JP4641717B2 - Semiconductor device evaluation method and element substrate - Google Patents

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Description

本発明は、薄膜トランジスタの評価方法や作製方法又は当該薄膜トランジスタを有する半導体装置の作製方法に関する。更に本発明は、評価方法に基づき不純物添加量を制御するプログラム又は記録媒体に関する。   The present invention relates to a thin film transistor evaluation method or a manufacturing method, or a manufacturing method of a semiconductor device including the thin film transistor. Furthermore, the present invention relates to a program or a recording medium that controls the amount of impurity addition based on an evaluation method.

薄膜トランジスタ(以下、TFTと表記する)を代表とする半導体素子における寿命に関する物理現象として、ホットキャリアによる特性劣化現象が挙げられる。ホットキャリアは格子系の温度を上回る非平衡状態の正孔と電子とに起因し、特にその電子をホットエレクトロンという。デバイスの寸法が小さくなるにつれ、局所的な電界が大きくなってしまう。その結果生じるホットキャリアにより、半導体装置の動作不良や動作機能の低下、ドレイン電圧に対するドレイン電流の低下を引き起こし、半導体装置のデバイス特性、性能を劣化させている。   As a physical phenomenon related to the lifetime in a semiconductor element typified by a thin film transistor (hereinafter referred to as TFT), there is a characteristic deterioration phenomenon due to hot carriers. Hot carriers are caused by non-equilibrium holes and electrons exceeding the temperature of the lattice system, and the electrons are particularly called hot electrons. As the device dimensions decrease, the local electric field increases. The resulting hot carriers cause a malfunction of the semiconductor device, a decrease in operation function, and a decrease in drain current with respect to the drain voltage, thereby degrading device characteristics and performance of the semiconductor device.

ここで、ホットエレクトロンによる劣化の現象を説明する。半導体素子を動作させると、ドレイン領域、特にチャネル形成領域とドレイン領域との接合領域の近傍に高電界領域が形成され、この高電界領域に流れ込んだ電子は非常に高いエネルギーを有するホットエレクトロンとなる。この時、一部のホットエレクトロンはゲート酸化膜に注入されたり、Si-SiO2界面に界面準位を発生させたりして素子特性の変動をもたらす。また上記チャネル電子によるホットエレクトロン以外に基板ホットエレクトロンもある。 Here, the phenomenon of deterioration due to hot electrons will be described. When the semiconductor element is operated, a high electric field region is formed in the vicinity of the drain region, particularly a junction region between the channel formation region and the drain region, and electrons flowing into the high electric field region become hot electrons having very high energy. . At this time, some of the hot electrons are injected into the gate oxide film, or an interface state is generated at the Si—SiO 2 interface, resulting in variations in device characteristics. There are also substrate hot electrons in addition to hot electrons due to channel electrons.

さらに衝突電離またはアバランシェ増倍で発生したキャリアが、ホットキャリアとして酸化膜中に注入されること(ドレインアバランシェホットキャリア:Drain Avalanche Hot Carrier :DAHC)や、2次衝突電離によって発生したホットエレクトロン注入(Secondarily Generated Hot Electron:SGHE)がある。なお詳細は、サブミクロンデバイス2p1
21〜142(小柳光正著、丸善株式会社出版)に記載されている。
Furthermore, carriers generated by impact ionization or avalanche multiplication are injected into the oxide film as hot carriers (drain avalanche hot carrier: DAHC), and hot electron injection generated by secondary impact ionization ( Secondarily Generated Hot Electron (SGHE). For details, see Submicron Device 2p1.
21-142 (by Mitsumasa Koyanagi, published by Maruzen Co., Ltd.).

このホットキャリアによる劣化を防ぐ手段として、チャネル形成領域と、ソース領域またはドレイン領域との間に低濃度に不純物元素を添加した領域(第1の低濃度不純物領域)を設けたLightly Doped Drain(LDD)構造TFTが知られている。さらに、LDD領域の寄生抵抗による性能低下も防ぐ手段として、ゲート絶縁膜を介してLDD領域をゲート電極と重ねて配置させたゲートオーバーラップ領域(第2の低濃度不純物領域)を設けたGate-Overlapped LDD(GOLD)構造TFTが知られている。このような構造とすることで、ドレイン近傍の高電界が緩和されてホットキャリア注入を防ぎ、劣化現象の防止に有効であることが知られている。   As a means for preventing the deterioration due to hot carriers, a lightly doped drain (LDD) in which a region (first low concentration impurity region) to which an impurity element is added at a low concentration is provided between a channel formation region and a source region or a drain region. ) Structural TFT is known. In addition, as a means of preventing performance degradation due to parasitic resistance in the LDD region, a gate overlap region (second low-concentration impurity region) in which the LDD region is disposed so as to overlap the gate electrode through a gate insulating film is provided. Overlapped LDD (GOLD) structure TFT is known. With such a structure, it is known that a high electric field in the vicinity of the drain is relaxed, hot carrier injection is prevented, and the deterioration phenomenon is effective.

このGOLD構造TFTは、ゲートオーバーラップ領域における不純物濃度によって信頼性が大きく左右される。ゲートオーバーラップ領域の不純物濃度が高い場合、チャネル形成領域とゲートオーバーラップ領域との界面において強い電界が発生し、ホットキャリア発生量が多くなり、TFTの特性劣化、例えばオン電流低下も大きくなる。   The reliability of this GOLD structure TFT depends greatly on the impurity concentration in the gate overlap region. When the impurity concentration of the gate overlap region is high, a strong electric field is generated at the interface between the channel formation region and the gate overlap region, the amount of hot carriers generated increases, and the TFT characteristics deteriorate, for example, the ON current decreases.

一方、ゲートオーバーラップ領域の不純物濃度をある程度減少させた場合、チャネル形成領域とゲートオーバーラップ領域との界面の電界強度が減少するとともに、ドレイン領域とゲートオーバーラップ領域との界面の電界強度が増加するが、電界の最大値は小さくなり、TFTの特性劣化も小さくなり好ましい。   On the other hand, when the impurity concentration in the gate overlap region is reduced to some extent, the electric field strength at the interface between the channel formation region and the gate overlap region decreases, and the electric field strength at the interface between the drain region and the gate overlap region increases. However, it is preferable because the maximum value of the electric field is reduced and the deterioration of TFT characteristics is also reduced.

しかし更にゲートオーバーラップ領域の不純物濃度を低下させると、ドレイン領域とゲートオーバーラップ領域との界面において強い電界が発生してしまうため、ゲートオーバーラップ領域の不純物濃度が低い場合であってもTFTの特性劣化は増大する。従って半導体素子の信頼性向上の為には、ゲートオーバーラップ領域の不純物濃度をより正確に把握することが重要となる。   However, if the impurity concentration of the gate overlap region is further reduced, a strong electric field is generated at the interface between the drain region and the gate overlap region. Therefore, even if the impurity concentration of the gate overlap region is low, Characteristic degradation increases. Therefore, in order to improve the reliability of the semiconductor element, it is important to grasp the impurity concentration in the gate overlap region more accurately.

そこでLSIの分野において、ドーズ量依存性を考慮した不純物導入及び熱拡散領域の不純物濃度分布をシミュレーションにて予測する方法が用いられてきた。これは、半導体基板に不純物を導入し、熱処理を行って不純物を拡散させて不純物拡散領域を得る場合において、該不純物拡散領域の不純物の濃度分布を導入された不純物の総量に基づく計算を含む工程によりシミュレーションする方法である(特許文献1参照)。
特開平8−139044号公報
Therefore, in the field of LSI, a method of predicting impurity introduction and impurity concentration distribution in the thermal diffusion region in consideration of dose dependency by simulation has been used. This is a process including a calculation based on the total amount of impurities introduced in the impurity concentration distribution of the impurity diffusion region in the case where an impurity diffusion region is obtained by introducing the impurity into the semiconductor substrate and performing the heat treatment to diffuse the impurity. This is a simulation method (see Patent Document 1).
Japanese Patent Laid-Open No. 8-139044

特に、薄膜トランジスタの分野では、ゲート電極の下部導電膜とのみ重なっているゲートオーバーラップ領域(Lov領域)の不純物濃度を把握するため、半導体膜上に下部導電膜のみを形成し、その後不純物を添加して形成された測定素子の抵抗を測定する方法が用いられてきた。この場合、別基板にゲートオーバーラップ領域の抵抗測定用の素子だけを作製したり、マスク枚数を増やして基板の一部に抵抗測定用の素子を作製していた。   In particular, in the field of thin film transistors, in order to grasp the impurity concentration of the gate overlap region (Lov region) that overlaps only with the lower conductive film of the gate electrode, only the lower conductive film is formed on the semiconductor film and then impurities are added. A method of measuring the resistance of a measurement element formed in this manner has been used. In this case, only the resistance measurement element in the gate overlap region is manufactured on a separate substrate, or the resistance measurement element is manufactured on a part of the substrate by increasing the number of masks.

