JP5568919B2 - モニタ、半導体ウェーハ及びモニタ方法 - Google Patents

Description

本発明はモニタ、半導体ウェーハ及びモニタ方法に関するものであり、例えば、処理後の溶剤処理等を含めたプラズマ処理等に伴うダメージや加工バラツキをモニタするためのモニタ構成に関するものである。

近年、半導体装置の微細化にともなって、エッチング工程をプラズマエッチングによるドライ処理で行うとともに、マスクとなるレジストの除去工程をＯ_２プラズマを用いたアッシングによって行っている。

また、レジストパターンをマスクとした不純物導入工程において、イオン注入法が用いられている。このようなイオン注入やプラズマ処理においてはイオンやプラズマに起因するダメージが問題になるとともに、帯電が問題となる。

例えば、ＭＯＳアナログ回路搭載ＩＣでは、通常のロジック回路やＳＲＡＭを主としたメモリ回路で使用している素子とは別に専用の素子、例えば、相対精度の必要なＴｒ、抵抗、容量等を搭載しており、これらの素子を組み合わせて回路を構成している。

近年の半導体ウェーハの大口径化と微細化にともなって、これらの素子パラメータの制御が益々困難になってきており、アナログ回路装置特性の悪化の大きな要因となっている。特に、バルク形成工程におけるイオン注入工程、プラズマエッチング工程或いはアッシング工程における荷電粒子によるダメージ、加工バラツキ或いは帯電が問題なる。

このような帯電を検出するための各種のプロセス制御モニタが提案されている。例えば、製造プロセスにおいて所謂アンテナと称するフローティング状態の多結晶シリコン層を形成して帯電させ、それをＭＯＳＦＥＴとＭＯＳ型キャパシタの並列接続回路に入力して帯電を検知することが提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００３−２１８２２５号公報

しかし、従来のＰＣＭでは帯電の程度を検出することはできるが、プラズマ処理に伴う加工バラツキや、プラズマダメージの影響を精度良く検出することができないという問題がある。

したがって、本発明は、処理後の溶剤処理等を含めたプラズマ処理に伴う加工バラツキや、ダメージの影響を精度良く検出することを目的とする。

本発明の一観点からは、半導体基板と、前記半導体基板のスクライブ領域に形成されたフィールド絶縁膜と、前記フィールド絶縁膜上に形成された一対のキャパシタと、前記スクライブ領域の素子形成領域に形成された複数の絶縁ゲート型トランジスタと、前記各キャパシタの上部電極を接続する接続配線と、前記接続配線と前記絶縁ゲート型トランジスタの内の一つの絶縁ゲート型トランジスタのゲート電極とを接続する配線と、前記一対のキャパシタの一方のキャパシタの下部電極に測定のために予め定めた第１の電圧を印加する第１の入力端子と、前記一対のキャパシタの他方のキャパシタの下部電極に測定のために予め定めた第２の電圧を印加する第２の入力端子とを有することを特徴とするモニタが提供される。

また、本発明の別の観点からは、半導体基板と、前記半導体基板のスクライブ領域に形成されたフィールド絶縁膜と、前記フィールド絶縁膜上に形成された一対のキャパシタと前記スクライブ領域の素子形成領域に形成された複数の絶縁ゲート型トランジスタと、前記各キャパシタの上部電極を接続する接続配線と、前記接続配線と前記絶縁ゲート型トランジスタの内の一つの絶縁ゲート型トランジスタのゲート電極とを接続する配線と、前記一対のキャパシタの一方のキャパシタの下部電極に電圧を印加する第１の端子と、前記一対のキャパシタの他方のキャパシタの下部電極に電圧を印加する第２の端子とを有するモニタの前記第１の端子を固定電位として前記第２の端子に第１の電位を印加するとともに、前記各キャパシタと接続された絶縁ゲート型トランジスタのソース・ドレイン領域の一方の領域に電流を流して前記一方の領域における出力電圧Ｖ_１を測定する第１の工程と、前記第１の端子を固定電位として前記第２の端子に第１の電位とは異なる第２の電位を印加するとともに、前記各キャパシタと接続された絶縁ゲート型トランジスタのソース・ドレイン領域の一方の領域に電流を流して前記一方の領域における出力電圧Ｖ_２を測定する第２の工程と、前記第２の端子を固定電位として前記第１の端子に前記第１の電位を印加するとともに、前記各キャパシタと接続された絶縁ゲート型トランジスタのソース・ドレイン領域の一方の領域に電流を流して前記一方の領域における出力電圧Ｖ_３を測定する第３の工程と、前記第２の端子を固定電位として前記第１の端子に前記第２の電位を印加するとともに、前記各キャパシタと接続された絶縁ゲート型トランジスタのソース・ドレイン領域の一方の領域に電流を流して前記一方の領域における出力電圧Ｖ_４を測定する第４の工程と、前記測定した出力電圧Ｖ_１，Ｖ_２，Ｖ_３，Ｖ_４を基にして求めた
ΔＣ／Ｃ＝２（Ｖ_１−Ｖ_２−Ｖ_３＋Ｖ_４）／（Ｖ_１−Ｖ_２＋Ｖ_３−Ｖ_４）
から、プラズマ処理の影響を判定する工程とを備えたモニタ方法が提供される。

