性曲線a、b、cは、Pウェル4aを形成するために使用されるレジストパターン51の開口部51aのエッジx1の位置を互いに相違させたもので、これにより電圧・容量特性が異なることを示している。また、電圧・容量特性線a、b、cにおいて、プラスの高い電圧値で飽和する共通の容量値を基準容量C0とする。複数の電圧・容量特性線a、b、cにおける変曲点での容量CgbをCa、Cb、Ccとし、変曲点での電圧を変曲点電圧とする。ここで、最も高い変曲点容量Caの−10%、+10%の容量が得られる電圧をVg1、Vg2とする。また、変曲点容量Caに対して−10%〜+10%の範囲の容量を変曲点領域容量と定義し、この場合の電圧の範囲を変曲点領域電圧と定義する。
When the DC voltage Vg is increased from −2V to + 2V, the measured capacitance C gb changes, for example, as shown in the voltage / capacitance characteristic curve a, b or c in FIG. The point appears when Vg is about 0V. Three voltage / capacitance characteristic curves a, b and c are obtained by making the positions of the edges x1 of the
図8(a)の3つの電圧・容量特性曲線a、b、cは、n型LDMOSトランジスタTnにおいて、図3(b)に示した第1トランジスタ形成領域Aの第1端からレジストパターン51の開口部51aのエッジx1までの距離L11の長い順で上から下に示されている。従って、特性曲線a、b及びcによれば、距離L11が短くなるほど第1のゲート電極6aの下方のPウェル4aの面積が狭くなり、Pウェル4aと第1のゲート電極6aの間の容量Cgbが小さくなる。
The three voltage / capacitance characteristic curves a, b, and c in FIG. 8A show the resist
さらに、複数の第1トランジスタ形成領域Aにおける開口部51aのエッジx1の位置と変曲点容量値Ca、Cb、Ccの関係を2次元座標にプロットし、それらのプロットを結ぶと図8(b)に示すように直線の特性線が得られ、特性線から一次関数の関係式が得られる。
Further, the relationship between the position of the edge x1 of the
図8(b)において、縦軸は容量Cgbを示し、その原点を基準容量C0とする。また、横軸は、開口部51のエッジx1、即ちPウェル4aの形成時のp型不純物導入領域の端の位置を示す。この場合、Pウェル4aにおける空乏層発生領域CH1の第1端(図中左)寄りの縁の位置を基準位置L0とし、これを横軸の原点とする。図8(b)の横軸の数値は、基準位置L0からのエッジx1の位置までの距離を示している。ここで、図2における基準位置L0を第1のゲート電極6aの一側端とする。
In FIG. 8B, the vertical axis indicates the capacity C gb , and the origin is the reference capacity C 0 . The horizontal axis indicates the edge x1 of the
Pウェル4aの形成に導入するp型不純物が拡散しないものと仮定する場合には、エッジx1が基準位置L0で一致すると仮定すればキャパシタの容量CgbはC0となる。しかし、図9に示すように、Pウェル4a内のp型不純物はアニールにより拡散するので、その縁zの位置は横方向に張り出す。このため、レジストパターン51の開口部51aのエッジx1を基準位置L0に一致させた場合でも、図8(b)の特性線に示すように容量Cgbが基準容量C0よりも大きくなり、縦軸と横軸に切片が生じる。縦軸の切片は、プラス側で容量Cgbの増加分Cαを示す。また、横軸の切片は、マイナス側でドリフト絶縁膜6cに向けたp型不純物の張り出し量Lx0となる。
If it is assumed that the p-type impurity introduced into the formation of P-
従って、図8(b)の実線は、L0=0、C0=0とすれば、Cgb=K・x1+Cα(但し、K=Cα/Lx0)の関係式が得られる。なお、図9は、テクノロジCADにより計算したホール濃度の2次元プロファイル象に基づいて描かれた断面図である。 Therefore, the solid line in FIG. 8B can be obtained as a relational expression of C gb = K · x1 + C α (where K = C α / Lx 0 ) if L 0 = 0 and C 0 = 0. FIG. 9 is a cross-sectional view drawn based on a two-dimensional profile image of hole concentration calculated by technology CAD.
ところで、図8(a)の特性線a、b、cにおいて変曲点範囲のマイナス側の電圧Vg1の場合の変曲点容量Cgbを求めて容量・エッジ位置特性線を描くと、図8(b)の一点鎖線のようになる。また、図8(a)の特性線a、b、cにおいて変曲点範囲のプラス側の電圧Vg2の場合の変曲点容量Cgbを求めて容量・エッジ位置特性線を描くと、図8(b)の波線のようになる。いずれにおいても、横軸の切片がほぼ同一であり、同じ張り出し量となることがわかる。容量・エッジ位置特性線の傾きは、Pウェル4aの表層のキャリア濃度が高いほど大きくなる。
By the way, when the inflection point capacitance C gb in the case of the voltage Vg 1 on the minus side of the inflection point range in the characteristic lines a, b, c of FIG. It becomes like the one-dot chain line of 8 (b). Further, when the inflection point capacitance C gb in the case of the voltage Vg 2 on the plus side of the inflection point range is obtained on the characteristic lines a, b, and c in FIG. It becomes like the wavy line of 8 (b). In any case, it can be seen that the intercepts on the horizontal axis are almost the same, and the amount of overhang is the same. The slope of the capacitance / edge position characteristic line increases as the carrier concentration of the surface layer of the
以上のPウェル4aの張り出し量の測定方法は、上記のn型モニタ素子Mn内のPウェル4bの張り出し量の測定にも適用することができる。即ち、第2のゲート電極6bとコンタクト領域4dの間の印加電圧Vgに対する容量の関係を測定し、図8(a)に示したような特性線を求め、さらに、レジストパターン51の開口部51bのエッジx2に対する張り出し量を上記と同様な方法で測定することができる。なお、開口部51bのエッジx2の位置は、p型不純物を導入した領域の側縁と実質的に一致する。
The above method for measuring the amount of protrusion of the
この場合、第2のゲート電極6bの下におけるPウェル4bとNウェル3bの合計の横方向の距離は、仕切絶縁膜2bとドリフト絶縁膜2dの間のPウェル4bの空乏層発生領域CH2の長さLCH2とNウェル3bの長さLn2の合計の距離である。その距離は、第2のゲート電極6bの位置ズレに影響されることはない。これにより、第2のゲート電極6bの位置ズレに影響されずに図8(a)に示したような容量・電圧特性線が得られ、さらに図8(b)に示した容量Cgbと開口部51bのエッジx2の位置の関係をより高い精度で検出することができる。
In this case, the total lateral distance of the
また、n型モニタ素子Mnは、n型LDMOSトランジスタTnに比べると、n型ソース領域12aを有さず、第2のゲート電極6bと仕切絶縁膜2bの間隔をゼロにするか互いを部分的に重ねる構造を有している。このため、検査時には、n型ソース領域12aのアニールによるn型不純物の張り出しを無視できる。
Further, the n-type monitor element Mn does not have the n-
このように、n型モニタ素子Mnを使用する試験によれば、n型LDMOSトランジスタTnを用いて測定する場合に比べ、容量Cαと位置ズレ量Lx0をより高い精度で検出することができる。 As described above, according to the test using the n-type monitor element Mn, the capacitance C α and the positional shift amount Lx 0 can be detected with higher accuracy than in the case of measuring using the n-type LDMOS transistor Tn. .