しかし、これらの方法では工程数が増加するだけでなく、自己整合プロセスで作製するゲートオーバーラップ領域のゲート電極はテーパーエッチング及び異方性エッチングによって作製する為、Lov領域の抵抗を正確に測定することは困難であった。これは、TFTと測定素子とを同一基板且つ同一プロセスで作製することができなかったからである。   However, these methods not only increase the number of steps, but the gate electrode in the gate overlap region produced by the self-aligned process is produced by taper etching and anisotropic etching, so the resistance in the Lov region is accurately measured. It was difficult. This is because the TFT and the measuring element could not be manufactured on the same substrate and in the same process.

そこで本発明は、Lov抵抗測定用の素子を作製する方法、該Lov抵抗測定用の素子を使用した評価方法、該Lov抵抗測定用の素子を有する素子基板、及びパネルを提供することを課題とする。   Therefore, the present invention has an object to provide a method for producing an element for measuring Lov resistance, an evaluation method using the element for measuring Lov resistance, an element substrate having the element for measuring Lov resistance, and a panel. To do.

上記課題を鑑み本発明は、評価素子(ゲートオーバーラップ領域の不純物濃度を測定するための評価素子を特にLov抵抗モニタ−と表記する)を有するTEG(評価用単体素子群;Test Element Group)を形成することを特徴とする。特にLov抵抗モニターのゲート電極の作製時に用いるマスクのアライメント(マスクアライメント)をあえてずらして作製し、ソース/ドレイン領域(高濃度不純物領域)、ゲートオーバーラップ領域及びチャネル形成領域に沿ったシート抵抗分布を得ることにより、各領域の不純物濃度を正確に把握することを特徴とする。   In view of the above-described problems, the present invention provides a TEG (Evaluation Element Group; Test Element Group) having an evaluation element (an evaluation element for measuring the impurity concentration of the gate overlap region is particularly referred to as a Lov resistance monitor). It is characterized by forming. In particular, the mask resistance used for manufacturing the gate electrode of the Lov resistance monitor (mask alignment) is intentionally shifted, and the sheet resistance distribution along the source / drain region (high concentration impurity region), the gate overlap region, and the channel formation region is prepared. Thus, it is possible to accurately grasp the impurity concentration of each region.

また本発明は、SEM等による観察を行うことなく、Lov抵抗モニタ−の電気特性を測定することによって、マスクのアライメントずれを評価することを特徴とする。なおマスクのアライメントずれ等は、GOLD構造以外、例えばシングルゲート構造のであっても評価することができる。   Further, the present invention is characterized in that the mask misalignment is evaluated by measuring the electrical characteristics of the Lov resistance monitor without performing observation with an SEM or the like. Note that misalignment of the mask and the like can be evaluated even in a single gate structure other than the GOLD structure.

具体的には、図1に示すように、マスクアライメントをサブμm間隔でずらしたLov抵抗モニタ−として作製された評価素子(A)〜(D)を作製し、それぞれ抵抗測定を行う。このとき評価素子のゲート電極は、下部導電膜(第1の導電膜)101と上部導電膜(第2の導電膜)102との積層構造を有し、下部導電膜の端は上部導電膜の端を越えて延在する構造を有している。   Specifically, as shown in FIG. 1, evaluation elements (A) to (D) manufactured as Lov resistance monitors in which the mask alignment is shifted at sub-μm intervals are manufactured, and resistances are measured. At this time, the gate electrode of the evaluation element has a laminated structure of the lower conductive film (first conductive film) 101 and the upper conductive film (second conductive film) 102, and the end of the lower conductive film is the end of the upper conductive film. It has a structure extending beyond the end.

評価素子(A)は、ソース/ドレイン領域のシート抵抗を測定するためのLov抵抗モニターを構成し、上面またはA−A’の断面図の拡大図からみると、下部導電膜101及び上部導電膜102の端が、半導体膜103の側端部(図1において、キャリアが流れる方向と平行な端の一方)を越えないように設けられている。   The evaluation element (A) constitutes a Lov resistance monitor for measuring the sheet resistance of the source / drain region, and the lower conductive film 101 and the upper conductive film are seen from an enlarged view of a top view or a cross-sectional view of AA ′. The end of 102 is provided so as not to exceed the side end of the semiconductor film 103 (one of the ends parallel to the direction in which carriers flow in FIG. 1).

評価素子(B)は、ゲートオーバーラップ領域のシート抵抗を測定するためのLov抵抗モニターを構成し、上面またはB−B’の断面図の拡大図からみると、下部導電膜101の端が、半導体膜103の側端部と一致するように設けられている。   The evaluation element (B) constitutes a Lov resistance monitor for measuring the sheet resistance of the gate overlap region. When viewed from the enlarged view of the upper surface or the cross-sectional view of BB ′, the end of the lower conductive film 101 is It is provided so as to coincide with the side end portion of the semiconductor film 103.

評価素子(C)も、ゲートオーバーラップ領域のシート抵抗を測定するためのLov抵抗モニターを構成し、上面またはC−C’の断面図の拡大図からみると、下部導電膜101の端及び上部導電膜102の端の間に半導体膜103の側端部がくるように設けられている。   The evaluation element (C) also constitutes a Lov resistance monitor for measuring the sheet resistance in the gate overlap region. When viewed from an enlarged view of the upper surface or a cross-sectional view of CC ′, the end and upper portions of the lower conductive film 101 are formed. A side end portion of the semiconductor film 103 is provided between the ends of the conductive film 102.

評価素子(D)は、チャネル形成領域のシート抵抗を測定するためのLov抵抗モニターを構成し、上面またはD−D’の断面図の拡大図からみると、上部導電膜102の端が半導体膜の側端部に一致する、又は上部導電膜102及び下部導電膜101の端が、半導体膜103の側端部を越えるように設けられている。 The evaluation element (D) constitutes a Lov resistance monitor for measuring the sheet resistance of the channel formation region, and the end of the upper conductive film 102 is a semiconductor film when viewed from an enlarged view of the upper surface or a cross-sectional view of DD ′. The end portions of the upper conductive film 102 and the lower conductive film 101 are provided so as to extend beyond the side end portions of the semiconductor film 103.

次にシート抵抗の測定について説明する。例えば、評価素子(A)を使用し、ソース/ドレイン領域におけるシート抵抗を測定する場合、シート抵抗は、長さLに比例し、幅Wに反比例することから、1/(−X−α)に比例することがわかっている。ここで、Xはマスクアライメントをあえてずらした条件(アライメント条件)、αは各評価素子をどの程度マスクをずらして形成したのかという、マスクアライメントのずれ(アライメントずれ)を示す。   Next, the measurement of sheet resistance will be described. For example, when the sheet resistance in the source / drain region is measured using the evaluation element (A), the sheet resistance is proportional to the length L and inversely proportional to the width W. Therefore, 1 / (− X−α) Is known to be proportional to Here, X represents a condition (alignment condition) in which the mask alignment is deliberately shifted, and α represents a mask alignment shift (alignment shift) in which each evaluation element is formed by shifting the mask.

この特性を利用して、アライメントずれαを求めることができ、算出したαを使ってゲートオーバーラップ領域等のシート抵抗を算出することができる。また本発明により、光学顕微鏡やSEM等の観察を行うことなく、電気特性測定によってマスクのアライメントずれを評価することが可能となる。   By utilizing this characteristic, the misalignment α can be obtained, and the sheet resistance such as the gate overlap region can be calculated using the calculated α. Further, according to the present invention, it is possible to evaluate mask misalignment by measuring electrical characteristics without performing observation with an optical microscope or SEM.