開示のモニタ、半導体ウェーハ及びモニタ方法によれば、処理後の溶剤処理等を含めたプラズマ処理に伴う加工バラツキや、プラズマダメージの影響を精度良く検出することが可能となる。

本発明の実施の形態のスクライブコーナモニタの概略的要部断面図である。 本発明の実施の形態のスクライブコーナモニタの等価回路的平面図である。 本発明の実施の形態のスクライブコーナモニタのモニタ時の等価回路図である。 出力電圧Ｖ_ｉの印加電圧Ｖ_ｉｎ１依存性の説明図である。 本発明の実施例１のスクライブコーナモニタの配置の説明図である。 本発明の実施例１のスクライブコーナモニタの途中までの製造工程の説明図である。 本発明の実施例１のスクライブコーナモニタの図６以降の途中までの製造工程の説明図である。 本発明の実施例１のスクライブコーナモニタの図７以降の途中までの製造工程の説明図である。 本発明の実施例１のスクライブコーナモニタの図８以降の途中までの製造工程の説明図である。 本発明の実施例１のスクライブコーナモニタの図９以降の途中までの製造工程の説明図である。 本発明の実施例１のスクライブコーナモニタの図１０以降の途中までの製造工程の説明図である。 本発明の実施例１のスクライブコーナモニタの図１１以降の途中までの製造工程の説明図である。 本発明の実施例１のスクライブコーナモニタの図１２以降の途中までの製造工程の説明図である。 本発明の実施例１のスクライブコーナモニタの図１３以降の途中までの製造工程の説明図である。 本発明の実施例１のスクライブコーナモニタの図１４以降の途中までの製造工程の説明図である。 本発明の実施例１のスクライブコーナモニタの図１５以降の製造工程の説明図である。 製造直後の測定結果の説明図である。 エージング処理後の測定結果の説明図である。 キャパシタのサイズを２５μｍ×２５μｍとした場合の測定結果の説明図である。

ここで、図１乃至図４を参照して、本発明の実施の形態のスクライブコーナモニタを説明する。図１は、本発明の実施の形態のスクライブコーナモニタの概略的要部断面図である。図に示すように、半導体基板１のスクライブ領域にフィールド絶縁膜２を形成し、このフィールド絶縁膜２上に上部電極４_１（４_２）／誘電体膜５_１（５_２）／下部電極６_１（６_２）からなる一対の同じサイズの大容量キャパシタ３_１，３_２を形成する。

また、半導体基板１のスクライブ領域に設けた素子形成領域には、少なくとも一つのトランジスタ７、特に、高耐圧ｐチャネル型トランジスタが形成されており、一対の大容量キャパシタ３_１，３_２と接続されてモニタを構成している。なお、図における符号８，９，１０，１１，１２，１３，１４は、それぞれウエル領域、ゲート絶縁膜、ゲート電極、サイドウォール、ソース領域、ドレイン領域及びウエルコンタクト領域である。トランジスタ７の耐圧は主にＶ_ＤＤの要求性能で決まるものであり、また、ｎチャネル型トランジスタでも良いが、ゲート電圧が印加されるとｏｎしてしまうので、測定に際して注意する必要がある。

図２は、本発明の実施の形態のスクライブコーナモニタの等価回路的平面図であり、一対の大容量キャパシタ３_１，３_２の上部電極４_１，４_２同士を接続する配線をトランジスタ７のゲート電極１０に接続する。また、大容量キャパシタ３_１の下部電極６_１には入力端子Ｖ_ｉｎ１を接続し、大容量キャパシタ３_２の下部電極６_２には入力端子Ｖ_ｉｎ２を接続する。また、トランジスタ７のドレイン領域１３は、ウエルコンタクト領域１４と短絡させてＧＮＤの電位とする。一方、ソース領域１２は出力端子Ｖ_ｏｕｔに接続する。

この時、大容量キャパシタ３_１，３_２のサイズがトランジスタ７のゲート部のサイズの３００倍以上に設定する。例えば、トランジスタ７のゲート長Ｌを０．８μｍ〜１．０μｍ、ゲート幅Ｗを１．６μｍ〜２．０μｍとすると、大容量キャパシタ３_１，３_２のサイズは６０μｍ×１２０μｍとする。これは、後述するトランジスタ７のゲート電極１０／ソース領域１２間の寄生容量Ｃ_ｐａｒの影響を低減するためである。