以上の実施形態によれば、複数の第1トランジスタ形成領域A或いは複数の第1モニタ素子形成領域BにおけるPウェル4a、4bを形成する際のレジストパターン51の開口部51a、51bのエッジx1、x2の横方向の位置を互いに相違させている。また、各々のPウェル4a、4bのコンタクト領域4c、4dとゲート電極6a、6bの間に印加する電圧とその間で測定される容量の関係から電圧・容量特性線を求めている。さらに、電圧・容量特性線の変曲点範囲から変曲点電圧と変曲点容量を求める。さらに、Pウェル4a、4bの各々の変曲点容量とレジストパターン51の開口部51a、51bのエッジx1、x2の位置の関係を二次元座標にプロットして特性線の関係式を求める。さらに、特性線のうち容量を示す軸の切片を変化容量Cαとし、エッジx1、x2の位置を示す軸の切片をPウェル4a、4bの張り出し量Lx0としている。このような方法によれば、完成した半導体装置を加工せずにPウェル4a、4bの張り出し量を精度良く求めることができるので、半導体装置の不純物拡散領域の検査が容易になり、しかも電気的特性の把握が容易になる。また、そのようにして求めたPウェル4a、4bの張り出し量Lx0を不純物イオン注入量、アニール温度などに関連付け、それらのデータを蓄積することによりLDMOSトランジスタの特性を改善することができる。
According to the above embodiment, the edges x1 of the
ところで、上記の説明では、Pウェル4a、4bのコンタクト領域4c、4dとゲート電極6a、6bの間に電圧を印加し、Pウェル4a、4bとゲート電極6a、6bの間のキャパシタ容量を測定してPウェル4a、4bの張り出し量を求めた。これに対し、Nウェル3a、3bのドレイン領域12b、12cをコンタクト領域として使用し、ドレイン領域12b、12cとゲート電極6a、6bの間に電圧を印加し、Nウェル3a、3bとゲート電極6a、6bの間のキャパシタ容量を測定してPウェル4a、4bの張り出し量を求めてもよい。なお、Pウェルの後に、n型不純物イオン注入によりNウェルを形成する場合には、Nウェルについての張り出し量の測定となる。
By the way, in the above description, a voltage is applied between the
(第2の実施の形態)
図10は、第2実施形態に係る半導体装置を示す平面図、図11〜図13は、第2実施形態に係る半導体装置の製造工程を示す断面図である。図10の平面図ではシリコン基板1の上面から上の構造は省略して描かれている。また、図11〜図13の断面は、図10のII−II線から見た断面図である。
(Second Embodiment)
FIG. 10 is a plan view showing a semiconductor device according to the second embodiment, and FIGS. 11 to 13 are cross-sectional views showing manufacturing steps of the semiconductor device according to the second embodiment. In the plan view of FIG. 10, the upper structure from the upper surface of the
第2実施形態に係る半導体装置の検査方法は、第1実施形態に示した検査方法をp型LDMOSトランジスタTp、p型モニタ素子Mpに適用したものである。そこで次に、p型LDMOSトランジスタTp、p型モニタ素子Mpの構造をその形成方法とともに説明する。 The semiconductor device inspection method according to the second embodiment is obtained by applying the inspection method shown in the first embodiment to the p-type LDMOS transistor Tp and the p-type monitor element Mp. Then, next, the structure of the p-type LDMOS transistor Tp and the p-type monitor element Mp will be described together with its formation method.
次に、図11(a)に示すような構造を形成するまでの工程を説明する。
まず、シリコン基板1の主面に、図3(a)と同様な方法で、素子分離絶縁膜2、仕切絶縁膜2e、2f、ドリフト絶縁膜2g、2hを形成する。素子分離絶縁膜2は、第2トランジスタ形成領域Dと第2モニタ素子形成領域Eを囲む領域に形成される。また、仕切絶縁膜2e、2fは、第2トランジスタ形成領域Dと第2モニタ素子形成領域Eのそれぞれの第1端(図中左)寄りに配置されるコンタクト領域23c、23dを内側から仕切る部分に形成される。さらに、ドリフト絶縁膜2g、2hは、第2トランジスタ形成領域Dと第2モニタ素子形成領域Eのそれぞれの第2端(図中右)寄り形成されるドレイン領域32b、32cの第1端側の縁から中央寄りの領域に形成される。
Next, steps required until a structure as shown in FIG.
First, the element
その後に、シリコン基板1の主面のうち第2トランジスタ形成領域Dと第2モニタ素子形成領域Eのそれぞれにn型不純物、例えばリンをイオン注入し、それらの領域D、EにNウェル23a、23bを形成する。リンイオンは、例えば、図3(a)に示したNウェル3a、3bの形成と同じ条件で注入される。
Thereafter, an n-type impurity, for example, phosphorus is ion-implanted into each of the second transistor formation region D and the second monitor element formation region E in the main surface of the
次に、図10に示す平面構造と、11(b)に示す断面構造を形成するまでの工程を説明する。
まず、シリコン基板1及び素子分離絶縁膜2の上にレジストを塗布し、これに露光、現像等を施し、これにより第1開口部52a、第2開口部52bを有するレジストパターン52を形成する。第1、第2開口部52a、52bは、第2トランジスタ形成領域D、第2モニタ素子形成領域E内の第2端寄りのドレイン領域32b、32cとその周囲のドリフト領域を露出する形状に形成される。ドレイン領域32b、32cに接続されるPウェル24a、24bはドリフト領域となる。また、レジストパターン52は、その他の領域を覆う形状を有している。
Next, steps required until a planar structure shown in FIG. 10 and a cross-sectional structure shown in FIG.