図8(A)にはTFT素子が設けられたパネル部(基板上のパネルとして使用する領域であって、画素部や駆動回路部を含む)801と、Lov抵抗モニター802とが形成された基板800を示す。このように本発明は、Lov抵抗モニター等のTEGとTFTとを同一基板に形成できることを特徴とする。すなわち、TFTのゲート電極と、Lov抵抗モニター等のTEGのゲート電極とに対する、テーパーエッチングや異方性エッチングを同時に行うことができるため、ゲートオーバーラップ領域に形成される低濃度不純物領域の評価を正確に把握することができる。   FIG. 8A shows a substrate on which a panel portion (a region used as a panel on the substrate, including a pixel portion and a driver circuit portion) 801 provided with TFT elements and a Lov resistance monitor 802 is formed. 800 is shown. Thus, the present invention is characterized in that a TEG and a TFT such as a Lov resistance monitor can be formed on the same substrate. In other words, taper etching and anisotropic etching can be simultaneously performed on the TFT gate electrode and the TEG gate electrode such as the Lov resistance monitor, so that the low concentration impurity region formed in the gate overlap region can be evaluated. Accurately grasp.

また図8(B)はLov抵抗モニタ−の拡大図を示す。Lov抵抗モニター802には半導体膜804と、ゲート電極805を有し、ゲート電極、ソース電極及びドレイン電極に接続されるパッドが形成されたLov抵抗モニタ−を有するTEGが設けられている。そしてLov抵抗モニタ−の評価素子のアライメント条件をふっておけばよく、図8(B)ではアライメント条件をX=a、b、c、dとしている。   FIG. 8B shows an enlarged view of the Lov resistance monitor. The Lov resistance monitor 802 is provided with a TEG having a semiconductor film 804 and a gate electrode 805 and a Lov resistance monitor in which pads connected to the gate electrode, the source electrode, and the drain electrode are formed. Then, the alignment conditions of the evaluation element of the Lov resistance monitor may be determined. In FIG. 8B, the alignment conditions are X = a, b, c, d.

このように形成されたLov抵抗モニタ−のシート抵抗を測定することにより、従来の方法では得ることのできないゲート電極のテーパー形状に対応したゲートオーバーラップ領域の抵抗分布を得ることができる。すなわち本発明により、ゲートオーバーラップ領域、ソース/ドレイン領域及びチャネル形成領域の不純物濃度をより正確に把握することが可能となる。   By measuring the sheet resistance of the Lov resistance monitor formed in this way, it is possible to obtain a resistance distribution in the gate overlap region corresponding to the tapered shape of the gate electrode that cannot be obtained by the conventional method. That is, according to the present invention, it is possible to more accurately grasp the impurity concentration of the gate overlap region, the source / drain region, and the channel formation region.

また本発明は、得られた抵抗分布をデータベース化し、回路等の様々な設計条件における、最適な不純物添加量を選択することが可能となる。そして本発明は、データベースから選択させるプログラム又はコンピュータ読み取り可能な記録媒体を提供することができ、実施者の経験に頼らず、短時間で所望の不純物添加量(ドーズ量)を得ることができる。そして、得られたドーズ量をドーピング装置へ出力させ、効率よく所望の特性を有するデバイスを設計する半導体装置の作製方法(設計管理システム)を提供することができる。   Further, the present invention makes it possible to create a database of the obtained resistance distribution and select an optimum impurity addition amount under various design conditions such as a circuit. The present invention can provide a program selected from a database or a computer-readable recording medium, and can obtain a desired impurity addition amount (dose amount) in a short time without depending on the experience of the practitioner. Then, it is possible to provide a manufacturing method (design management system) of a semiconductor device that outputs the obtained dose amount to a doping apparatus and efficiently designs a device having desired characteristics.

また本発明により、Lov抵抗モニター等のTEGの電気特性の測定によりアライメントずれαを求めることにより、SEM等により観察することなく、マクスのアライメントずれを正確に評価することもできる。この場合、Lov抵抗モニター等のTEGはソースドレイン領域よりも低濃度に不純物元素を添加した領域(低濃度不純物領域)を設けたLightly Doped Drain(LDD)領域を有するいわゆるLDD構造であっても、LDD領域がゲート電極にオーバーラップしているいわゆるGOLD構造であっても、低濃度不純物領域を有さない、いわゆるシングルドレイン構造であってもよい。   Further, according to the present invention, by obtaining the alignment deviation α by measuring the electrical properties of the TEG such as a Lov resistance monitor, it is possible to accurately evaluate the Max alignment deviation without observing with an SEM or the like. In this case, the TEG such as the Lov resistance monitor has a lightly doped drain (LDD) region provided with a region doped with an impurity element at a lower concentration than the source / drain region (low concentration impurity region). Even a so-called GOLD structure in which the LDD region overlaps the gate electrode may be a so-called single drain structure that does not have a low-concentration impurity region.

そして本発明は、このようなLov抵抗モニター等のTEGを有する素子基板、パネル、及びそれらの作製方法を提供することができる。パネルとは、液晶素子を有する表示装置(液晶表示装置)、発光素子を有する表示装置(発光装置)、等の半導体装置の表示部に搭載される表示装置のパネルであって、該パネルは画素部や駆動回路部を有する。無論、パネルとして完成される段階で、Lov抵抗モニター等のTEGは切断して、除去する場合もある。   The present invention can provide an element substrate having a TEG such as a Lov resistance monitor, a panel, and a method for manufacturing them. A panel is a panel of a display device mounted on a display portion of a semiconductor device such as a display device having a liquid crystal element (liquid crystal display device) or a display device having a light emitting element (light emitting device), and the panel is a pixel. Part and a drive circuit part. Of course, the TEG such as the Lov resistance monitor may be cut and removed when the panel is completed.

本発明により、TFT基板の一部に評価素子を有するTEGを作製することができ、TFT素子と評価素子とに対して、同時にテーパーエッチ等のエッチングが行われるため、別基板に作製した評価素子よりも、正確にLov領域の抵抗、つまりLov領域の不純物濃度を把握することができる。   According to the present invention, a TEG having an evaluation element on a part of a TFT substrate can be manufactured. Since the TFT element and the evaluation element are simultaneously etched by taper etching or the like, the evaluation element manufactured on a separate substrate is used. Rather, the resistance of the Lov region, that is, the impurity concentration of the Lov region can be grasped more accurately.

また本発明により得られた半導体素子による不純物濃度や形成条件及びそれらと信頼性の相関をデータベース化することにより、実施者の経験に頼らず、短時間で最適な不純物添加量を得ることができる。そして更に、抵抗測定結果を判断基準にして劣化の評価を行うことができる。   In addition, by creating a database of the impurity concentration and formation conditions of the semiconductor element obtained by the present invention and the correlation between them and reliability, it is possible to obtain the optimum impurity addition amount in a short time without depending on the experience of the practitioner. . Furthermore, it is possible to evaluate deterioration using the resistance measurement result as a criterion.

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。なお以下の実施の形態で説明するLov抵抗モニター評価時のゲートオーバーラップ領域にドープする不純物はドナーでもアクセプターでも構わない。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. Note that the impurity to be doped in the gate overlap region at the time of evaluation of the Lov resistance monitor described in the following embodiment may be a donor or an acceptor.

(実施の形態1)
本実施の形態では、Lov抵抗モニタ−の評価素子(A)〜(D)の作製方法及びソース/ドレイン領域、ゲートオーバーラップ領域及びチャネル形成領域におけるシート抵抗の求め方について具体的に説明する。
(Embodiment 1)
In this embodiment, a method for manufacturing evaluation elements (A) to (D) of the Lov resistance monitor and a method for obtaining sheet resistance in the source / drain region, the gate overlap region, and the channel formation region will be specifically described.

図2にはパネル部に設けられたGOLD構造TFT(以下、TFTと表記する)及び図1に示す評価素子(A)〜(D)の作製工程を示し、a−a’、b−b’、c−c’、d−d’からみた断面図を記載している。まず図2(A)に示すように、絶縁表面を有する基板(絶縁基板)200上に当該基板からの不純物の侵入を防ぐために下地膜201を形成する。そして下地膜上に結晶化された半導体膜202にしきい値を制御するために不純物を添加し(チャネルドープ)、ゲート絶縁膜204を形成し、ゲート電極の下部導電膜としてTaN膜205aを、上部導電膜としてW膜205bを形成する。そして、W膜上に第1のレジスト206を形成し、W膜205aとTaN膜205bとにテーパーエッチングを行う。   FIG. 2 shows a manufacturing process of the GOLD structure TFT (hereinafter referred to as TFT) provided in the panel portion and the evaluation elements (A) to (D) shown in FIG. 1, and aa ′ and bb ′. , Cc ′, and dd ′ are sectional views. First, as illustrated in FIG. 2A, a base film 201 is formed over a substrate (insulating substrate) 200 having an insulating surface in order to prevent impurities from entering from the substrate. Then, an impurity is added to the crystallized semiconductor film 202 on the base film to control the threshold (channel dope), a gate insulating film 204 is formed, a TaN film 205a is formed as a lower conductive film of the gate electrode, and an upper film is formed. A W film 205b is formed as a conductive film. Then, a first resist 206 is formed on the W film, and taper etching is performed on the W film 205a and the TaN film 205b.