図３は、本発明の実施の形態のスクライブコーナモニタのモニタ時の等価回路図であり、出力端子Ｖ_ｏｕｔ側に定電流源１５を接続し、出力端子Ｖ_ｏｕｔ側に例えば、１μＡの電流を流した状態で出力端子Ｖ_ｏｕｔにおける出力電圧Ｖ_ｉを測定する。なお、等価回路としては、トランジスタ７のゲート電極１０／ソース領域１２間の寄生容量Ｃ_ｐａｒが接続された状態になる。

次に、測定手順を説明する。
ステップ１：まず、入力端子Ｖ_ｉｎ２をＶ_Ｓ１に固定した状態で、入力端子Ｖ_ｉｎ１にＶ_Ｈを印加し、出力端子Ｖ_ｏｕｔ側に１μＡ程度の電流Ｉを流し込み、Ｈｉ状態の出力端子Ｖ_ｏｕｔにおける出力電圧Ｖ_１を測定する。
ステップ２：次いで、入力端子Ｖ_ｉｎ２をＶ_Ｓ１のままにした状態で、入力端子Ｖ_ｉｎ１に印加する電位をＶ_Ｌに下げて、出力端子Ｖ_ｏｕｔ側に電流Ｉを流し込み、Ｌｏ状態の出力端子Ｖ_ｏｕｔにおける出力電圧Ｖ_２を測定する。

次いで、逆に、
ステップ３：まず、入力端子Ｖ_ｉｎ１をＶ_Ｓ１に固定した状態で、入力端子Ｖ_ｉｎ２にＶ_Ｈを印加し、出力端子Ｖ_ｏｕｔ側に電流Ｉを流し込み、Ｈｉ状態の出力端子Ｖ_ｏｕｔにおける出力電圧Ｖ_３を測定する。
ステップ４：次いで、入力端子Ｖ_ｉｎ１をＶ_Ｓ１のままにした状態で、入力端子Ｖ_ｉｎ２に印加する電位をＶ_Ｌに下げて、出力端子Ｖ_ｏｕｔ側に電流Ｉを流し込み、Ｌｏ状態の出力端子Ｖ_ｏｕｔにおける出力電圧Ｖ_４を測定する。

次いで、
ステップ５：測定した出力電圧Ｖ_１，Ｖ_２，Ｖ_３，Ｖ_４から、
ΔＣ／Ｃ＝２（Ｖ_１−Ｖ_２−Ｖ_３＋Ｖ_４）／（Ｖ_１−Ｖ_２＋Ｖ_３−Ｖ_４）
を求める。一対の大容量キャパシタ３_１，３_２のサイズ及び表面準位等が同じであれば、容量も同じとなり、Ｖ_１＝Ｖ_３，Ｖ_２＝Ｖ_４となるので、ΔＣ／Ｃ＝０となる。したがって、ΔＣ／Ｃはプラズマ処理に伴う加工バラツキや表面準位等への影響を表す指標となる。したがって、良否の判定基準としてΔＣ／Ｃ＝±１０％の範囲、より好適には、ΔＣ／Ｃ＝±５％の範囲を合格とする。なお、１０％以上のズレが生ずると高精度のアナログ回路として設計要求値が満たせないことが経験的に確認されている。

次に、一方の入力端子Ｖ_ｉｎ２に印加する固定電位をＶ_Ｓ１からＶ_Ｓ２に変更してステップ１乃至ステップ５の測定を行う。図４は測定結果から出力電圧Ｖ_ｉの印加電圧Ｖ_ｉｎ１依存性をＶ_Ｓ１とＶ_Ｓ２との２つの場合について図示し、その勾配Ｓ_１を求めて図示したものである。ここでは、Ｖ_ｉｎ２をＶ_Ｓ１からＶ_Ｓ２にシフトさせても一対の大容量キャパシタ３_１，３_２の容量比が保持されていることを確認する。

なお、この場合の出力電圧Ｖ_ｉの印加電圧Ｖ_ｉｎ１依存性曲線の勾配Ｓ_１は、大容量キャパシタ３_１，３_２の容量をそれぞれＣ_１，Ｃ_２とすると、
Ｓ_１＝Ｃ_１／（Ｃ_１＋Ｃ_２＋Ｃ_ｐａｒ）
で表される。この勾配Ｓ_１は、Ｖ_ｉｎ１の電圧をスイープすることで得られる。また、Ｖ_ｉｎ１を固定電位とした場合の勾配Ｓ_２は、
Ｓ_２＝Ｃ_２／（Ｃ_１＋Ｃ_２＋Ｃ_ｐａｒ）
となる。これらの勾配Ｓ_１，Ｓ_２は、一対の大容量キャパシタ３_１，３_２とトランジスタ７の特性の電圧依存性を表す。

