JP2820008B2 - 半導体装置の膜厚モニタ構造及びモニタ方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は半導体装置の製造工程に
おいて、形成した膜の膜厚をモニタするためのモニタ構
造及びモニタ方法に関し、特に膜にホールを開口する際
のエッチング状態を確認するために利用される構造及び
方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体装置の製造工程では、例えばコン
タクトホールをエッチング法により開口する場合には、
半導体基板上に形成した絶縁膜の一部をモニタ部として
構成しておき、このモニタ部における絶縁膜の膜厚を測
定することでコンタクトホールの開口終点を検出する方
法がとられている。そのため、従来では図 に示す方法
が利用されている。図４（ａ）のように、半導体装置の
一部にモニタ部を設けておき、このモニタ部には半導体
装置の素子部と同時に半導体基板１１の表面に所要パタ
ーンのフィールド絶縁膜１２を形成し、かつその上に層
間絶縁膜１３を形成する。

【０００３】そして、図４（ｂ）のように、素子部にお
いて前記層間絶縁膜とフィールド絶縁膜と同時に形成し
た各絶縁膜にコンタクトホールをエッチング開口する際
に、このモニタ部においても同時に各絶縁膜１２，１３
のエッチングを行い、かつその際に前記層間絶縁膜１３
やフィールド絶縁膜１２の膜厚を測定することで、エッ
チングの進行状態を確認し、素子部におけるコンタクト
ホールの開口状態をモニタしている。なお、この場合、
モニタ部においては、図５に示すように、フィールドマ
スクとコンタクトマスクの一部にそれぞれのモニタ用の
パターンＦ，Ｃを形成し、このフィールドマスクパター
ンＦにより設定されたパターン領域において前記フィー
ルド絶縁膜を形成し、かつコンタクトマスクパターンＣ
により設定されたパターン領域においてフォトレジスト
１４を利用したエッチングを行っている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この従
来のモニタ方法では、コンタクトマスクパターンＣに従
って層間絶縁膜１３とフィールド絶縁膜１２が同一パタ
ーンで連続してエッチングが行われるため、図４（ｂ）
のように、両絶縁膜の膜厚にわたる段差の大きな開口が
形成されることになる。このため、次に行われる金属配
線の被着及びそのパターンエッチング工程により、その
段差部に図４（ｃ）のように金属配線のエッチング残り
１５′が発生し易くなる。この金属配線のエッチング残
り１５′が生じると、後工程においてこのエッチング残
り１５′が剥がれ、素子部において電気的な短絡を起こ
し、不良の原因となる。

【０００５】このため、従来では、図４（ｄ）のよう
に、モニタ部の全体に金属配線１５が残るようなパター
ンエッチングを行ない、金属配線の剥がれを防止するよ
うにしている。しかしながら、このようにモニタ部の全
てを金属配線１５で被覆すると、半導体基板の表面が覆
い隠されてしまうため、以後の工程における膜厚のモニ
タができなくなってしまう。そこで、図４（ｅ）のよう
に、半導体基板１１の表面が露呈されるように、金属配
線１５Ａを段差部にのみ残すことも行われているが、こ
こに露呈された半導体基板１１の表面はフィールド絶縁
膜１２が形成されていた箇所であるため、本来の半導体
基板の表面を露呈させた上での膜厚モニタを行うことが
できないという問題がある。なお、図５は図４（ｅ）を
形成する際のマスクパターンを示す図であり、Ｆはフィ
ールドマスク、Ｃはコンタクトマスクである。また、前
記した従来方法では、層間絶縁膜１３とフィールド絶縁
膜１２の境界が明確でないため、各絶縁膜の膜厚を正確
に測定することが難しく、高精度のモニタを行う上での
障害となっている。本発明の目的は、これらの問題を解
消し、半導体装置の製造に際して有効なモニタを行うこ
とができる膜厚モニタ構造及びモニタ方法を提供するこ
とにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明のモニタ構造は、
半導体装置の一部に設けられたモニタ部において、フィ
ールド絶縁膜が所要パターンに形成され、このフィール
ド絶縁膜を覆うように形成された層間絶縁膜は前記フィ
ールド絶縁膜を露出させるようにフィールド絶縁膜より
も広い領域が除去されており、フィールド絶縁膜は前記
層間絶縁膜の除去された領域内で全領域にわたって除去
されている。この場合、層間絶縁膜の除去された段差部
を金属配線で被覆してもよい。また、モニタ部はスクラ
イブ領域に配置してもよい。また、本発明のモニタ方法
は、モニタ部において、所要パターン寸法のフィールド
絶縁膜とこれを覆う層間絶縁膜を形成する工程と、この
層間絶縁膜をフィールド絶縁膜よりも広い領域でエッチ
ング除去する工程と、この層間絶縁膜のエッチング除去
された領域内でフィールド絶縁膜をエッチング除去する
工程とを含んでおり、エッチングに伴う層間絶縁膜及び
フィールド絶縁膜の膜厚を測定し、これに基づいてエッ
チング等の確認を行う方法である。