その後図2(B)に示すように、レジスト206を除去せずに、異方性エッチングによりW膜をエッチングしゲート電極を形成した。   Thereafter, as shown in FIG. 2B, without removing the resist 206, the W film was etched by anisotropic etching to form a gate electrode.

次いで図2(C)に示すように、ソース/ドレイン領域209及びゲートオーバーラップ領域208を形成するためリン(P)イオンを打ち込んだ。なお、今回のLov抵抗モニターでは、ソース/ドレイン領域とゲートオーバーラップ領域を同時に添加している。   Next, as shown in FIG. 2C, phosphorus (P) ions were implanted to form a source / drain region 209 and a gate overlap region 208. In the present Lov resistance monitor, the source / drain region and the gate overlap region are added simultaneously.

そして図2(D)に示すように、パッシベーション膜210及び層間絶縁膜215を形成する。   Then, as shown in FIG. 2D, a passivation film 210 and an interlayer insulating film 215 are formed.

以上のように、TFTと同時に同一基板上に形成されたTEGであるLov抵抗モニターに対して、抵抗測定を行う。   As described above, resistance measurement is performed on the Lov resistance monitor, which is a TEG formed on the same substrate as the TFT.

次に抵抗測定について説明する。なお本実施の形態で測定する各Lov抵抗モニターでは、アライメント条件Xを図1に記載の基準線より右をプラス、左をマイナスとして、0、±0.5、±1.0、±1.5、±2.0と0.5μm間隔でずらしている。   Next, resistance measurement will be described. In each Lov resistance monitor measured in the present embodiment, the alignment condition X is 0, ± 0.5, ± 1.0, ± 1,. 5, ± 2.0 and 0.5 μm intervals.

まず評価素子(A)において、チャネル形成領域及びゲートオーバーラップ領域での抵抗を無視すると、
1=RSD・L/(−X1−α) ・・・(1)
2=RSD・L/(−X2−α) ・・・(2)
が成立する。但し、X1、X2はマスクアライメントをあえてずらしたアライメント条件、R1、R2はX1、X2で測定される抵抗値、RSDはソース/ドレイン領域のシート抵抗、Lは下部導電膜の幅、αはマスクのアライメントずれを示す。但し、Lはゲートオーバーラップ領域の幅より十分大きいこととする。
First, in the evaluation element (A), when the resistance in the channel formation region and the gate overlap region is ignored,
R 1 = R SD · L / (− X 1 −α) (1)
R 2 = R SD · L / (− X 2 −α) (2)
Is established. However, X 1 and X 2 are alignment conditions deviated from mask alignment, R 1 and R 2 are resistance values measured by X 1 and X 2 , R SD is a sheet resistance of the source / drain region, and L is a lower conductive layer. The width of the film, α, indicates the misalignment of the mask. However, L is sufficiently larger than the width of the gate overlap region.

上記式(1)、(2)より、
α=(−R1・X1+R2・X2)/(R1−R2) ・・・(3)
式(3)が成立するため、この式に測定値Rとアライメント条件Xを代入することでアライメントずれαを算出できる。すなわち、式(4)が成立する。
SD=R(−X−α)/L ・・・(4)
From the above formulas (1) and (2),
α = (− R 1 · X 1 + R 2 · X 2 ) / (R 1 −R 2 ) (3)
Since the equation (3) is established, the alignment deviation α can be calculated by substituting the measurement value R and the alignment condition X into this equation. That is, Formula (4) is materialized.
R SD = R (−X−α) / L (4)

なお評価素子(A)では、マスクのアライメントずれαはα≒0.3となった。   In the evaluation element (A), the mask alignment deviation α was α≈0.3.

また評価素子(B)及び評価素子(C)では、チャネル形成領域での抵抗を無視すると以下の式が成立する。
R=RLov・L/{LLov−(X+α)} ・・・(5)
但し、RLovはゲートオーバーラップ領域のシート抵抗、LLovはゲートオーバーラップ領域の長さを示す。
In the evaluation element (B) and the evaluation element (C), the following equation is established when the resistance in the channel formation region is ignored.
R = R Lov · L / {L Lov − (X + α)} (5)
Here, R Lov represents the sheet resistance of the gate overlap region, and L Lov represents the length of the gate overlap region.

式(5)より、
Lov=R(LLov−X−α)/L ・・・(6)
が導かれる。
From equation (5)
R Lov = R (L Lov −X−α) / L (6)
Is guided.

更に評価素子(D)では、以下の式が成立する。
R=Rch・L/W ・・・(7)
但し、Rchはチャネル形成領域のシート抵抗を示す。
Further, in the evaluation element (D), the following expression is established.
R = R ch · L / W (7)
Where R ch represents the sheet resistance of the channel formation region.

式(7)により、
ch=R・W/L ・・・(8)
が導かれる。
From equation (7)
R ch = R · W / L (8)
Is guided.

以上のように式(4)、(6)、(8)から各領域のシート抵抗を求めることができる。   As described above, the sheet resistance of each region can be obtained from the equations (4), (6), and (8).

そして図5には、評価素子(A)に示す構造を有し、チャネルドープ量を1.8×1013ions/cmとしたもの(測定素子1、2)、1.5×1013ions/cmとしたもの(測定素子3、4)を用いて測定されたソース/ドレイン領域の抵抗値を示す。なお、図5は式(4)から求められたマスクのアライメントずれの補正を考慮したグラフである。
FIG 5 And, has the structure shown in the evaluation device (A), a channel dope amount that was 1.8 × 10 13 ions / cm 2 ( measuring element 1,2), 1.5 × 10 13 The resistance value of the source / drain region measured by using ions / cm 2 (measuring elements 3 and 4) is shown. FIG. 5 is a graph that takes into account correction of mask misalignment obtained from equation (4).

5に示すようにマスクのアライメントずれの補正することにより、抵抗Rと−1/(−X−α)とは比例関係となり、算出したαが正しいことが確認できる。図5や式(4)を変形したR=(L/RSD)・(1/−X−α)からもわかるように本発明は、抵抗Rと(1/−X−α)は比例関係を有するとの相関を求めることができる。
As shown in FIG. 5, by correcting the misalignment of the mask, the resistance R and -1 / (-X-α) have a proportional relationship, and it can be confirmed that the calculated α is correct. As can be seen from R = (L / R SD ) · (1 / −X−α) obtained by modifying FIG. 5 or Expression (4), the present invention has a proportional relationship between the resistance R and (1 / −X−α). Correlation with having

またマスクのアライメントずれαと式(4),(6),(8)を用いることによって、図6に示すように、ゲート電極のテーパー形状に対応したチャネル形成領域、ゲートオーバーラップ領域及びソース/ドレイン領域のチャネル長方向の抵抗分布をより正確に得ることができる。更に図7には、図6の抵抗をシート抵抗に換算したグラフを示す。   Further, by using the mask misalignment α and the equations (4), (6), and (8), as shown in FIG. 6, a channel formation region, a gate overlap region, and a source / source region corresponding to the taper shape of the gate electrode are obtained. The resistance distribution in the channel length direction of the drain region can be obtained more accurately. Further, FIG. 7 shows a graph in which the resistance of FIG. 6 is converted into sheet resistance.

従来の方法では、ゲートオーバーラップ領域の抵抗は、ゲート電極のテーパー形状に対応せず、平均値としてしか算出できなかったが、本発明によりゲート電極のテーパー形状に対応した抵抗分布を得ることが可能となる。図7をみるとわかるが、本発明はゲートオーバーラップ領域のテーパーに応じたシート抵抗を正確に示しており、これを平均値とする従来の方法と比べて本発明は、正確な電気特性を得ることができる。   In the conventional method, the resistance of the gate overlap region does not correspond to the taper shape of the gate electrode and can only be calculated as an average value. However, according to the present invention, a resistance distribution corresponding to the taper shape of the gate electrode can be obtained. It becomes possible. As can be seen from FIG. 7, the present invention accurately shows the sheet resistance according to the taper of the gate overlap region. Compared with the conventional method in which this is an average value, the present invention provides accurate electrical characteristics. Obtainable.