このように、スクライブコーナモニタにおける測定結果から求めた容量バラツキΔＣ／Ｃ或いは勾配Ｓ_１（Ｓ_２）のウェーハ面内バラツキ、或いは、トランジスタ７のＶ_ｇ−Ｉ_ｄ特性のバラツキ等から処理後の溶剤処理等を含むアッシング処理等のプラズマ処理の影響を把握し、プロセスにフィードバックする。

以上を前提として、次に、図５乃至図１９を参照して、本発明の実施例１のスクライブコーナモニタを説明する。図５は、本発明の実施例１のスクライブコーナモニタの配置の説明図である。図に示すように、１６個のチップＡ_１〜Ａ_１６に対して、そのスクライブ領域に通常のＰＣＭ（プロセス制御モニタ）２１と２つのＳＣＭ（スクライブコーナモニタ）２２，２３を配置する。なお、ＳＣＭ２２，２３は例えば、９０μｍ×１５９７０μｍのサイズであり、パッドは１４７個設けられている。

このＳＣＭ２２，２３をＭＯＳアナログ回路搭載ＩＣを構成する３重ウエルｎチャネル型トランジスタ、抵抗、キャパシタ、差動増幅器等が形成されるとともに、実施の形態で説明した２つの大容量キャパシタと高耐圧ｐチャネル型ＭＯＳＦＥＴからなるモニタ回路が設けられている。

次に、図６乃至図１６を参照して、本発明の実施例１のスクライブコーナモニタの製造工程を説明する。まず、図６に示すように、シリコン基板３１上に形成したｐ型エピタキシャル層３２に素子形成領域を区分するフィールド絶縁膜３３を形成する。

次いで、素子形成領域に選択的にＰを深く注入してアナログ部を構成する３重ウエルｎチャネル型トランジスタのためのｎ型ウエル領域３４を形成する。次いで、Ａｓを選択的に注入してｎ型ウエル領域３５を形成するとともに、Ｂを選択的に注入してｐ型ウエル領域３６，３７を形成する。

次いで、素子形成領域にゲート絶縁膜３８を形成したのち、キャパシタの下層電極となるノン・ドープ多結晶シリコン層３９を形成する。なお、ゲート絶縁膜３８の膜厚は、高耐圧ｐチャネル型トランジスタを形成するｎ型ウエル領域３５においては、他の素子形成領域より厚くする。

次いで、図７に示すように、素子形成領域を覆うようにレジストパターン４０を形成したのち、このレジストパターン４０をマスクとしてＡｓイオン４１を注入することによってｎ⁺ 型多結晶シリコン層４２を形成する。

次いで、図８に示すように、レジストパターン４０をアッシングで除去したのち、ＳｉＯ2 膜４３を形成し、次いで、ドープドアモルファスシリコン層を堆積させる。このドープドアモルファスシリコン層を選択的にエッチングすることによってキャパシタの上部電極４４_１，４４_２を形成する。この時、キャパシタのサイズが後述するようにｎ型ウエル領域３５に形成する高耐圧ｐチャネル型トランジスタのゲート部のサイズの３００倍以上になるようにする。例えば、６０μｍ×１２０μｍとする。

次いで、図９に示すように、ＳｉＯ_２膜４３を選択的にエッチングしてキャパシタの誘電体膜４５_１，４５_２とする。次いで、図１０に示すように、全面に反射防止膜としてＴｉ膜４６を形成したのち、エッチングを行うことによって、キャパシタの下部電極４７_１，４７_２を形成することによって、一つの大容量キャパシタ４８_１，４８_２を形成する。この時、同時にゲート電極４９，４０，５１も形成される。

次いで、図１１に示すように、ｎチャネル型トランジスタを形成する領域を開口部とするレジストパターン５２を形成し、レジストパターン５２をマスクとしてｐ型ウエル領域３６，３７にＡｓイオン５３をイオン注入してｎ型エクステンション領域５４，５５を形成する。なお、ｎ型エクステンション領域５４とｎ型エクステンション領域５５の深さ或いはドーズ量が異なるように別工程でイオン注入しても良い。

次いで、図１２に示すように、酸素プラズマ５６を用いてアッシングを行うことによってレジストパターン５２を除去したのち、洗浄処理を行うことによってレジスト残渣を除去する。この時のアッシングダメージにより大容量キャパシタ４８_１，４８_２の容量が変化するとともに、各トランジスタのソース・ドレイン形成領域の表面準位が変化すると考えられる。