【０００７】

【実施例】次に、本発明について図面を参照して説明す
る。図１は本発明の一実施例を示す断面図、図２は図１
（ｄ）を形成するためのマスクパターン図である。図１
（ａ）のように、半導体装置の一部にモニタ部を設けて
おき、このモニタ部には半導体装置の素子部と同時に半
導体基板１の表面に所要パターンのフィールド絶縁膜２
を形成し、かつその上に層間絶縁膜３を形成する。この
とき、形成するフィールド絶縁膜２はフィールドマスク
Ｆによってなるべくその平面面積が小さくなるように形
成し、層間絶縁膜３はこのフィールド絶縁膜２よりも広
い範囲に形成されるようにする。

【０００８】そして、図１（ｂ）、続いて図１（ｃ）の
ように、素子部において前記層間絶縁膜とフィールド絶
縁膜と同時に形成した絶縁膜にコンタクトホールをエッ
チング開口する際に、このモニタ部においても同時に層
間絶縁膜３とフィールド絶縁膜２のエッチングを行い、
このエッチングに進行に伴って前記層間絶縁膜３やフィ
ールド絶縁膜２の膜厚を測定し、これによりエッチング
の進行状態を確認し、素子部におけるコンタクトホール
の開口状態をモニタする。このとき、モニタ部において
は、コンタクトマスクＣのパターンを前記フィールド絶
縁膜２の平面寸法よりも大きく設定しており、このパタ
ーンにより形成されたフォトレジスト４を利用してフィ
ールド絶縁膜２よりも広い範囲で層間絶縁膜３がエッチ
ングされ、その上でこのエッチングされた層間絶縁膜３
の領域内でフィールド絶縁膜２がエッチングされるよう
にする。しかる上で、次の金属配線の形成工程におい
て、モニタ部では図１（ｄ）のように、金属配線の一部
を利用して層間絶縁膜３のエッチングにより生じた周縁
部の段差部５を覆うように金属配線６を形成する。

【０００９】したがって、このモニタ構造及びモニタ方
法によれば、モニタ時のエッチングに際しては、層間絶
縁膜３とフィールド絶縁膜２が同一パターンでエッチン
グされてはいないため、各絶縁膜の段差が異なる位置に
生じることになり、大きな段差が生じることを防ぐこと
ができる。例えば、図４に示した従来構造では約０．５
〜１．５μｍの段差が生じていたが、この実施例では約
０．１〜０．３μｍに低減することが可能となる。

【００１０】したがって、後の金属配線工程において、
前記したように段差部５に積極的に金属配線６を残さな
い場合でも、段差部に金属配線のエッチング残りが生じ
ることはなく、後工程において金属配線が剥がれて短絡
等の不良原因が生じることはない。なお、この例では段
差部５に積極的に金属配線６を残すことで、金属配線の
エッチング残りを確実に防いでいる。

【００１１】また、金属配線を積極的に設けた場合で
も、その中央部には本来の半導体基板の表面と、層間絶
縁膜を形成した箇所の半導体基板の表面が露呈されるた
め、これらの表面を利用することで、後工程における種
々の膜厚モニタを有効に行うことが可能となる。更に、
このモニタ構造及びモニタ方法では、層間絶縁膜とフィ
ールド絶縁膜の境界が明確にされるため、各絶縁膜の膜
厚を正確に測定することができ、これに基づいて高精度
のモニタを行うことも可能となる。