また特にGOLD構造は、ゲートオーバーラップ領域の不純物濃度によって信頼性が大きく左右される為、得られたゲートオーバーラップ領域のシート抵抗値を用いることで、長期信頼性試験を行うことなくTFTの寿命予測の目安となる。   In particular, since the reliability of the GOLD structure is greatly affected by the impurity concentration in the gate overlap region, the lifetime of the TFT can be obtained without performing a long-term reliability test by using the obtained sheet resistance value of the gate overlap region. It becomes a standard of prediction.

(実施の形態2)
本発明は評価素子のマスクのアライメントずれαの特性を利用することにより、電気特性測定によって実際のアライメントずれを測定することが可能となる。実際のアライメントずれとは、基板の収縮等により設計した位置からずれてしまうことを指す。このアライメントずれを、アライメントずれαを用いて電気特性測定から求めることにより、正確に評価することができる。このときTFTやTEGはGOLD構造以外であってもよく、例えば単純なシングルドレイン(低濃度不純物領域を有さない)構造であってもよい。すなわち実際のアライメントずれは、半導体膜とゲート電極を形成する導電膜とを積層し、基準線においてαずらした評価素子により評価することができる。
(Embodiment 2)
The present invention makes it possible to measure the actual misalignment by measuring the electrical characteristics by utilizing the characteristic of the misalignment α of the mask of the evaluation element. The actual misalignment means deviating from the designed position due to the contraction of the substrate. This alignment deviation can be accurately evaluated by obtaining it from the electrical characteristic measurement using the alignment deviation α. At this time, the TFT and the TEG may have a structure other than the GOLD structure, for example, a simple single drain (not having a low concentration impurity region) structure. That is, the actual misalignment can be evaluated by an evaluation element in which a semiconductor film and a conductive film forming a gate electrode are stacked and shifted by α on the reference line.

そこで本実施の形態では、電気特性測定によって実際のアライメントずれを測定する方法を説明する。   Therefore, in this embodiment, a method for measuring an actual misalignment by measuring electrical characteristics will be described.

基板に複数の評価素子を、好ましくは基板の4角に配置することにより、加熱工程による基板の収縮や膨張を把握する。すなわち、図8(B)に示すような評価素子を基板の4角に配置させ、活性化等の加熱処理後に各評価素子のマスクのアライメントずれαを算出し、それらの差から基板の収縮や膨張を評価でき、実際のアライメントずれを評価することができる。なおこのとき、X軸及びY軸方向のずれを算出するため、図8(B)に示すTEGの向きを90度回転させたTEGを各列に形成するとよい。   By arranging a plurality of evaluation elements on the substrate, preferably at the four corners of the substrate, the contraction or expansion of the substrate due to the heating process is grasped. That is, the evaluation elements as shown in FIG. 8B are arranged at the four corners of the substrate, and after the heat treatment such as activation, the mask misalignment α of each evaluation element is calculated. Expansion can be evaluated and actual misalignment can be evaluated. At this time, in order to calculate the deviation in the X-axis and Y-axis directions, TEGs obtained by rotating the TEG orientation shown in FIG. 8B by 90 degrees may be formed in each column.

例えば、図9のように基板の4角に設けた評価素子のアライメントずれα1とα3との差、及びα2とα4との差から、基板の収縮や膨張を評価することができる。なお、求めた基板の収縮や膨張は15〜20ppm以下であるとよい。   For example, as shown in FIG. 9, the contraction or expansion of the substrate can be evaluated from the difference between the alignment deviations α1 and α3 of the evaluation elements provided at the four corners of the substrate and the difference between α2 and α4. In addition, it is good in the shrinkage | contraction and expansion | swelling of the board | substrate which were calculated | required being 15-20 ppm or less.

このような評価素子の電気特性の測定に基づきアライメントずれを求めることによって、SEM等により観察することなく、マクスのアライメントずれを正確に評価することができる。   By obtaining the misalignment based on the measurement of the electrical characteristics of the evaluation element, the max misalignment can be accurately evaluated without observing with an SEM or the like.

(実施の形態3)
本実施の形態では、ゲートオーバーラップ領域のシート抵抗値及びそのチャネル長方向の長さ依存性(ゲートオーバーラップ長条件)、活性化条件依存性、活性層のチャネル長方向の長さ依存性(チャネル長条件)、TFT構造、信頼性の条件等の条件をデータベース化し、不純物添加量(ドーズ量)を制御するコンピュータシステムについて、図3を用いて説明する。
(Embodiment 3)
In this embodiment, the sheet resistance value of the gate overlap region and its length dependency in the channel length direction (gate overlap length condition), the activation condition dependency, and the length dependency of the active layer in the channel length direction ( A computer system for creating a database of conditions such as (channel length condition), TFT structure, reliability condition, etc. and controlling the impurity addition amount (dose amount) will be described with reference to FIG.

図3(A)は、コンピュータシステムの構成を示し、端末301と、ドーピング装置302と、コンピュータ311と、測定手段321とを有している。   FIG. 3A illustrates a configuration of a computer system, which includes a terminal 301, a doping apparatus 302, a computer 311, and a measuring unit 321.

端末301は、半導体素子の作製条件やデバイス(半導体素子が複数集まって所定の機能を有するもの、例えばシフトレジスタや信号線駆動回路等)の設計条件等を入力する手段を有している。なお端末301は、携帯情報端末(PDA)や、コンピュータ等を利用すればよい。そして、端末301とドーピング装置302は、デバイスを作製する場所(例えばクリーンルーム)に設けられている。   The terminal 301 includes means for inputting manufacturing conditions for semiconductor elements and design conditions for a device (a plurality of semiconductor elements having a predetermined function such as a shift register and a signal line driver circuit). Note that the terminal 301 may use a personal digital assistant (PDA), a computer, or the like. The terminal 301 and the doping apparatus 302 are provided in a device manufacturing place (for example, a clean room).

コンピュータ311は、パーソナルコンピュータ、ワークステーション、メインフレームコンピュータ等各種のコンピュータが含まれる。そしてコンピュータは中央演算処理装置(CPU)、主記憶装置(メインメモリ:RAM)、コプロセッサ、画像アクセラレータ、キャッシュメモリ、入出力制御装置(I/O)等、一般的なコンピュータに備えられるハードウェア手段を備えている。また、ハードディスク装置等の外部記憶装置、インターネット等の通信手段を備えることができる。   The computer 311 includes various computers such as a personal computer, a workstation, and a mainframe computer. The computer is a hardware provided in a general computer such as a central processing unit (CPU), a main storage device (main memory: RAM), a coprocessor, an image accelerator, a cache memory, an input / output control device (I / O), etc. Means. Further, an external storage device such as a hard disk device and a communication means such as the Internet can be provided.

また測定手段321は、TEGの抵抗を測定する機能を有している。   The measuring means 321 has a function of measuring the resistance of the TEG.

そしてコンピュータ311は、測定手段321により測定された抵抗値からマスクのアライメントずれを演算させ、抵抗分布を求めさせる演算手段312と、端末から入力される半導体素子やデバイスの条件、ゲートオーバーラップ領域の最適抵抗値等の信頼性情報が入力され、当該条件をデータベース化して記録させる記憶手段313と、データベースから最適な不純物添加量を判断、選択させる判断手段314と、選択された添加量をドーピング装置に設定させる設定手段315とを有している。なおコンピュータ311は、所定の添加量を印刷や表示により出力することもできる出力手段を有してもよい。また好ましくは、記憶手段313に各ドーピング装置の固有条件を記録しておき、判断手段314により最適な添加量を選択させるとよい。   Then, the computer 311 calculates the mask alignment deviation from the resistance value measured by the measuring unit 321 and obtains the resistance distribution, the condition of the semiconductor element or device input from the terminal, the gate overlap region A storage unit 313 for inputting reliability information such as an optimum resistance value and recording the conditions in a database; a determination unit 314 for determining and selecting an optimum impurity addition amount from the database; and a doping apparatus for selecting the selected addition amount And setting means 315 for setting to. The computer 311 may include an output unit that can output a predetermined addition amount by printing or display. Preferably, the unique conditions of each doping apparatus are recorded in the storage unit 313, and the optimum addition amount is selected by the determination unit 314.