First, a resist is applied on the
ここで、第2トランジスタ形成領域Dの第1端から第1開口52aの第1端寄りのエッジx3に至る被覆範囲の横方向の長さをL21とする。また、第1開口部52aの第1端寄りのエッジx3とドリフト絶縁膜2gの間の横方向の距離をLp1とする。なお、モニタ素子として複数配置される第2トランジスタ形成領域D内の各々の距離L21及びLp1の値は互いに異ならせるが、距離L21と距離Lp1の合計の値を実質的に等しくする。
Here, the horizontal length of coverage extending from a first end of the second transistor forming region D on the first end side of the edge x3 of the
第2開口部51bにおいて、第2モニタ素子形成領域Eの第1端から第2開口52bの第1端寄りのエッジx4に至る被覆範囲の横方向の長さをL22とする。また、第2開口部52bの第1端寄りのエッジx4とドリフト絶縁膜2hの間の横方向の距離をLp2とする。なお、モニタ素子として複数配置される第2モニタ素子形成領域E内の各々の距離L22及びLp2の値は互いに異ならせるが、距離L21と距離Lp1の合計の値を実質的に等しくする。
In the
上記の距離L21、Lp1、L22、Lp2と以下に説明する距離或いは長さは、図10の第1端部から第2端部への直線状のII−II線に沿った断面での横方向の距離或いは長さである。また、以下に説明する横方向も、II−II線に沿った方向である。 The distances L 21 , Lp 1 , L 22 , Lp 2 described above and the distances or lengths described below are cross sections along a straight line II-II from the first end to the second end in FIG. The horizontal distance or length at Moreover, the horizontal direction demonstrated below is also a direction along the II-II line.
次に、レジストパターン52をマスクに使用し、第1、第2開口部52a、52bを通してNウェル23a、23b内にホウ素(B)をイオン注入し、その領域にPウェル24a、24bを形成する。イオン注入角度は、例えば、基板面に垂直方向である。この場合、レジストパターン52の第1、第2開口部52a、52bの第1端側の縁x3、x4は、仕切絶縁膜2a、2bとドリフト絶縁膜2c、2dの間に存在する。また、縁x3は、複数の第2トランジスタ形成領域Dにおいて互いに横方向に異なる位置に形成さ、さらに縁x4は、複数の第2モニタ素子形成領域Eにおいて互いに横方向に異なる位置に形成される。
Next, using the resist
これにより、複数の第2トランジスタ形成領域D内のそれぞれのNウェル23aの第1端から第2端への横方向の長さは最初から互いに相違する。同様に、複数の第2モニタ素子形成領域E内でもNウェル23bの横方向の長さは最初から相違する。イオン注入直後のPウェル24a、24bは、第1、第2開口部52a、52bと同じ領域に形成され、Pウェル24a、24bの側縁は、第1、第2開口部52a、52bのエッジx3、x4と実質的に一致する。
Thus, the lateral lengths from the first end to the second end of the
Pウェル24a、24bは、素子分離絶縁膜2、仕切絶縁膜2e、2f及びドリフト絶縁膜2g、2hよりも深く、かつNウェル23a、23bより浅く形成される。この場合、Bイオンは、例えば、図3(b)に示したPウェル4a、4bの形成と同じ条件で注入される。その後に、レジストパターン52を除去し、さらに、シリコン基板1を約1000℃でアニールしてp型不純物、n型不純物を活性化させる。
The
このアニールによれば、イオン注入されたp型不純物は周囲に拡散するので、Pウェル24a、24bは、量Lx0で横方向に張り出す。従って、Pウェル24a、24bとNウェル23a、23bの横方向の接合部(境界)は、仕切絶縁膜2e、2fに向けて張り出す。従って、接合部とドリフト絶縁膜2g、2hの距離はLp1+Lx0、Lp2+Lx0となる。また、第2トランジスタ形成領域Dの第1端から接合部までの距離はL21−Lx0に変わる。さらに、第2モニタ素子形成領域Eでは、第1端から接合部の間の距離がL22−Lx0に変わる。
According to this annealing, p-type impurity is ion-implanted so diffused around, P-
なお、上記の第1トランジスタ形成領域A、第1モニタ素子形成領域Bに不純物をイオン注入する際には、図12(a)に示すように第2トランジスタ形成領域D、第2モニタ素子形成領域EをレジストパターンR21で覆う。 When impurities are ion-implanted into the first transistor formation region A and the first monitor element formation region B, the second transistor formation region D and the second monitor element formation region are formed as shown in FIG. E is covered with a resist pattern R 21.
次に、図12(b)に示す構造を形成するまでの工程を説明する。
まず、Nウェル23a、23b、Pウェル24a、24bの上面を熱酸化してその上面に絶縁膜を形成し、さらにその上にポリシリコン膜をCVD法により形成する。その後に、ポリシリコン膜をフォトリソグラフィ技術、エッチング技術によりパターニングし、第2トランジスタ形成領域D、第2モニタ素子形成領域Eの上を通る領域に第3、第4のゲート電極6c、6dを形成し、それらの下の絶縁膜をゲート絶縁膜5c、5dとする。
Next, steps required until a structure shown in FIG.
First, the upper surfaces of the
第3のゲート電極6cの一端は、仕切絶縁膜2eとPウェル24aの間の領域のNウェル23aの上に位置し、その他端はドリフト絶縁膜2cの上に位置する。また、第4のゲート電極6dの一端は、仕切絶縁膜2fの第2端側の縁の上か、或いは仕切絶縁膜2fの上に位置し、その他端は、ドリフト絶縁膜2hの上に位置する。これにより、第3、第4のゲート電極6c、6dのそれぞれの下方には、Nウェル23a、23bとPウェル24a、24bの接合部(境界)が存在する。
One end of the
次に、図13(a)に示す構造を形成するまでの工程を説明する。
まず、第2トランジスタ形成領域Dと第2モニタ素子形成領域Eのうちコンタクト領域23c、23dを除く領域を露出するレジストパターン(不図示)を形成する。
Next, steps required until a structure shown in FIG.