【００１２】図３は本発明の第二実施例を示す図であ
り、（ａ）は平面図、（ｂ）は断面図である。なお、前
記実施例と等価な部分には同一符号を付してある。この
実施例では、モニタ部を半導体装置のスクライブ領域Ｓ
に形成している。スクライブ領域はもともと半導体基板
と金属配線を接線して金属配線から半導体基板へ電位を
供給するように構成されており、かつ最終的にはスクラ
イブ領域において半導体素子チップを分離するための切
断が行われるため、ここにモニタ部を配置しても半導体
装置に影響を与えることはない。また、スクライブ領域
にモニタ部を設けることで、その分素子部の領域を拡大
し、素子の高集積化に有利になる。

【００１３】

【発明の効果】以上説明したように本発明は、層間絶縁
膜は所要の広さでエッチング除去され、その下層のフィ
ールド絶縁膜は層間絶縁膜のエッチングされた領域内に
これよりも小さい寸法で形成された上でエッチング除去
されているため、層間絶縁膜とフィールド絶縁膜のエッ
チング周縁の位置が異なり、段差を緩和することができ
る。これにより、段差部における金属配線のエッチング
残りが防止でき、半導体装置の不良の発生を未然に防止
することができる。また、半導体基板の本来の表面が露
呈され、この表面を利用することで、後工程においても
種々の膜厚モニタが実現できる。また、層間絶縁膜のエ
ッチングされた段差部を金属配線で被覆することによ
り、金属配線のエッチング残りを確実に防止する。更
に、モニタ部をスクライブ領域に配置することで、半導
体装置の素子部を拡大でき、高集積化に有利となる。ま
た、本発明のモニタ構造及びモニタ方法によれば、層間
絶縁膜とフィールド絶縁膜の境界が明確になり、膜厚を
それぞれ正確に測定でき、高精度のモニタが実現でき
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を工程順に示す断面図であ
る。

【図２】図１（ｄ）を形成するマスクパターン図であ
る。

【図３】本発明の第二実施例を示す平面図と断面図であ
る。

【図４】従来のモニタ方法を工程順に示す断面図であ
る。

【図５】図４（ｅ）を形成するマスクパターン図であ
る。

【符号の説明】

１ 半導体基板 ２ フィールド絶縁膜 ３ 層間絶縁膜 ４ フォトレジスト ５ 段差部 ６ 金属配線 Ｆ フィールドマスク Ｃ コンタクトマスク

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 半導体基板上に設けられたモニタ部に所
   要パターンに形成されたフィールド絶縁膜と、これを覆
   うように形成された層間絶縁膜を有する半導体装置にお
   いて、前記層間絶縁膜は前記フィールド絶縁膜を露出さ
   せるように前記フィールド絶縁膜よりも広い領域が除去
   されており、前記フィールド絶縁膜は前記層間絶縁膜の
   除去された領域内で前記所要パターンの全領域にわたっ
   て除去されていることを特徴とする半導体装置の膜厚モ
   ニタ構造。
2. 【請求項２】 前記層間絶縁膜の除去された領域周辺に
   存在する段差部を金属配線で被覆してなる請求項１の半
   導体装置の膜厚モニタ構造。
3. 【請求項３】 モニタ部をスクライブ領域に配置してな
   る請求項１または２の半導体装置の膜厚モニタ構造。
4. 【請求項４】 半導体装置の一部に画成されたモニタ部
   において、所要パターン寸法のフィールド絶縁膜とこれ
   を覆う層間絶縁膜を形成する工程と、前記層間絶縁膜を
   前記フィールド絶縁膜よりも広い領域でエッチング除去
   する工程と、この層間絶縁膜のエッチング除去された領
   域内で前記フィールド絶縁膜をエッチング除去する工程
   とを含み、前記エッチングに伴う層間絶縁膜及びフィー
   ルド絶縁膜の膜厚を測定することを特徴とする半導体装
   置の膜厚モニタ方法。
5. 【請求項５】 層間絶縁膜のエッチング段差部に金属配
   線を選択的に形成する工程を含む請求項４の半導体装置
   の膜厚モニタ方法。