JPH0758082A - コンタクト構造のオーバエッチング量測定方法 - Google Patents

コンタクト構造のオーバエッチング量測定方法

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JPH0758082A
JPH0758082A JP19966293A JP19966293A JPH0758082A JP H0758082 A JPH0758082 A JP H0758082A JP 19966293 A JP19966293 A JP 19966293A JP 19966293 A JP19966293 A JP 19966293A JP H0758082 A JPH0758082 A JP H0758082A
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JP
Japan
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contact hole
plug
measurement
etching
measuring
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JP19966293A
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Takuji Horio
卓司 堀尾
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Oki Electric Industry Co Ltd
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Oki Electric Industry Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 コンタクト孔内にプラグを形成する際に生じ
るオーバエッチング量の測定を容易にする。 【構成】 測定用プラグ8が埋め込まれた測定用コンタ
クト孔7及び測定用配線パターン9は、測定用以外のコ
ンタクト構造と同一工程で形成され、測定用プラグ8
は、測定用以外のコンタクト孔内のプラグと同じオーバ
エッチングを受けている。測定用プラグ8と絶縁膜2上
に測定用コンタクト孔7を縦断するように設置された測
定用配線パターン7との合成抵抗値が測定用コンタクト
孔7の両側で測定される。この測定により、プラグ形成
時に発生したオーバエッチング量を推定する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体集積回路の配線
層のコンタクト構造において、配線抵抗測定パターンを
用いてそのコンタクト孔内のプラグのオーバエッチング
量(プラグロス量)を測定するコンタクト構造のオーバ
エッチング量測定方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】半導体集積回路の高集積化に伴い、半導
体集積回路内のコンタクト孔は、コンタクトの深さがコ
ンタクト外形にたいして大きくなって高アスペクト比化
されている。そのため、コンタクト孔内を金属で埋め込
んだコンタクト構造が採用されている。即ち、コンタク
ト孔内に金属で埋め込んだことで、配線層の被着時に生
じる段差を軽減している。
【0003】図2は、コンタクト構造の製造過程を示す
図である。図2のコンタクト構造は、半導体集積回路構
成用シリコン基板1上に形成されている。このコンタク
ト構造においては、絶縁膜2がシリコン基板1上に形成
された後、図2の(a)において、ホトリソエッチング
工程によってコンタクト孔3が所定の位置に形成され
る。コンタクト孔3及び絶縁膜2上には、図2の(b)
に示すように、例えばタングステンW等の金属膜4が全
面に被着される。しかる後、図2の(c)において、被
着された金属膜4は全面エッチングによってエッチバッ
クされ、絶縁膜2上の金属膜4が完全に除去される。そ
の結果、コンタクト孔内にのみ金属が残り、金属プラグ
5が形成される。この全面エッチングの量は、絶縁膜2
上の金属膜4が完全に除去されるように設定される。し
かしながら、膜厚のばらつき或いはエッチング速度のば
らつき等が考慮され、エッチング量は絶縁体2上の金属
膜4の厚さよりも大きく設定される。そのため、全面エ
ッチングはオーバエッチングとなり、絶縁膜2とプラグ
5の間の段差であるプラグロス量dが生じる。通常プラ