First, a resist pattern (not shown) that exposes the regions other than the
その後に、第2トランジスタ形成領域Dにおいて、レジストパターンと第3のゲート電極6cとドリフト絶縁膜2gと仕切絶縁膜2eをマスクにして、Nウェル23aとPウェル24aにp型不純物イオン、例えばホウ素イオンを注入する。これにより、第3のゲート電極6cの一側方のNウェル23a内にp型エクステンション領域27aを形成する。これと同時に、第3のゲート電極6cの他側方であってドリフト絶縁膜2gと素子分離絶縁膜2の間にp型エクステンション領域27bを形成する。
Thereafter, in the second transistor formation region D, p-type impurity ions such as boron are formed in the N well 23a and the
また、第2モニタ素子形成領域Eにおいて、レジストパターンと第4のゲート電極6dとドリフト絶縁膜2hと仕切絶縁膜2fをマスクにして、Nウェル23bとPウェル24bにp型不純物であるホウ素イオンを注入する。これにより、ドリフト絶縁膜2hと素子分離絶縁膜2の間の領域にp型エクステンション領域27cを形成する。なお、第3、第4のゲート電極6c、6dにもp型不純物がイオン注入される。その後に、レジストパターンを除去する。
In the second monitor element formation region E, boron ions, which are p-type impurities, are formed in the N well 23b and the
次に、この場合、コンタクト領域23c、23dを除く領域を覆う新たなレジストパターン(不図示)を形成する。n型不純物イオン、例えばリンイオンをNウェル23a、23bのコンタクト領域23c、23d内に注入する。これにより、第2トランジスタ形成領域Dと第2モニタ素子形成領域Eのそれぞれのコンタクト領域23c、23d内にn型エクステンション領域29a、29bを形成する。
Next, in this case, a new resist pattern (not shown) that covers the region excluding the
レジストパターン除去後に、第3、第4のゲート電極6c、6dの側面に絶縁性のサイドウォール31a、31bを形成する。サイドウォール31a、31bは、上記の第1、第2のゲート電極6a、6bの側面上のサイドウォール11a、11bと同様な方法により形成される。
After removing the resist pattern, insulating
この後に、第2トランジスタ形成領域Dと第2モニタ素子形成領域Eのうちコンタクト領域23c、23dを除く領域を露出するレジストパターン(不図示)を形成する。その後に、レジストパターン(不図示)、第3、第4のゲート電極6c、6d、仕切絶縁膜2e、2f及びドリフト絶縁膜2g、2hをマスクに使用し、Nウェル23a、23bとPウェル24a、24b内に高い濃度でp型不純物イオン、例えばホウ素イオンを注入する。
Thereafter, a resist pattern (not shown) that exposes the regions other than the
これにより、p型エクステンション領域27a、27b、27cのそれぞれの上部に、p型エクステンションよりもp型不純物濃度が高いp型不純物拡散領域28a、28b、28cを形成する。また、第3、第4のゲート電極6c、6dにもp型不純物がイオン注入される。その後、レジストパターン(不図示)を除去する。
Thus, p-type
さらに、シリコン基板1の上に新たにレジストパターン(不図示)を形成し、このレジストパターンをマスクに使用し、n型不純物イオン、例えばリンイオンをコンタクト領域23c、23dの上部に注入する。これにより、n型エクステンション領域29a、29bの上に、それよりn型不純物濃度の高いn型不純物拡散領域30a、30bを形成する。さらに、レジストパターンを除去した後に、イオン注入されたp型不純物、n型不純物をアニールにより活性化する。
Further, a resist pattern (not shown) is newly formed on the
これにより、第3のゲート電極6cの一側方に形成されたp型エクステンション領域27aとp型不純物拡散領域28aをp型ソース領域32aとする。また、第3のゲート電極6cの他側方のドリフト絶縁膜2gに隣接する領域に形成されたp型エクステンション領域27b、p型不純物拡散領域28bをp型ドレイン領域32bとする。そして、第3のゲート電極6c、p型ソース領域32a、p型ドレイン領域32b等からp型LDMOSトランジスタTpが形成される。
Thus, the p-
また、第4のゲート電極6dの他側方のドリフト絶縁膜2hに隣接するp型エクステンション領域27c、p型不純物拡散領域28cをp型ドレイン領域32cとする。そして、第4のゲート電極6d、p型ドレイン領域32c等からp型モニタ素子M1が形成される。なお、p型ドレイン領域32b、32cは、Pウェル24a、24bのp型コンタクト領域として使用してもよい。
The p-
この後に、図13(b)に例示するように、第3、第4のゲート電極6c、6d、p型ソース領域32a、p型ドレイン領域32b、32c、n型コンタクト領域23c、23dの上にシリサイド層13h〜13nを形成する。シリサイド層13h〜13nは、上記のn型LDMOSトランジスタT、n型モニタ素子Mに形成されるシリサイド層13a〜13gと同時に形成される。
Thereafter, as illustrated in FIG. 13B, on the third and
次に、図14に例示するように、n型LDMOSトランジスタTn、n型モニタ素子Mnを覆う層間絶縁膜14をp型LDMOSトランジスタTp、p型モニタ素子Mpの上にも形成する。さらに、n型LDMOSトランジスタTn、n型モニタ素子Mnと同様に、p型LDMOSトランジスタTp、p型モニタ素子Mpにも同様に導電性プラグ35h〜35nを接続し、さらに導電性プラグ35h〜35nの上に配線36h〜36nを形成する。
Next, as illustrated in FIG. 14, an
以上のような半導体装置の製造方法に従って複数のp型LDMOSトランジスタTp内のPウェル24aを形成する際に、図11(b)に示したレジストパターン52の開口部52aの縁x3の位置を互いに相違させる。そのような工程を経て形成された複数のp型LDMOSトランジスタTpをモニタ素子として使用し、それらの第3のゲート電極6cとn型コンタクト領域23cのそれぞれの間に電圧を印加して試験する。この場合、n型ドレイン領域32b、シリコン基板1、n型ソース領域32aの電圧Vd、Vb、Vsを0Vに設定する。これにより、第3のゲート電極6c、ゲート絶縁膜5c、Nウェル23aにより形成されるキャパシタの容量値Cgbが測定される。
When the
そのような条件によれば、Pウェル24aとNウェル23aは、同じ電位なので、第3のゲート電極6cに印加する直流電圧Vgの変化による互いの影響は無視できる。また、第3のゲート絶縁膜5cを介したPウェル24aとゲート電極6cの間のキャパシタの容量Cgbは、第3のゲート電極6cとn型コンタクト領域23cに配線36h、36mを介して電気的に接続されるキャパシタ容量測定器42により検出される。
Under such conditions, since the
Vg=0V又はその近辺の電圧Vg1、Vg2の範囲では、シリコン基板1表面の正孔/電子のキャリア分布をそのまま測定できるので、容量CgbはNウェル23aと第3のゲート電極6cの重なる面積、即ち空乏層が発生する領域の長さに対してある相関を持つ。従って、強反転/強蓄積を+3V/−3Vで測定すると、第3のゲート電極6cの下にある図14に示したNウェル23aのチャネル領域CH1とPウェル24aの範囲の容量を検出できる。また、Nウェル23aのチャネル領域CH1の長さをLCH1とすると、LCH1/Lp1の長さを正確に見積もれるバイアス電圧のVg=0Vとその近辺の電圧条件におけるCgbのLCH1依存性が示される。
Since the hole / electron carrier distribution on the surface of the
直流電圧Vgを−3Vから+3Vに上昇させてゆくと、測定される容量Cgbは、例えば図15(a)に示す電圧・容量特性曲線d、e、f、gのように変化し、それらの変曲点はVg=0Vで現れる。4つの電圧・容量特性曲線d、e、f、gは、Pウェル24aを形成するために使用されるレジストパターン52の開口部52aのエッジx2の位置を相違させることにより電圧・容量特性が異なることを示している。
When the DC voltage Vg is increased from −3 V to +3 V, the measured capacitance C gb changes as shown in the voltage / capacitance characteristic curves d, e, f, g shown in FIG. The inflection point of appears at Vg = 0V. The four voltage / capacitance characteristic curves d, e, f, and g have different voltage / capacitance characteristics by changing the position of the edge x2 of the
また、電圧・容量特性線d〜gにおいて、負の電圧値で飽和する共通の容量値を基準容量C0とする。複数の電圧・容量特性線d〜gにおける変曲点での容量CgbをCd、Ce、Cf、Cgとし、変曲点での電圧を変曲点電圧とする。ここで、最も高い変曲点容量Caの−10%、+10%の容量が得られる電圧をVg1、Vg2とする。また、変曲点容量Cdに対して−10%〜+10%の範囲の容量を変曲点領域容量と定義し、この場合の電圧の範囲を変曲点領域電圧と定義する。 Further, in the voltage-capacitance characteristic line D-G, and the reference capacitance C 0 of the common capacitance value is saturated at a negative voltage value. Capacitance C gb at the inflection point in the plurality of voltage / capacitance characteristic lines d to g is defined as C d , C e , C f , and C g, and the voltage at the inflection point is defined as the inflection point voltage. Here, -10% of the highest inflection point capacitance C a, the voltage + 10% of the capacity is obtained and Vg 1, Vg 2. Moreover, the capacity in the range of -10% to +10% relative to the inflection point capacitance C d is defined as an inflection point region capacity, defines the range of the voltage in this case the inflection point region voltage.