次いで、図１３に示すように、全面にＳｉＮ膜を堆積させたのち、異方性エッチングを施すことによって、ゲート電極４９，４０，５１、上部電極４４_１，４４_２及び下部電極４７_１，４７_２の側面にサイドウォール５７を形成する。

次いで、図１４に示すように、ｎチャネル型トランジスタを形成する領域を開口部とするレジストパターン５８を形成し、レジストパターン５８をマスクとしてｐ型ウエル領域３６，３７にＡｓイオン５９をイオン注入してｎ⁺ 型ソース・ドレイン領域６０，６１を形成する。なお、ｎ⁺ 型ソース・ドレイン領域６０とｎ⁺ 型ソース・ドレイン領域６１の深さ或いはドーズ量が異なるように別工程でイオン注入しても良い。

次いで、図１５に示すように、レジストパターン５８をアッシングで除去したのち、洗浄処理を行う。次いで、ｐチャネル型トランジスタを形成する領域を開口部とするレジストパターン６２を形成し、レジストパターン６２をマスクとしてｎ型ウエル領域３５にＢイオン６３をイオン注入してｐ⁺ 型ソース領域６４及びｐ⁺ 型ドレイン領域６５を形成する。

次いで、図示は省略するが、層間絶縁膜の形成工程、コンタクトプラブの形成工程、接続配線の形成工程、層間絶縁膜を形成工程、ビアの形成工程、接続配線の形成工程を必要とする多層配線構造に応じて繰り返す。なお、図１６は、本発明のモニタ回路に必要な大容量キャパシタ４８_１，４８_２とｎ型ウエル領域３５に形成した高耐圧ｐチャネル型トランジスタを抜き出して図示している。また、上においては説明を省略したが、ｐ型エピタキシャル層３２の電位をＧＮＤにするための端子を形成するｐ⁺ 型コンタクト領域６６と高耐圧ｐチャネル型トランジスタの基板バイアスを与えるｎ⁺ 型コンタクト領域６７を形成してある。

図に示すように、高耐圧ｐチャネル型トランジスタのｐ⁺ 型ソース領域６４には出力端子Ｖ_ｏｕｔを接続し、ｐ⁺ 型ドレイン領域６５及びｎ⁺ 型コンタクト領域６７にはドレイン端子が接続され、ＧＮＤ電位を印加する。また、ゲート電極５１は大容量キャパシタ４８_１，４８_２の上部電極４４_１，４４_２を接続する配線の中点に接続される。

一方、大容量キャパシタ４８_１，４８_２の下部電極４７_１，４７_２は夫々端子Ｖ_ｉｎ１及び端子Ｖ_ｉｎ２に接続され測定のための電位が印加される。なお、ｐ⁺ 型コンタクト領域６６には端子を介してＧＮＤが印加される。

次に、測定手順を説明するが、等価回路は上記の図３と同様であるので、図３を参照して説明する。まず、端子Ｖ_ｉｎ２を０Ｖに固定した状態で、端子Ｖ_ｉｎ１を２．５Ｖを印加し、出力端子Ｖ_ｏｕｔ側から１μＡの電流を流し込んで出力端子Ｖ_ｏｕｔの電圧Ｖ_１を計測する。次いで、端子Ｖ_ｉｎ２を０Ｖに固定した状態で、端子Ｖ_ｉｎ１を０．５Ｖに低下させた状態で出力端子Ｖ_ｏｕｔ側から１μＡの電流を流し込んで出力端子Ｖ_ｏｕｔの電圧Ｖ_２を計測する。

次に、バイアス状態を反転させ、まず、端子Ｖ_ｉｎ１を０Ｖに固定した状態で、端子Ｖ_ｉｎ２を２．５Ｖを印加し、出力端子Ｖ_ｏｕｔ側から１μＡの電流を流し込んで出力端子Ｖ_ｏｕｔの電圧Ｖ_３を計測する。次いで、端子Ｖ_ｉｎ１を０Ｖに固定した状態で、端子Ｖ_ｉｎ２を０．５Ｖに低下させた状態で出力端子Ｖ_ｏｕｔ側から１μＡの電流を流し込んで出力端子Ｖ_ｏｕｔの電圧Ｖ_４を計測する。

計測した出力電圧Ｖ_１，Ｖ_２，Ｖ_３，Ｖ_４に基づいて、大容量キャパシタ４８_１，４８_２のプラズマ処理に伴う加工バラツキ或いはダメージを反映した容量変化を
ΔＣ／Ｃ＝２（Ｖ_１−Ｖ_２−Ｖ_３＋Ｖ_４）／（Ｖ_１−Ｖ_２＋Ｖ_３−Ｖ_４）
として求める。