そして、データベースから最適な添加量を選択する場合(実線で記載した経路)、演算手段312に求めさせた相関や記憶手段313に記憶させた条件に基づいて判断手段314に最適な添加量を判断・選択させ、設定手段315によりドーピング装置302に添加量を設定させる。   When the optimum addition amount is selected from the database (the path indicated by the solid line), the determination unit 314 determines the optimum addition amount based on the correlation calculated by the calculation unit 312 and the conditions stored in the storage unit 313. The selection unit 315 causes the doping apparatus 302 to set the addition amount.

または測定された抵抗値を利用して添加量を設定する場合(点線で記載した経路)は、測定手段321から得られる抵抗に基づいて、演算手段312にマスクのアライメントずれを算出させ、相関を求めさせて正確な抵抗分布であることの確認を行わせ、設定手段315により得られる相関に基づいてドーピング装置302に添加量を設定させてもよい。   Alternatively, when the addition amount is set using the measured resistance value (path indicated by a dotted line), the calculation unit 312 calculates the mask misalignment based on the resistance obtained from the measurement unit 321, and the correlation is calculated. The doping amount may be set based on the correlation obtained by the setting means 315 by confirming that the resistance distribution is accurate.

このようなコンピュータ311は、デバイスを作製する場所に設けても、別の場所に設けてもよい。別の場所に設けるときは、端末301の各条件を、ネットワークを介して判断手段314へ入力すればよい。測定手段321も、デバイスを作製する場所に設けても、別の場所に設けてもよい。別の場所に設けるときは、測定手段での各結果を、ネットワークを介して演算手段312へ入力すればよい。また測定手段321と、コンピュータ311とを同一の場所に設けてもよい。   Such a computer 311 may be provided in a place where a device is manufactured or may be provided in another place. When providing in another place, each condition of the terminal 301 may be input to the determination unit 314 via the network. The measuring means 321 may also be provided at a place where the device is manufactured or at another place. When providing in another place, each result of the measuring means may be input to the computing means 312 via the network. Further, the measuring means 321 and the computer 311 may be provided at the same place.

次に図3(B)に示すフローチャートを用いて、実線で記載して経路に関するシステムフローを説明する。まず各条件で形成された評価素子(A)〜(D)の抵抗を測定し、コンピュータに抵抗値に基づいて上式よりアライメントずれαを演算させ、抵抗と(−X−α)との相関を得る。これらの形成条件(具体的には活性化条件、チャネル長条件、ゲートオーバーラップ条件、信頼性条件及びその他の条件や、TFT構造)、抵抗値やアライメントずれα等を保存させておいた、データベースにアクセスし、求めるデバイス用途に応じて、最適なゲートオーバーラップ領域の不純物濃度を判断させ、選択させる。   Next, using the flowchart shown in FIG. 3B, a system flow relating to a route will be described with a solid line. First, the resistances of the evaluation elements (A) to (D) formed under each condition are measured, and the computer calculates the misalignment α from the above equation based on the resistance value, and the correlation between the resistance and (−X−α). Get. A database in which these formation conditions (specifically, activation conditions, channel length conditions, gate overlap conditions, reliability conditions and other conditions, TFT structures), resistance values, misalignment α, and the like are stored. The optimum impurity concentration in the gate overlap region is determined and selected according to the desired device application.

その後、選択された添加量の結果を表示させ、添加量をドーピング装置へ設定したり、印刷したりして出力すればよい。そして更に、得られた添加量等のデータを保存させ、データベースに記録させればよい。   Thereafter, the result of the selected addition amount may be displayed, and the addition amount may be set in the doping apparatus or printed and output. Further, the obtained addition amount data and the like may be stored and recorded in a database.

このようなコンピュータシステムはプログラム等のソフトウェアを用いても、ハードウェアを用いて作製しても構わない。そしてコンピュータシステムはドーピング装置に搭載してもよいし、ネットワーク通信を通じて行ってもよい。   Such a computer system may use software such as a program or may be manufactured using hardware. The computer system may be installed in a doping apparatus or may be performed through network communication.

以上のような添加量を制御するためのコンピュータシステムにより、効率よく不純物の添加量の決定を行うことができる。そして更に本発明のコンピュータシステムにより、実施者の経験に頼らず、一定結果を短時間で得ることができる。   With the computer system for controlling the addition amount as described above, the addition amount of impurities can be determined efficiently. Further, the computer system of the present invention can obtain a constant result in a short time without depending on the experience of the practitioner.

また更に、ゲートオーバーラップ領域の不純物濃度と信頼性及び初期特性の相関をデータベース化しておけば、TEGを評価することで、寿命予測等の判断基準とすることができる。例えば、量産工場等では、時間のかかる信頼性評価(劣化試験)をするのは難しいが、抵抗測定結果を判断基準にして劣化の評価を行うことができる。   Furthermore, if the correlation between the impurity concentration of the gate overlap region, the reliability, and the initial characteristics is stored in a database, the TEG can be evaluated to be a criterion for predicting the lifetime. For example, in a mass production factory or the like, it is difficult to perform time-consuming reliability evaluation (deterioration test), but it is possible to evaluate deterioration using a resistance measurement result as a criterion.

(実施の形態4)
本発明の技術思想を用いて、シングルドレイン構造のTFTの抵抗測定を行うことが可能である。そこで本実施の形態では、シングルドレイン構造の評価素子を用いた抵抗測定について説明する。シングルドレイン構造の評価素子(ソース/ドレイン領域の不純物濃度を測定するための評価素子をSD抵抗モニタ−と表記する)によりソース/ドレイン領域、及びチャネル形成領域におけるシート抵抗を求めることができる。
(Embodiment 4)
Using the technical idea of the present invention, it is possible to measure the resistance of a TFT having a single drain structure. Therefore, in this embodiment, resistance measurement using an evaluation element having a single drain structure will be described. The sheet resistance in the source / drain region and the channel formation region can be obtained by an evaluation element having a single drain structure (an evaluation element for measuring the impurity concentration of the source / drain region is expressed as an SD resistance monitor).

上記実施の形態と同様に、同一作製条件及び作製工程によりパネル部にシングルドレイン構造TFT、及びSD抵抗モニターを形成する。例えば、図1において、上部導電膜102を設けない構造として、シングルドレイン構造TFT、及びSD抵抗モニターを形成すればよい。このとき、基準線によりマイナス側に端部が設けられた導電膜と、基準線に接するように端部が設けられた導電膜と、基準線よりプラス側に端部が設けられた導電膜とを有するSD抵抗モニターを形成する。   Similarly to the above embodiment, a single drain structure TFT and an SD resistance monitor are formed in the panel portion under the same manufacturing conditions and manufacturing steps. For example, in FIG. 1, a single drain structure TFT and an SD resistance monitor may be formed as a structure in which the upper conductive film 102 is not provided. At this time, a conductive film having an end portion on the minus side by the reference line, a conductive film having an end portion in contact with the reference line, and a conductive film having an end portion on the plus side from the reference line To form an SD resistance monitor.

その後、各SD抵抗モニターに対して、抵抗測定を行う。そして測定したSD抵抗モニター(測定素子)における、ソース/ドレイン領域、及びチャネル形成領域におけるシート抵抗を求めることができる。さらに同時に評価素子であるSD抵抗モニターのマスクのアライメントずれの特性を利用することにより、電気特性測定によって実際のアライメントずれを測定することが可能となる。このような評価素子の電気特性の測定に基づきアライメントずれを求めることによって、SEM等により観察することなく、マクスのアライメントずれを正確に評価することができる。   Thereafter, resistance measurement is performed on each SD resistance monitor. Then, the sheet resistance in the source / drain region and the channel formation region in the measured SD resistance monitor (measuring element) can be obtained. At the same time, by utilizing the characteristics of the misalignment of the mask of the SD resistance monitor, which is an evaluation element, it is possible to measure the actual misalignment by measuring the electrical characteristics. By obtaining the misalignment based on the measurement of the electrical characteristics of the evaluation element, the max misalignment can be accurately evaluated without observing with an SEM or the like.

シングルドレイン構造のTFTは、GOLD構造のTFT以上にパネル部に搭載されることが多い。そのため、本実施の形態のようにシングルドレイン構造のTFTに対する抵抗測定は多く利用される。   A TFT having a single drain structure is often mounted on a panel portion more than a TFT having a GOLD structure. Therefore, resistance measurement for a single drain structure TFT is often used as in this embodiment.