図15(a)の4つの電圧・容量特性曲線d〜gは、p型LDMOSトランジスタTpにおいて、図11(b)に示した第2トランジスタ形成領域Dの第1端からレジストパターン52の開口部52aのエッジx3までの距離L21の長い順で上から下に示されている。従って、特性曲線d〜gによれば、距離L21が短くなるほど第3のゲート電極6cの下方のNウェル23aの面積が狭くなり、Nウェル23aと第3のゲート電極6cの間の容量Cgbが小さくなる。
The four voltage / capacitance characteristic curves d to g in FIG. 15A indicate the opening of the resist
さらに、複数の第2トランジスタ形成領域Dにおける開口部52aのエッジx3の位置と変曲点容量値Cd、Ce、Cf、Cgの関係を2次元座標にプロットし、それらのプロットを結ぶと図15(b)に示すように直線の特性線が得られ、特性線から一次関数の関係式が得られる。図15(b)において、縦軸は容量Cgbを示し、その原点を基準容量C0とする。また、横軸は、開口部52のエッジx3、即ちPウェル24aの形成時のp型不純物導入領域の端の位置を示す。この場合、Nウェル23aにおける空乏層発生領域CH1の第1端(図中左)寄りの縁の位置を基準位置L0とし、これを横軸の原点とする。図15(b)の横軸の数値は、基準位置L0からのエッジx3の位置までの距離を示している。ここで、図14における基準位置L0を第3のゲート電極6cの一側端とする。
Further, the relationship between the position of the edge x3 of the
Pウェル24aの形成のために導入するp型不純物が拡散しないものと仮定する場合には、開口部52のエッジx3を基準位置L0から僅かに離しても、容量CgbはC0となることがある。これは、図16の左向きの矢印に示すように、Pウェル24a内のp型不純物はアニールにより周囲に拡散するので、その縁zの位置は横方向に張り出すからである。このため、図15(b)の特性線では、縦軸と横軸に切片が生じる。横軸の切片は、仕切絶縁膜6eに向けたp型不純物の張り出し量Lx0となる。また、縦軸の切片は、マイナス側で容量の減少分を示すが、実際にはC0より小さくならない。
If it is assumed that the p-type impurity to be introduced for forming the P-
従って、図15(b)の実線は、L0=0、C0=0とすれば、Cgb=K・x3−Cα(但し、K=Cα/Lx0)の関係式が得られる。なお、図16は、テクノロジCADにより計算したホール濃度の2次元プロファイル象に基づいて描かれた断面図である。 Accordingly, the solid line in FIG. 15B can be obtained as a relational expression of C gb = K · x 3 −C α (where K = C α / Lx 0 ) if L 0 = 0 and C 0 = 0. . FIG. 16 is a cross-sectional view drawn based on a two-dimensional profile image of the hole concentration calculated by the technology CAD.
ところで、図15(a)の特性線d〜gにおいて変曲点範囲のマイナス側の電圧Vg1の場合の変曲点容量Cgbを求めて容量・エッジ位置特性線を描くと、図15(b)の一点鎖線のようになる。また、図15(a)の特性線d〜gにおいて変曲点範囲のプラス側の電圧Vg2の場合の変曲点容量Cgbを求めて容量・エッジ位置特性線を描くと、図15(b)の波線のようになる。いずれにおいても、横軸の切片がほぼ同一であり、変曲点範囲ではほぼ同じ張り出し量となることがわかる。なお、容量・エッジ位置特性線の傾きは、Nウェル23aの表層のキャリア濃度が高いほど大きくなる。 By the way, when the inflection point capacitance C gb in the case of the voltage Vg 1 on the minus side of the inflection point range in the characteristic lines d to g in FIG. b) Like a one-dot chain line. Further, when the inflection point capacitance C gb in the case of the voltage Vg 2 on the plus side of the inflection point range in the characteristic lines d to g in FIG. It becomes like the wavy line of b). In any case, the intercepts on the horizontal axis are almost the same, and it is understood that the amount of overhang is almost the same in the inflection point range. Note that the slope of the capacitance / edge position characteristic line increases as the carrier concentration of the surface layer of the N well 23a increases.
以上のPウェル24aの張り出し量の測定方法は、上記のp型モニタ素子Mp内のPウェル24bの張り出し量の測定にも適用することができる。即ち、第4のゲート電極6dとコンタクト領域23dの間の印加電圧Vgに対する容量の関係を測定し、図15(a)に示したような特性線を求め、さらに、レジストパターン51の開口部52bのエッジx4に対する張り出し量を上記と同様な方法で測定することができる。
The method for measuring the amount of protrusion of the
この場合、第4のゲート電極6dの下におけるPウェル24bとNウェル23bの合計の横方向の距離は、仕切絶縁膜2fとドリフト絶縁膜2hの間のNウェル23bの空乏層発生領域CH2の長さLCH2とPウェル24bの長さLp2の合計の距離である。その距離は、第4のゲート電極6dの位置ズレに影響されることはない。これにより、第4のゲート電極6dの位置ズレに影響されずに図15(a)に示したような容量・電圧特性線を求め、さらに図15(b)に示した容量Cgbと開口部25bのエッジX4の位置の関係をより高い精度で検出することができる。なお、開口部52bのエッジX4の位置は、p型不純物を導入した領域の側縁と実質的に一致する。
In this case, the total lateral distance of the
p型モニタ素子Mpは、p型LDMOSトランジスタTpに比べると、p型ソース領域32aを有さず、第4のゲート電極6dと仕切絶縁膜2fの間隔をゼロにする構造か、或いは互いを部分的に重ねる構造を有している。このため、検査時には、p型ソース領域32aのアニールによるp型不純物の張り出しを無視できる。
Compared to the p-type LDMOS transistor Tp, the p-type monitor element Mp does not have the p-
このように、p型モニタ素子Mpを使用する試験によれば、p型LDMOSトランジスタTpを用いて測定する場合に比べ、容量Cαと位置ズレ量Lx0をより高い精度で検出することができる。 As described above, according to the test using the p-type monitor element Mp, it is possible to detect the capacitance C α and the positional shift amount Lx 0 with higher accuracy than in the case of measuring using the p-type LDMOS transistor Tp. .