グロス量dは、コンタクト孔3の深さh1に対して10
%以内に管理される。プラグロス量d、即ちオーバエッ
チング量は、定期的に抜き取られたウエハを破壊してそ
の破断面をSEM観察することによって検出される。全
面エッチングが終了後、図2の(4)に示す配線パター
ン6が、ホトリソエッチング工程を経て絶縁膜2及びプ
ラグ5上に形成され、半導体集積回路等のコンタクト構
造が形成される。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
コンタクト構造のオーバエッチング量測定方法において
は、次のような課題があった。通常エッチング時間の設
定には、プラズマ発光のスペクトルの変化量を用いてエ
ッチング終了点を検出するエンド・ポイント・ディテク
タ(E.D.P)が利用される。プラグ5を形成するた
めの全面エッチングの終了点の検出とオーバエッチング
量とを適切に設定することによって所望量のエッチング
が実施される。しかしながら、E. D.Pにおけるプラ
ズマ発光検出窓が曇ったり、光センサの出力が低下した
場合、或いはエッチング装置の状態が変化した場合に
は、E.D.Pのタイミングが変化し、エッチング量が
変化する。エッチング量が少なすぎる場合、絶縁膜2上
に金属膜4が残り、後工程の配線パターン6形成工程に
て、パターンショートを誘発する。しかし、この絶縁膜
2上に金属膜4が残る現象は、エッチバック直後の表面
検査で検出することができる。そのため、大きな損害は
発生しない。
【0005】エッチング量が多過ぎる場合、プラグロス
量dが大となる。図2の(d)に示すように、配線パタ
ーン6を形成した状態でプラグロス量dがあると、プラ
グ5上の配線パターン6の中心部が、両側に対して下側
に低くなる。プラグ5から配線パターン6表面までの距
離において、絶縁膜2及びプラグ5の両端部の上部の距
離をh2とし、プラグ5上であって低くなっている部分
の距離をh3とすると、このコンタクト構造のカバレジ
は、h3/h2 ×100(%)となる。プラグロス量dが
増加するとカバレジが低下し、マイグレーション発生等
による信頼性低下問題が発生する。エッチング量が多い
場合、即ちオーバエッチングである場合、エッチバック
直後の検査工程でオーバエッチング量を検出することは
困難であり、オーバエッチング量は、定期的に抜き取ら
れたウエハを破壊してその破断面をSEM観察すること
によって検出される。しかしながら、この検査作業に
は、手間と時間が必要であり、コストの増大を招いてい
た。本発明は前記従来技術が持っていた課題として、オ
ーバエッチング量を測定するのに手間と時間がかかる点
について解決をしたオーバエッチング量測定方法を提供
するものである。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は、前記課題を解
決するために、下地層上に形成された絶縁膜と、前記絶
縁膜の所定位置に形成されたコンタクト孔と、前記絶縁
膜上に導電性のプラグ材料を被着した後に全面エッチン
グして前記コンタクト孔内にのみ埋め込まれたプラグ
と、前記絶縁膜上に配線層を堆積した後に該配線層をエ
ッチングして形成された配線パターンとを備え、前記下
地層が前記プラグを介して前記配線パターンに接続され
るコンタクト構造の形成時に生じる前記プラグ材料のオ
ーバエッチング量を測定するコンタクト構造のオーバエ
ッチング量測定方法を次のようにしている。即ち、本発
明のコンタクト構造のオーバエッチング量測定方法は、
前記コンタクト孔形成時に測定用配線パターンの幅より
も広い幅の測定用コンタクト孔を前記絶縁膜に形成し、
前記プラグ形成工程と同一工程によって前記測定用コン
タクト内に測定用プラグを形成し、前記配線パターン形
成時に前記コンタクト孔上を縦断するように測定用配線
パターンを形成した後、前記測定用配線パターンにおけ
る前記測定用コンタクトの両端間の抵抗値を測定して前
記全面エッチング時に生じるオーバエッチング量を検出
する。
【0007】
【作用】本発明によれば、以上のようにコンタクト構造
のオーバエッチング量測定方法を構成したので、測定用
コンタクト孔、測定用プラグ及び測定用配線パターンを
備えた測定用コンタクト構造は、例えば、半導体集積回
路におけるコンタクト構造と同一条件で製造される。そ
のため、プラグ形成時に発生するオーバエッチングは、
測定用プラグにも同等に発生する。測定用プラグに接続
されている測定用配線パターンの抵抗値を測定すること