またパネル部には、シングルドレイン構造のTFT、及びGOLD構造のTFTが混在して形成されることが多い。この場合、評価素子としてLov抵抗モニターとSD抵抗モニターとを形成し、抵抗測定を行うとよい。   In the panel portion, a single drain TFT and a GOLD TFT are often formed together. In this case, it is preferable to form a Lov resistance monitor and an SD resistance monitor as evaluation elements and perform resistance measurement.

本発明のTEGを示す図。The figure which shows TEG of this invention. 本発明のTEGの作製工程を示す図。The figure which shows the preparation processes of TEG of this invention. 本発明のコンピュータシステムを示す図。The figure which shows the computer system of this invention. 本発明の実験結果を示す図。The figure which shows the experimental result of this invention. 本発明の実験結果を示す図。The figure which shows the experimental result of this invention. 本発明の実験結果を示す図。The figure which shows the experimental result of this invention. 本発明の実験結果を示す図。The figure which shows the experimental result of this invention. 本発明のTEGを示す図。The figure which shows TEG of this invention. 本発明を用いたマスクのアライメントずれの評価方法を示す図。The figure which shows the evaluation method of the misalignment of the mask using this invention.

Claims (7)

複数のTEGを用いた半導体装置の評価方法であって、
前記半導体装置は、複数のTFTを有し、
前記複数のTFTは、前記複数のTEGと同一基板上に設けられ、
前記複数のTEG及び前記複数のTFTは、それぞれ半導体膜と、前記半導体膜上に設けられたゲート電極とを有し、
前記ゲート電極は、前記半導体膜から順に積層された第1の導電膜及び第2の導電膜を有し、前記第1の導電膜の端は、前記第2の導電膜の端を超えて長く、
前記半導体膜は前記第2の導電膜の端を超えた前記第1の導電膜と重なる低濃度不純物領域と、前記低濃度不純物領域より内側にあるチャネル形成領域と、前記低濃度不純物領域より外側にある一対の不純物領域とを有し、
前記複数のTEGは、第1乃至第4のTEGを有し、
前記第1のTEGは、前記第1の導電膜の端及び前記第2の導電膜の端が、前記半導体膜の側端部を超えないように設けられ、
前記第2のTEGは、前記第1の導電膜の端が、前記半導体膜の側端部と一致し、かつ前記第2の導電膜の端が、前記半導体膜の側端部を超えないように設けられ、
前記第3のTEGは、前記第1の導電膜の端と前記第2の導電膜の端との間に前記半導体膜の側端部が設けられ、
前記第4のTEGは、前記第1の導電膜の端及び前記第2の導電膜の端が、前記半導体膜の側端部を超えて設けられ、
前記複数のTEG及び前記複数のTFTは、前記ゲート電極をエッチングする際にマスクが用いられ、
前記第1のTEGは、前記マスクのアライメント条件をX1とした第1の測定素子と、前記アライメント条件をX2とした第2の測定素子とを有し、
前記第1の測定素子及び前記第2の測定素子純物領域の抵抗R1、R2を測定し
前記アライメント条件のX1、X2、及び前記抵抗R1、R2から前記マスクのアライメントずれαを算出し、
前記第1のTEGの前記一対の不純物領域のシート抵抗と、前記一対の不純物領域に対して測定された抵抗Rと、前記アライメント条件と、前記アライメントずれと、前記第1の導電膜の幅との第1の関係が求められ、
前記第2のTEG及び前記第3のTEGの前記低濃度不純物領域の抵抗R3を測定し、
前記第2のTEGの前記低濃度不純物領域及び前記第3のTEGの前記低濃度不純物領域のシート抵抗と、前記低濃度不純物領域に対して測定された抵抗R3と、前記アライメント条件と、前記アライメントずれと、前記第1の導電膜の幅との第2の関係が求められ、
前記第4のTEGの低濃度不純物領域の抵抗R4を測定し、
前記第4のTEGの前記チャネル形成領域のシート抵抗と、前記チャネル形成領域に対して測定された抵抗R4と、前記第1の導電膜の幅との第3の関係が求められ、
前記アライメントずれと、前記第1の関係乃至前記第3の関係とから、前記TFTにおける前記チャネル形成領域、前記低濃度不純物領域及び前記不純物領域の抵抗を求めることを特徴とする半導体装置の評価方法。
A method for evaluating a semiconductor device using a plurality of TEGs,
The semiconductor device has a plurality of TFTs,
The plurality of TFTs are provided on the same substrate as the plurality of TEGs,
The plurality of TEGs and the plurality of TFTs each have a semiconductor film and a gate electrode provided on the semiconductor film ,
The gate electrode includes a first conductive film and a second conductive film stacked in order from the semiconductor film, and an end of the first conductive film is longer than an end of the second conductive film. ,
The semiconductor film includes a low concentration impurity region overlapping the first conductive film beyond an end of the second conductive film , a channel formation region inside the low concentration impurity region, and an outside of the low concentration impurity region. It has a pair of impurity regions in,
The plurality of TEGs include first to fourth TEGs,
The first TEG is provided so that an end of the first conductive film and an end of the second conductive film do not exceed a side end of the semiconductor film,
In the second TEG, the end of the first conductive film coincides with the side end of the semiconductor film, and the end of the second conductive film does not exceed the side end of the semiconductor film. Provided in
The third TEG includes a side end portion of the semiconductor film between an end of the first conductive film and an end of the second conductive film,
The fourth TEG is provided so that an end of the first conductive film and an end of the second conductive film extend beyond a side end of the semiconductor film,
The plurality of TEGs and the plurality of TFTs use a mask when etching the gate electrode,
The first TEG includes a first measurement element having an alignment condition of the mask as X1, and a second measurement element having the alignment condition as X2.
The resistors R1, R2 of the non-pure product region of the first measuring element and the second measuring element and measurement,
An alignment deviation α of the mask is calculated from X1 and X2 of the alignment condition and the resistors R1 and R2.
The sheet resistance of the pair of impurity regions of the first TEG, the resistance R measured for the pair of impurity regions, the alignment condition, the misalignment, and the width of the first conductive film The first relationship of
Measuring the resistance R3 of the low concentration impurity region of the second TEG and the third TEG;
Sheet resistance of the low concentration impurity region of the second TEG and the low concentration impurity region of the third TEG, resistance R3 measured for the low concentration impurity region, the alignment condition, and the alignment A second relationship between the deviation and the width of the first conductive film is obtained,
Measuring the resistance R4 of the low concentration impurity region of the fourth TEG;
A third relationship between the sheet resistance of the channel formation region of the fourth TEG, the resistance R4 measured for the channel formation region, and the width of the first conductive film is obtained,
A method of evaluating a semiconductor device, comprising determining the resistance of the channel formation region, the low-concentration impurity region, and the impurity region in the TFT from the misalignment and the first to third relationships. .
複数のTEGを用いた半導体装置の評価方法であって、A method for evaluating a semiconductor device using a plurality of TEGs,
前記半導体装置は、複数のTFTを有し、The semiconductor device has a plurality of TFTs,
前記複数のTFTは、前記複数のTEGと同一基板上に設けられ、The plurality of TFTs are provided on the same substrate as the plurality of TEGs,
前記複数のTEG及び前記複数のTFTは、それぞれ半導体膜と、前記半導体膜上に設けられたゲート電極とを有し、The plurality of TEGs and the plurality of TFTs each have a semiconductor film and a gate electrode provided on the semiconductor film,
前記ゲート電極は、前記半導体膜から順に積層された第1の導電膜及び第2の導電膜を有し、前記第1の導電膜の端は、前記第2の導電膜の端を超えて長く、The gate electrode includes a first conductive film and a second conductive film stacked in order from the semiconductor film, and an end of the first conductive film is longer than an end of the second conductive film. ,
前記半導体膜は前記第2の導電膜の端を超えた前記第1の導電膜と重なる低濃度不純物領域と、前記低濃度不純物領域より内側にあるチャネル形成領域と、前記低濃度不純物領域より外側にある一対の不純物領域とを有し、The semiconductor film includes a low concentration impurity region overlapping the first conductive film beyond an end of the second conductive film, a channel formation region inside the low concentration impurity region, and an outside of the low concentration impurity region. A pair of impurity regions
前記複数のTEGは、第1乃至第4のTEGを有し、The plurality of TEGs include first to fourth TEGs,