ところで、上記の説明では、Nウェル23a、23bのコンタクト領域23c、23dとゲート電極6c、6dの間に電圧を印加し、Pウェル24a、24bとゲート電極6c、6dの間のキャパシタ容量を測定してPウェル24a、24bの張り出し量を求めた。これに対し、Pウェル24a、24bのドレイン領域32b、32cをコンタクト領域として使用し、ドレイン領域32b、32cとゲート電極6c、6dの間に電圧を印加し、Pウェル24a、24bとゲート電極6c、6dの間のキャパシタ容量を測定してPウェル24a、24bの張り出し量を求めてもよい。なお、Pウェルの後にNウェルを形成する場合には、Nウェルについての張り出し量の測定となる。
In the above description, a voltage is applied between the
以上の実施形態によれば、複数の第2トランジスタ形成領域D或いは複数の第2モニタ素子形成領域EにおけるPウェル24a、24bを形成する際のレジストパターン52の開口部52a、52bのエッジx3、x4の横方向の位置を互いに相違させている。また、各々のNウェル23a、23bのコンタクト領域23c、23dとゲート電極6c、6dの間に印加する電圧とその間で測定される容量の関係から電圧・容量特性線を求めている。さらに、電圧・容量特性線の変曲点範囲から変曲点電圧と変曲点容量を求める。さらに、Nウェル23a、23bの各々の変曲点容量とレジストパターン52の開口部52a、52bのエッジx3、x4の位置の関係を二次元座標にプロットして特性線の関係式を求める。さらに、特性線のうち容量を示す軸の切片を変化容量Cαとし、エッジx3、x4の位置を示す軸の切片をPウェル24a、24bの張り出し量Lx0としている。このような方法によれば、完成した半導体装置を加工せずにPウェル24a、24bの張り出し量を高い精度で求めることができるので、半導体装置の不純物拡散領域の検査が容易になり、しかも電気的特性の把握が容易になる。また、そのようにして求めたPウェル24a、24bの張り出し量Lx0を不純物イオン注入量、アニール温度などに関連付け、それらのデータを蓄積することによりLDMOSトランジスタの特性を改善することができる。
According to the above embodiment, the edges x3 of the
ところで、上記のようにn型LDMOSトランジスタTn、p型MOSトランジスタTpをモニタ素子として形成する場合にはソース領域の形成を省略してもよい。また、試験の際には、ドレイン領域をコンタクト領域に使用し、ゲート電極とドレイン領域の間に電圧を印加し、容量を測定してもよい。なお、上記したモニタ用の素子は複数の基板に形成されてもよい。 By the way, when the n-type LDMOS transistor Tn and the p-type MOS transistor Tp are formed as monitor elements as described above, the formation of the source region may be omitted. In the test, the drain region may be used as a contact region, a voltage may be applied between the gate electrode and the drain region, and the capacitance may be measured. Note that the above-described monitoring elements may be formed on a plurality of substrates.
なお、上記のp型とn型は、一方を第1導電型とすると、他方が第2導電型になる関係を有する。 Note that the p-type and the n-type have a relationship that when one is a first conductivity type, the other is a second conductivity type.
ここで挙げた全ての例および条件的表現は、発明者が技術促進に貢献した発明および概念を読者が理解するのを助けるためのものであり、ここで具体的に挙げたそのような例および条件に限定することなく解釈され、また、明細書におけるそのような例の編成は本発明の優劣を示すこととは関係ない。本発明の実施形態を詳細に説明したが、本発明の精神および範囲から逸脱することなく、それに対して種々の変更、置換および変形を施すことができると理解される。 All examples and conditional expressions given here are intended to help the reader understand the inventions and concepts that have contributed to the promotion of technology, such examples and It is interpreted without being limited to the conditions, and the organization of such examples in the specification is not related to showing the superiority or inferiority of the present invention. While embodiments of the present invention have been described in detail, it will be understood that various changes, substitutions and variations can be made thereto without departing from the spirit and scope of the invention.
次に、本発明の実施形態について特徴を付記する。
(付記1)半導体基板内の複数の素子形成領域の各々に形成された複数の第1導電型領域と、前記複数の第1導電型領域の各々の一端側から横方向の中央寄りの領域で、前記中央寄りの側縁の位置を異ならせて第2導電型不純物を導入することにより形成された第2導電型領域と、前記複数の素子形成領域の各々において、前記第1導電型領域及び前記第2導電型領域の接合部及びその周囲の上に絶縁膜を介して形成された電極と、前記複数の素子形成領域の各々の前記電極の側方で、前記第1導電型領域、前記第2導電型領域のいずれかで同じ導電型に形成されたコンタクト領域と、を有する半導体装置を用意し、前記複数の素子形成領域の各々において、前記第1導電型領域と前記第2導電型領域のうち前記コンタクト領域に接続される方で前記電極に重なる部分に発生する空乏層のうち前記一端寄りの縁の位置を前記横方向の基準位置と定め、前記複数の素子形成領域の各々について、前記電極と前記コンタクト領域の間に印可する印加電圧と、前記電極と前記コンタクト領域の間の前記容量との関係を測定し、複数の電圧・容量特性線を求め、前記複数の前記電圧・容量特性線において低い値で飽和する共通の前記容量の値を基準容量となし、前記複数の前記電圧・容量特性線の変曲点領域における1つの第1電圧を選択し、前記複数の電圧・容量特性線において前記第1電圧のときの前記容量を複数の変曲点容量値とし、前記変曲点容量値が得られる前記複数の素子形成領域における前記側縁の位置と前記変曲点容量値の関係から前記側縁の位置と前記容量値を変数とした関係式を作成し、前記関係式において、前記容量値が前記基準容量となる前記側縁のはみ出し位置を求め、前記はみ出し位置と前記基準位置の距離を前記第2導電型領域の前記側縁の張り出し量とする、半導体装置の試験方法。
(付記2)前記変曲点領域は、前記電圧・容量特性線の変曲点の前記容量に対する±10%の範囲となる領域であり、前記第1電圧は、前記電圧・容量特性線の前記変曲点領域から求められる範囲の前記印加電圧であることを特徴とする付記1に記載の半導体装置の試験方法。
(付記3)前記複数の素子形成領域は、前記半導体基板の上部に形成される第1絶縁膜により囲まれることを特徴とする付記1又は付記2に記載の半導体装置の試験方法。
(付記4)前記第1導電型領域はn型領域であり、前記第2導電型領域はp型領域であることを特徴とする付記1乃至付記3のいずれか1つに記載の半導体装置の試験方法。
(付記5)前記複数の素子形成領域の各々の上部で、前記コンタクト領域と前記電極の間の領域には第2絶縁膜が形成されていることを特徴とする付記1乃至付記4のいずれか1つに記載の半導体装置の試験方法。
(付記6)前記複数の素子形成領域の各々の上部で、前記第2絶縁膜と前記電極の間の領域には前記コンタクト領域とは反対導電型の不純物拡散領域が形成されていることを特徴とする付記5に記載の半導体装置の試験方法。
(付記7)前記第1導電型領域と前記第2導電型領域のうち前記コンタクト領域が接続される方の領域の上部で、互いの縁を一致させて前記電極に隣接して形成されるか、前記電極に一部が重ねて形成される第4絶縁膜を有することを特徴とする付記1乃至付記4のいずれか1つに記載の半導体装置の試験方法。
(付記8)前記第1導電型領域と前記第2導電型領域のうち前記コンタクト領域に接続しない方の領域の上部には、前記電極の側端を重ねる第3絶縁膜が前記第1導電型領域と前記第2導電型領域の接合部分から離れて形成されていることを特徴とする付記至1乃至付記7のいずれか1つに記載の半導体装置の試験方法。
(付記9)半導体基板の複数の素子形成領域に形成される複数のモニタ素子を有し、前記複数のモニタ素子は、前記半導体基板内の前記複数の素子形成領域の各々に形成された複数の第1導電型領域と、前記複数の第1導電型領域の各々の一端側から横方向の中央寄りの領域で、前記中央寄りの側縁の位置を異ならせて第2導電型不純物を導入することにより形成された第2導電型領域と、前記複数の素子形成領域の各々において、前記第1導電型領域及び前記第2導電型領域の一部の上に、絶縁膜を介して形成された電極と、前記複数の素子形成領域における前記電極の側方で、前記第1導電型領域、前記第2導電型領域のいずれかで同じ導電型に形成されたコンタクト領域と、前記第1導電型領域と前記第2導電型領域のうち前記コンタクト領域が接続される方の一領域で、前記電極に隣接して互いの縁を一致させて形成されるか、前記電極に一部を重ねて前記半導体基板の上部に形成される絶縁膜と、を有することを特徴とする半導体装置。
(付記10)前記モニタ素子は、前記半導体基板の上部に形成される第1絶縁膜により囲まれていることを特徴とする付記9に記載の半導体装置。
(付記11)前記第1導電型領域はn型領域であり、前記第2導電型領域はp型領域であることを特徴とする付記9又は付記10に記載の半導体装置。
(付記12)前記複数の素子形成領域の各々の上部において、前記コンタクト領域と前記電極の間の領域には第2絶縁膜が形成されていることを特徴とする付記9乃至付記11のいずれか1つに記載の半導体装置。
(付記13)前記第1導電型領域と前記第2導電型領域のうち前記コンタクト領域から離れた方の上部には、前記電極の側端を重ねる第3絶縁膜が前記第1導電型領域と前記第2導電型領域の接合部分から離れて形成されていることを特徴とする付記9乃至付記12のいずれか1つに記載の半導体装置。
Next, features of the embodiment of the present invention will be described.