仮に、大容量キャパシタ４８_１，４８_２のサイズ・表面準位等が同じであれば容量も同じとなり、Ｖ_１＝Ｖ_３，Ｖ_２＝Ｖ_４となるので、ΔＣ／Ｃ＝０となる。ここでは、良否の判定基準としてΔＣ／Ｃ＝±１０％の範囲、より好適には、ΔＣ／Ｃ＝±５％の範囲を合格とする。

図１７は製造直後の測定結果の説明図である。図１７（ａ）は、出力電圧Ｖ_ｏｕｔの端子電圧Ｖ_ｉｎ１依存性を示したもので、最大値（ｔｏｐ）と最小値（ｂｏｔｔ）とバラツキが非常に大きいことがわかる。なお、ここでは、固定バイアスＶ_ｉｎ２を０Ｖから−１Ｖに変えた場合の特性も合わせて示している。

この場合の曲線の傾きはＳ_１は、大容量キャパシタ４８_１の容量をＣ_１、大容量キャパシタ４８_２の容量をＣ_２、高耐圧ｐチャネル型トランジスタのゲート−ソース間の寄生容量をＣ_ｐａｒとすると、
Ｓ_１＝Ｃ_１／（Ｃ_１＋Ｃ_２＋Ｃ_ｐａｒ）
として求まる。なお、Ｖ_ｉｎ１側を固定バイアスとした場合の曲線の傾きＳ_２は、
Ｓ_２＝Ｃ_２／（Ｃ_１＋Ｃ_２＋Ｃ_ｐａｒ）
として求まる。図１７（ａ）においては、ＶＬ時とＬＨ時に明らかに特性差が出ていることから、最終的には、高耐圧ｐチャネル型トランジスタのカットオフ領域に異常が発生していることが分かる。

また、図１７（ｂ）は、高耐圧ｐチャネル型トランジスタのＩ_ｄ（ドレイン電流）−Ｖ_ｇ（ゲート電圧）特性図であり、Ｖ_ｇ＝０Ｖの段階で既にデプレッション特性になっている。これらのことから溶剤処理を含むアッシング等のプラズマ処理に伴うダメージが大きいことがわかる。

図１８はエージング処理後の測定結果の説明図であり、ここでは、２５０℃で２４時間エージング処理した場合の結果を示している。図１８（ａ）は、出力電圧Ｖ_ｏｕｔの端子電圧Ｖ_ｉｎ１依存性を示したもので、最大値（ｔｏｐ）と最小値（ｂｏｔｔ）とバラツキが非常に小さくなっていることがわかる。

また、図１８（ｂ）は、高耐圧ｐチャネル型トランジスタのＩ_ｄ−Ｖ_ｇ特性図であり、正常なエンハンスメント特性になっていることがわかる。このことから、プラズマダメージを回復させるためには、エージング処理が非常有効であることがわかるので、製造プロセスにフィードバックする。

図１９はキャパシタのサイズを２５μｍ×２５μｍとした場合の測定結果の説明図である、ここでは、最大値のみを図示している。図１９（ｂ）に示すように、高耐圧ｐチャネル型トランジスタのＩ_ｄ−Ｖ_ｇ特性におけるしきい値電圧Ｖ_ｔｈの低下が見られず、これは、高耐圧ｐチャネル型トランジスタのゲート−ソース間の寄生容量Ｃ_ｐａｒの影響が大きいためと考えられる。したがって、大容量キャパシタ４８_１，４８_２のサイズは、実験からは高耐圧ｐチャネル型トランジスタのゲート部のサイズの３００倍以上とすることが望ましい。

以上、本発明の実施例１を説明してきたが、本発明は、実施例１に示した条件に限られるものではない。例えば、本発明の特徴となるモニタを構成するトランジスタをして高耐圧ｐチャネル型トランジスタを用いているが、必ずしも高耐圧である必要はない。また、原理的にｐチャネル型トランジスタである必要はなく、ｎチャネル型トランジスタでも測定可能である。