前記第1のTEGは、前記第1の導電膜の端及び前記第2の導電膜の端が、前記半導体膜の側端部を超えないように設けられ、The first TEG is provided so that an end of the first conductive film and an end of the second conductive film do not exceed a side end of the semiconductor film,
前記第2のTEGは、前記第1の導電膜の端が、前記半導体膜の側端部と一致し、かつ前記第2の導電膜の端が、前記半導体膜の側端部を超えないように設けられ、In the second TEG, the end of the first conductive film coincides with the side end of the semiconductor film, and the end of the second conductive film does not exceed the side end of the semiconductor film. Provided in
前記第3のTEGは、前記第1の導電膜の端と前記第2の導電膜の端との間に前記半導体膜の側端部が設けられ、The third TEG includes a side end portion of the semiconductor film between an end of the first conductive film and an end of the second conductive film,
前記第4のTEGは、前記第1の導電膜の端及び前記第2の導電膜の端が、前記半導体膜の側端部を超えて設けられ、The fourth TEG is provided so that an end of the first conductive film and an end of the second conductive film extend beyond a side end of the semiconductor film,
前記複数のTEG及び前記複数のTFTは、前記ゲート電極をエッチングする際にマスクが用いられ、The plurality of TEGs and the plurality of TFTs use a mask when etching the gate electrode,
前記第1のTEGは、前記マスクのアライメント条件をX1とした第1の測定素子と、前記アライメント条件をX2とした第2の測定素子とを有し、The first TEG includes a first measurement element having an alignment condition of the mask as X1, and a second measurement element having the alignment condition as X2.
前記第1の測定素子及び前記第2の測定素子の不純物領域の抵抗R1、R2を測定し、Measuring resistances R1 and R2 of impurity regions of the first measurement element and the second measurement element;
前記アライメント条件のX1、X2、及び前記抵抗R1、R2から前記マスクのアライメントずれαを算出し、An alignment deviation α of the mask is calculated from X1 and X2 of the alignment condition and the resistors R1 and R2.
前記第1のTEGの前記一対の不純物領域のシート抵抗(RSheet resistance (R) of the pair of impurity regions of the first TEG SDSD )と、前記一対の不純物領域に対して測定された抵抗(R)と、前記アライメント条件(X)と、前記アライメントずれ(α)と、前記第1の導電膜の幅(L)との第1の関係がR), The resistance (R) measured for the pair of impurity regions, the alignment condition (X), the misalignment (α), and the width (L) of the first conductive film. 1 relationship is R SDSD =R(−X−α)/Lであると求められ、= R (−X−α) / L,
前記第2のTEG及び前記第3のTEGの前記低濃度不純物領域の抵抗R3を測定し、Measuring the resistance R3 of the low concentration impurity region of the second TEG and the third TEG;
前記第2のTEGの前記低濃度不純物領域及び前記第3のTEGの前記低濃度不純物領域のシート抵抗(RSheet resistance (R) of the low-concentration impurity region of the second TEG and the low-concentration impurity region of the third TEG LovLov )と、前記低濃度不純物領域の長さ(L) And the length (L LOVLOV )と、前記低濃度不純物領域に対して測定された抵抗(R)と、前記アライメント条件(X)と、前記アライメントずれ(α)と、前記第1の導電膜の幅(L)との第2の関係がR), The resistance (R) measured for the low-concentration impurity region, the alignment condition (X), the misalignment (α), and the width (L) of the first conductive film. 2 relationship is R LovLov =R(L= R (L LovLov −X−α)/Lであると求められ、-X-α) / L,
前記第4のTEGの低濃度不純物領域の抵抗R4を測定し、Measuring the resistance R4 of the low concentration impurity region of the fourth TEG;
前記第4のTEGの前記チャネル形成領域のシート抵抗(RSheet resistance (R) of the channel formation region of the fourth TEG chch )と、前記チャネル形成領域の長さ(W)と、前記チャネル形成領域に対して測定された抵抗(R)と、前記第1の導電膜の幅(L)との第3の関係がR), The length (W) of the channel formation region, the resistance (R) measured with respect to the channel formation region, and the width (L) of the first conductive film is R chch =R・W/Lであると求められ、= R · W / L
前記アライメントずれと、前記第1の関係乃至前記第3の関係とから、前記TFTにおける前記チャネル形成領域、前記低濃度不純物領域及び前記不純物領域の抵抗を求めることを特徴とする半導体装置の評価方法。A method of evaluating a semiconductor device, comprising determining the resistance of the channel formation region, the low-concentration impurity region, and the impurity region in the TFT from the misalignment and the first to third relationships. .
請求項1又は2において、前記第1の導電膜の端及び前記第2の導電膜の端はテーパーを有することを特徴とする半導体装置の評価方法。 According to claim 1 or 2, the evaluation method of a semiconductor device ends and the end of the second conductive film of the first conductive film is characterized by having a taper. 半導体装置が形成される素子基板であって、An element substrate on which a semiconductor device is formed,
前記半導体装置は、複数のTFTを有し、The semiconductor device has a plurality of TFTs,
前記複数のTFTは、前記複数のTEGと同一基板上に設けられ、The plurality of TFTs are provided on the same substrate as the plurality of TEGs,
前記複数のTEG及び前記複数のTFTは、それぞれ半導体膜と、前記半導体膜上に設けられたゲート電極とを有し、The plurality of TEGs and the plurality of TFTs each have a semiconductor film and a gate electrode provided on the semiconductor film,
前記ゲート電極は、前記半導体膜から順に積層された第1の導電膜及び第2の導電膜を有し、前記第1の導電膜の端は、前記第2の導電膜の端を超えて長く、The gate electrode includes a first conductive film and a second conductive film stacked in order from the semiconductor film, and an end of the first conductive film is longer than an end of the second conductive film. ,
前記半導体膜は前記第2の導電膜の端を超えた前記第1の導電膜と重なる低濃度不純物領域と、前記低濃度不純物領域より内側にあるチャネル形成領域と、前記低濃度不純物領域より外側にある一対の不純物領域とを有し、The semiconductor film includes a low concentration impurity region overlapping the first conductive film beyond an end of the second conductive film, a channel formation region inside the low concentration impurity region, and an outside of the low concentration impurity region. A pair of impurity regions
前記複数のTEGは、第1乃至第4のTEGを有し、The plurality of TEGs include first to fourth TEGs,
前記第1のTEGは、前記第1の導電膜の端及び前記第2の導電膜の端が、前記半導体膜の側端部を超えないように設けられ、The first TEG is provided so that an end of the first conductive film and an end of the second conductive film do not exceed a side end of the semiconductor film,
前記第2のTEGは、前記第1の導電膜の端が、前記半導体膜の側端部と一致し、かつ前記第2の導電膜の端が、前記半導体膜の側端部を超えないように設けられ、In the second TEG, the end of the first conductive film coincides with the side end of the semiconductor film, and the end of the second conductive film does not exceed the side end of the semiconductor film. Provided in
前記第3のTEGは、前記第1の導電膜の端と前記第2の導電膜の端との間に前記半導体膜の側端部が設けられ、The third TEG includes a side end portion of the semiconductor film between an end of the first conductive film and an end of the second conductive film,
前記第4のTEGは、前記第1の導電膜の端及び前記第2の導電膜の端が、前記半導体膜の側端部を超えて設けられ、The fourth TEG is provided so that an end of the first conductive film and an end of the second conductive film extend beyond a side end of the semiconductor film,
前記複数のTEG及び前記複数のTFTは、前記ゲート電極をエッチングする際にマスクが用いられ、The plurality of TEGs and the plurality of TFTs use a mask when etching the gate electrode,
前記第1のTEGは、前記マスクのアライメント条件をX1とした第1の測定素子と、前記アライメント条件をX2とした第2の測定素子とを有することを特徴とする素子基板。The first TEG includes an element substrate having a first measurement element having an alignment condition of the mask as X1 and a second measurement element having the alignment condition as X2.
請求項において、前記第1の導電膜の端及び前記第2の導電膜の端はテーパーを有ることを特徴とする素子基板。 According to claim 4, wherein the first conductive end and said second conductive layer of the end element substrate which is characterized that you have a taper of the membrane. 請求項4又は5において、前記第1の導電膜はTaN膜であり、前記第2の導電膜はW膜であることを特徴とする素子基板。 6. The element substrate according to claim 4 , wherein the first conductive film is a TaN film and the second conductive film is a W film. 請求項乃至のいずれか一において、前記第1のTEG乃至前記第4のTEGは、それぞれ複数設けられていることを特徴とする素子基板。
In any one of claims 4 to 6, wherein the first TEG to the fourth TEG, an element substrate which is characterized in that provided in a plurality of layers.
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