(Supplementary Note 1) A plurality of first conductivity type regions formed in each of a plurality of element formation regions in a semiconductor substrate, and a region closer to the center in the horizontal direction from one end side of each of the plurality of first conductivity type regions. In each of the plurality of element formation regions, the second conductivity type region formed by introducing the second conductivity type impurity by changing the position of the side edge closer to the center, and the plurality of element formation regions, An electrode formed on the junction of the second conductivity type region and its periphery via an insulating film, and on the side of each of the electrodes in the plurality of element formation regions, the first conductivity type region, And a contact region formed in the same conductivity type in any one of the second conductivity type regions, and the first conductivity type region and the second conductivity type in each of the plurality of element formation regions. Connected to the contact region of the region The position of the edge near the one end of the depletion layer generated in the portion overlapping with the electrode is defined as the reference position in the lateral direction, and is applied between the electrode and the contact region for each of the plurality of element formation regions. Measuring the relationship between the applied voltage and the capacitance between the electrode and the contact region, obtaining a plurality of voltage / capacitance characteristic lines, and saturating at a low value in the plurality of voltage / capacitance characteristic lines. The value of the capacitance is used as a reference capacitance, one first voltage in an inflection point region of the plurality of voltage / capacitance characteristic lines is selected, and the first voltage is selected in the plurality of voltage / capacitance characteristic lines. The capacitance is a plurality of inflection point capacitance values, and the side edge position and the inflection point capacitance value are determined from the relationship between the side edge position and the inflection point capacitance value in the plurality of element formation regions from which the inflection point capacitance value is obtained. With the capacity value as a variable A relational expression is created, and in the relational expression, the protruding position of the side edge where the capacitance value becomes the reference capacity is obtained, and the distance between the protruding position and the reference position is determined as the distance of the side edge of the second conductivity type region. A method for testing a semiconductor device in which the amount of overhang is used.
(Supplementary Note 2) The inflection point region is a region that is within a range of ± 10% of the inflection point of the voltage / capacitance characteristic line with respect to the capacity, and the first voltage is the range of the voltage / capacitance characteristic line. The test method for a semiconductor device according to
(Supplementary note 3) The test method for a semiconductor device according to
(Supplementary note 4) The semiconductor device according to any one of
(Supplementary note 5) Any one of
(Appendix 6) An impurity diffusion region having a conductivity type opposite to that of the contact region is formed in a region between the second insulating film and the electrode above each of the plurality of element formation regions. The test method of the semiconductor device according to
(Appendix 7) Whether the first conductivity type region and the second conductivity type region are formed adjacent to the electrode at the upper portion of the region to which the contact region is connected, with their edges aligned. The method for testing a semiconductor device according to any one of
(Supplementary Note 8) A third insulating film that overlaps a side edge of the electrode is formed on the first conductive type region and the second conductive type region on a region that is not connected to the contact region. 8. The method for testing a semiconductor device according to any one of
(Supplementary Note 9) A plurality of monitor elements formed in a plurality of element formation regions of a semiconductor substrate, wherein the plurality of monitor elements are formed in each of the plurality of element formation regions in the semiconductor substrate. The second conductivity type impurity is introduced by changing the position of the side edge near the center between the first conductivity type region and the region near the center in the lateral direction from one end side of each of the plurality of first conductivity type regions. In each of the second conductivity type region thus formed and the plurality of element formation regions, an insulating film is formed on a part of the first conductivity type region and the second conductivity type region. An electrode, a contact region formed in the same conductivity type in either the first conductivity type region or the second conductivity type region at a side of the electrode in the plurality of element formation regions, and the first conductivity type The contour of the region and the second conductivity type region And an insulating film formed on the upper portion of the semiconductor substrate, with one edge being adjacent to the electrode and having the edges aligned with each other. A semiconductor device comprising:
(Supplementary note 10) The semiconductor device according to supplementary note 9, wherein the monitor element is surrounded by a first insulating film formed on an upper portion of the semiconductor substrate.