ここで、実施例１を含む本発明の実施の形態に関して、以下の付記を開示する。
（付記１） 半導体基板と、前記半導体基板のスクライブ領域に形成されたフィールド絶縁膜と、前記フィールド絶縁膜上に形成された一対のキャパシタと前記スクライブ領域の素子形成領域に形成された複数の絶縁ゲート型トランジスタと、前記各キャパシタの上部電極を接続する接続配線と、前記接続配線と前記絶縁ゲート型トランジスタの内の一つの絶縁ゲート型トランジスタのゲート電極とを接続する配線と、前記一対のキャパシタの一方のキャパシタの下部電極に測定のために予め定めた第１の電圧を印加する第１の入力端子と、前記一対のキャパシタの他方のキャパシタの下部電極に測定のために予め定めた第２の電圧を印加する第２の入力端子とを有することを特徴とするモニタ。
（付記２） 前記一つの絶縁ゲート型トランジスタのソース領域に接続する第１の出力端子を更に有することを特徴とする付記１に記載のモニタ。
（付記３）前記フィールド絶縁膜上に形成された一対のキャパシタが、設計上は互いに同じサイズのキャパシタであることを特徴とする付記１または付記２に記載のモニタ。
（付記４） 前記各キャパシタの面積が、前記各キャパシタと接続された絶縁ゲート型トランジスタのゲート部の面積の３００倍以上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に記載のモニタ。
（付記５） 前記各キャパシタと接続された絶縁ゲート型トランジスタの耐圧が、前記スクライブ領域の素子形成領域に形成された他の絶縁ゲート型トランジスタの耐圧より高いことを特徴とする付記１乃至付記４のいずれか１に記載のモニタ。
（付記６） 前記各キャパシタと接続された絶縁ゲート型トランジスタが、ｐチャネル型トランジスタであることを特徴とする付記５に記載のモニタ。
（付記７） 付記１乃至付記６のいずれか１に記載のモニタを前記スクライブ領域に有する半導体ウェーハ。
（付記８） 半導体基板と、前記半導体基板のスクライブ領域に形成されたフィールド絶縁膜と、前記フィールド絶縁膜上に形成された一対のキャパシタと、前記スクライブ領域の素子形成領域に形成された複数の絶縁ゲート型トランジスタと、前記各キャパシタの上部電極を接続する接続配線と、前記接続配線と前記絶縁ゲート型トランジスタの内の一つの絶縁ゲート型トランジスタのゲート電極とを接続する配線と、前記一対のキャパシタの一方のキャパシタの下部電極に電圧を印加する第１の端子と、前記一対のキャパシタの他方のキャパシタの下部電極に電圧を印加する第２の端子とを有するモニタの前記第１の端子を固定電位として前記第２の端子に第１の電位を印加するとともに、前記各キャパシタと接続された絶縁ゲート型トランジスタのソース・ドレイン領域の一方の領域に電流を流して前記一方の領域における出力電圧Ｖ_１を測定する第１の工程と、前記第１の端子を固定電位として前記第２の端子に第１の電位とは異なる第２の電位を印加するとともに、前記各キャパシタと接続された絶縁ゲート型トランジスタのソース・ドレイン領域の一方の領域に電流を流して前記一方の領域における出力電圧Ｖ_２を測定する第２の工程と、前記第２の端子を固定電位として前記第１の端子に前記第１の電位を印加するとともに、前記各キャパシタと接続された絶縁ゲート型トランジスタのソース・ドレイン領域の一方の領域に電流を流して前記一方の領域における出力電圧Ｖ_３を測定する第３の工程と、前記第２の端子を固定電位として前記第１の端子に前記第２の電位を印加するとともに、前記各キャパシタと接続された絶縁ゲート型トランジスタのソース・ドレイン領域の一方の領域に電流を流して前記一方の領域における出力電圧Ｖ_４を測定する第４の工程と、 前記測定した出力電圧Ｖ_１，Ｖ_２，Ｖ_３，Ｖ_４を基にして求めた
ΔＣ／Ｃ＝２（Ｖ_１−Ｖ_２−Ｖ_３＋Ｖ_４）／（Ｖ_１−Ｖ_２＋Ｖ_３−Ｖ_４）
から、プラズマ処理の影響を判定する工程とを備えたモニタ方法。
（付記９） 前記固定電位を第３の電位として前記第１の工程から前記第４の工程を行って、前記第１の電位と前記第２の電位に対する前記出力電圧の第１の勾配を求める工程と、前記固定電位を第３の電位と異なる第４の電位として前記第１の工程から前記第４の工程を行って、前記第１の電位と前記第２の電位に対する前記出力電圧の第２の勾配を求める工程とを有することを特徴とする付記８に記載のモニタ方法。

１ 半導体基板
２ フィールド絶縁膜
３_１，３_２ 大容量キャパシタ
４_１，４_２ 上部電極
５_１，５_２ 誘電体膜
６_１，６_２ 下部電極
７ トランジスタ
８ ウエル領域
９ ゲート絶縁膜
１０ ゲート電極
１１ サイドウォール
１２ ソース領域
１３ ドレイン領域
１４ ウエルコンタクト領域
１５ 定電流源
２１ ＰＣＭ
２２，２３ ＳＣＭ
３１ シリコン基板
３２ ｐ型エピタキシャル層
３３ フィールド絶縁膜
３４，３５ ｎ型ウエル領域
３６，３７ ｐ型ウエル領域
３８ ゲート絶縁膜
３９ ノン・ドープ多結晶シリコン層
４０，５２，５８，６２ レジストパターン
４１，５３，５９ Ａｓイオン
４２ ｎ⁺ 型多結晶シリコン層
４３ ＳｉＯ_２膜
４４_１，４４_２ 上部電極
４５_１，４５_２ 誘電体膜
４６ Ｔｉ膜
４７_１，４７_２ 下部電極
４８_１，４８_２ 大容量キャパシタ
４９，４０，５１ ゲート電極
５４，５５ ｎ型エクステンション領域
５６ 酸素プラズマ
５７ サイドウォール
６０，６１ ｎ⁺ 型ソース・ドレイン領域
６３ Ｂイオン
６４ ｐ⁺ 型ソース領域
６５ ｐ⁺ 型ドレイン領域
６６ ｐ⁺ 型コンタクト領域
６７ ｎ⁺ 型コンタクト領域