(Supplementary note 11) The semiconductor device according to
(Supplementary note 12) Any one of Supplementary notes 9 to 11, wherein a second insulating film is formed in a region between the contact region and the electrode above each of the plurality of element formation regions. The semiconductor device according to one.
(Supplementary Note 13) A third insulating film that overlaps a side end of the electrode is formed on the upper portion of the first conductivity type region and the second conductivity type region, which are away from the contact region, with the first conductivity type region. 13. The semiconductor device according to any one of appendices 9 to 12, wherein the semiconductor device is formed apart from a joint portion of the second conductivity type region.
1 シリコン基板
2 素子分離絶縁膜
2a、2b、2e、2f 仕切絶縁膜
2c、2d、2g、2h ドリフト絶縁膜
3a、3b Nウェル
4a、4b Pウェル
4c、4d コンタクト領域
5a、5b、5c、5d ゲート絶縁膜
6a、6b、6c、6d ゲート電極
11a、11b サイドウォール
12a ソース領域
12b、12c ドレイン領域
23a、23b Nウェル
23c、23d コンタクト領域
24a、24b Pウェル
31a、32b サイドウォール
32a ソース領域
32b、32c ドレイン領域
41 電源
42 容量測定器
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前記複数の素子形成領域の各々において、前記第1導電型領域と前記第2導電型領域のうち前記コンタクト領域に接続される方で前記電極に重なる部分に発生する空乏層のうち前記一端寄りの縁の位置を前記横方向の基準位置と定め、
前記複数の素子形成領域の各々について、前記電極と前記コンタクト領域の間に印可する印加電圧と、前記電極と前記コンタクト領域の間の前記容量との関係を測定し、複数の電圧・容量特性線を求め、
前記複数の前記電圧・容量特性線において低い値で飽和する共通の前記容量の値を基準容量となし、
前記複数の前記電圧・容量特性線の変曲点領域における1つの第1電圧を選択し、
前記複数の電圧・容量特性線において前記第1電圧のときの前記容量を複数の変曲点容量値とし、
前記変曲点容量値が得られる前記複数の素子形成領域における前記側縁の位置と前記変曲点容量値の関係から前記側縁の位置と前記容量値を変数とした関係式を作成し、
前記関係式において、前記容量値が前記基準容量となる前記側縁のはみ出し位置を求め、前記はみ出し位置と前記基準位置の距離を前記第2導電型領域の前記側縁の張り出し量とする、
半導体装置の試験方法。 A plurality of first conductivity type regions formed in each of the plurality of element formation regions in the semiconductor substrate; and a region closer to the center in the lateral direction from one end side of each of the plurality of first conductivity type regions. In each of the plurality of element formation regions and the second conductivity type region formed by introducing the second conductivity type impurities at different positions of the side edges of the first conductivity type region and the second conductivity type An electrode formed on the bonding portion of the mold region and its periphery via an insulating film, and the first conductivity type region and the second conductivity type on a side of each of the plurality of element formation regions. A semiconductor device having a contact region formed in the same conductivity type in any of the regions,
In each of the plurality of element formation regions, a depletion layer generated near a portion of the first conductivity type region and the second conductivity type region that is connected to the contact region and overlaps with the electrode. The edge position is defined as the lateral reference position,
For each of the plurality of element formation regions, a relationship between an applied voltage applied between the electrode and the contact region and the capacitance between the electrode and the contact region is measured, and a plurality of voltage / capacitance characteristic lines are measured. Seeking
The common capacitance value saturated at a low value in the plurality of voltage / capacitance characteristic lines is used as a reference capacitance,
Selecting one first voltage in an inflection point region of the plurality of voltage-capacitance characteristic lines;
In the plurality of voltage-capacitance characteristic lines, the capacitance at the first voltage is a plurality of inflection point capacitance values,
Create a relational expression using the position of the side edge and the capacitance value as a variable from the relationship between the position of the side edge and the inflection point capacitance value in the plurality of element formation regions where the inflection point capacitance value is obtained,
In the relational expression, the protruding position of the side edge where the capacitance value becomes the reference capacity is obtained, and the distance between the protruding position and the reference position is the amount of protrusion of the side edge of the second conductivity type region.
Semiconductor device testing method.
前記複数のモニタ素子は、
前記半導体基板内の前記複数の素子形成領域の各々に形成された複数の第1導電型領域と、
前記複数の第1導電型領域の各々の一端側から横方向の中央寄りの領域で、前記中央寄りの 側縁の位置を異ならせて第2導電型不純物を導入することにより形成された第2導電型領域と、
前記複数の素子形成領域の各々において、前記第1導電型領域及び前記第2導電型領域の一部の上に、絶縁膜を介して形成された電極と、
前記複数の素子形成領域における前記電極の側方で、前記第1導電型領域、前記第2導電型領域のいずれかで同じ導電型に形成されたコンタクト領域と、
前記第1導電型領域と前記第2導電型領域のうち前記コンタクト領域が接続される方の一領域で、前記電極に隣接して互いの縁を一致させて形成されるか、前記電極に一部を重ねて前記半導体基板の上部に形成される絶縁膜と、
を有することを特徴とする半導体装置。 Having a plurality of monitor elements formed in a plurality of element formation regions of a semiconductor substrate;
The plurality of monitor elements are:
A plurality of first conductivity type regions formed in each of the plurality of element formation regions in the semiconductor substrate;
A second conductivity type region is formed by introducing a second conductivity type impurity in a region closer to the center in the lateral direction from one end side of each of the plurality of first conductivity type regions with the position of the side edge closer to the center being different. A conductive type region;
In each of the plurality of element formation regions, an electrode formed through an insulating film on a part of the first conductivity type region and the second conductivity type region;
A contact region formed in the same conductivity type in either the first conductivity type region or the second conductivity type region on a side of the electrode in the plurality of element formation regions;
One region of the first conductivity type region and the second conductivity type region to which the contact region is connected, and is formed adjacent to the electrode so that their edges coincide with each other. An insulating film formed on top of the semiconductor substrate with overlapping portions;
A semiconductor device comprising:
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