Claims (7)

1. 半導体基板と、
   前記半導体基板のスクライブ領域に形成されたフィールド絶縁膜と、
   前記フィールド絶縁膜上に形成された一対のキャパシタと、
   前記スクライブ領域の素子形成領域に形成された複数の絶縁ゲート型トランジスタと
   前記各キャパシタの上部電極を接続する接続配線と、
   前記接続配線と前記絶縁ゲート型トランジスタの内の一つの絶縁ゲート型トランジスタのゲート電極とを接続する配線と、
   前記一対のキャパシタの一方のキャパシタの下部電極に測定のために予め定めた第１の電圧を印加する第１の入力端子と、
   前記一対のキャパシタの他方のキャパシタの下部電極に測定のために予め定めた第２の電圧を印加する第２の入力端子と、
   を有することを特徴とするモニタ。
2. 前記一つの絶縁ゲート型トランジスタのソース領域に接続する第１の出力端子を更に有することを特徴とする請求項１に記載のモニタ。
3. 前記フィールド絶縁膜上に形成された一対のキャパシタが、設計上は互いに同じサイズのキャパシタであることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のモニタ。
4. 前記各キャパシタの面積が、前記各キャパシタと接続された絶縁ゲート型トランジスタのゲート部の面積の３００倍以上であることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載のモニタ。
5. 前記各キャパシタと接続された絶縁ゲート型トランジスタの耐圧が、前記スクライブ領域の素子形成領域に形成された他の絶縁ゲート型トランジスタの耐圧より高いことを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載のモニタ。
6. 請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載のモニタを前記スクライブ領域に有する半導体ウェーハ。
7. 半導体基板と、
   前記半導体基板のスクライブ領域に形成されたフィールド絶縁膜と、
   前記フィールド絶縁膜上に形成された一対のキャパシタと、
   前記スクライブ領域の素子形成領域に形成された複数の絶縁ゲート型トランジスタと、
   前記各キャパシタの上部電極を接続する接続配線と、
   前記接続配線と前記絶縁ゲート型トランジスタの内の一つの絶縁ゲート型トランジスタのゲート電極とを接続する配線と、
   前記一対のキャパシタの一方のキャパシタの下部電極に電圧を印加する第１の端子と、前記一対のキャパシタの他方のキャパシタの下部電極に電圧を印加する第２の入力端子と
   を有するモニタの前記第１の端子を固定電位として前記第２の端子に第１の電位を印加するとともに、前記各キャパシタと接続された絶縁ゲート型トランジスタのソース・ドレイン領域の一方の領域に電流を流して前記一方の領域における出力電圧Ｖ_１を測定する第１の工程と、
   前記第１の端子を固定電位として前記第２の端子に第１の電位とは異なる第２の電位を印加するとともに、前記各キャパシタと接続された絶縁ゲート型トランジスタのソース・ドレイン領域の一方の領域に電流を流して前記一方の領域における出力電圧Ｖ_２を測定する第２の工程と、
   前記第２の端子を固定電位として前記第１の端子に前記第１の電位を印加するとともに、前記各キャパシタと接続された絶縁ゲート型トランジスタのソース・ドレイン領域の一方の領域に電流を流して前記一方の領域における出力電圧Ｖ_３を測定する第３の工程と、
   前記第２の端子を固定電位として前記第１の端子に前記第２の電位を印加するとともに、前記各キャパシタと接続された絶縁ゲート型トランジスタのソース・ドレイン領域の一方の領域に電流を流して前記一方の領域における出力電圧Ｖ_４を測定する第４の工程と、
   前記測定した出力電圧Ｖ_１，Ｖ_２，Ｖ_３，Ｖ_４を基にして求めた
   ΔＣ／Ｃ＝２（Ｖ_１−Ｖ_２−Ｖ_３＋Ｖ_４）／（Ｖ_１−Ｖ_２＋Ｖ_３−Ｖ_４）
   から、プラズマ処理の影響を判定する工程と
   を備えたモニタ方法。

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