で測定用プラグにおけるオーバエッチング量が検出され
る。このことによって、測定用プラグと同等のオーバエ
ッチング量を有する前記半導体集積回路のプラグのオー
バエッチング量が検出される。即ち、測定用コンタクト
構造で、例えば半導体集積回路のコンタクト構造におけ
るオーバエッチング量が測定される。従って、前記課題
を解決できるのである。
【0008】
【実施例】図1は、本発明の実施例に用いられる測定用
コンタクト構造を示す図であり、図1中の(a)及び
(b)は断面図をそれぞれ示し、図1中の(c)は平面
図をそれぞれ示している。以下、図1を参照しつつ、本
発明のコンタクト構造のオーバエッチング量測定方法の
実施例を説明する。なお、図1中で、図2中の要素と共
通の要素には共通の符号が付されている。本発明のコン
タクト構造のオーバエッチング量測定方法では、図1に
示される測定用コンタクト構造が、図2の半導体集積回
路と同一基板上に形成され、その測定用コンタクト構造
を検査することで、半導体集積回路におけるコンタクト
構造のオーバエッチングを検出する。
【0009】図1の測定用コンタクト孔7は、図2の半
導体集積回路のコンタクト孔3の形成時にコンタクト孔
3と同一のシリコン基板1上に形成される。即ち、シリ
コン基板1上に形成された絶縁膜2が、ホトリソエッチ
ング工程を経て所定の位置に開口され、図2におけるコ
ンタクト孔3とは別に、測定用コンタクト孔7が形成さ
れる。測定用コンタクト孔7及び絶縁膜2上には、例え
ば化学的気相成長法(CVD法)等で、コンタクト孔3
と同時にタングステンW等の金属膜4が全面に被着され
る。しかる後、被着された金属膜4は全面エッチングに
よってエッチバックされ、コンタクト孔3と同一工程
で、絶縁膜2上の金属膜4が完全に除去される。その結
果、測定用コンタクト孔7内にのみ金属が残り、測定用
プラグ8が形成される。次に、コンタクト孔3と同一工
程で、測定用コンタクト孔7及び絶縁膜2上に配線層4
が、例えば化学的気相成長法等で被着され、且つ幅W1
の測定用配線パターン9がホトリソエッチング工程を経
て形成される。測定用コンタクト孔7は、長辺の長さが
W2で短辺の長さがW3の長方形である。図1の(c)
のように、測定用コンタクトの構造において、コンタク
ト孔7の長辺の長さW2が測定用配線パターン9の幅W
1より長く、測定用配線パターン9がコンタクト孔7の
長辺を縦断する構成である。
【0010】測定用コンタクト構造は、半導体集積回路
として形成されたコンタクト構造と同じ工程で形成され
ているので、全面エッチングの際に生じるオーバエッチ
ングの量も同じである。オーバエッチングによるプラグ
ロス量dが所定量である場合、図1の(a)のように、
測定用コンタクト構造も配線層被着時におけるカバレジ
が一定のレベルに確保される。プラグロス量dが大きい
場合、図1の(b)のように、カバレジが低下する。カ
バレジの低下により、測定用コンタクト構造における配
線抵抗が増加する。プラグロス量dと配線層カバレジに
は、負の相関が有る。その相関係数は、コンタクト孔の
径、コンタクト孔の深さによって異なり、また、蒸着
法、スパッタ法、或いは化学的気相成長法等の成膜方法
によっても異なる。図3には、コンタクト深さ2.0μ
m、径0.75μmのコンタクト孔7にプラグ8を形成
した後、スパッタ法で配線層を成膜した場合のプラグロ
ス量dと配線層カバレジの一例が示されている。プラグ
ロス量dが増加すると、カバレジが低下して配線抵抗が
増加する。そのため、予め測定用コンタクトにおけるプ
ラグロス量dと配線パターン9の配線抵抗値のデータ収
集しておき、配線パターンの測定用コンタクト孔7の両
側の間の抵抗値を例えば抵抗測定機で測定することで、
プラグロス量dを検出する。プラグロス量dの検出によ
って、全面エッチング時のオーバエッチング量が間接的
に測定される。
【0011】以上のように、本実施例にでは、半導体集
積回路内のコンタクト構造と同一基板上に同一工程で形
成された測定用コンタクト構造を用い、オーバエッチン
グ量の測定が、その測定用コンタクト構造における配線
抵抗を測ることで実施される。そのため、従来のよう
に、定期的に抜き取られたウエハを破壊し、断面を観察
する検査方法に比べ、検査方法が容易になり、かつ検査
時間の短縮を実現できる。また、検査に破壊行為を必要
としないいので、例えば全数検査することも可能であ
る。
【0012】なお、本発明は、上記実施例に限定されず
種々の変形が可能である。その変形例としては、例えば
次のようなものがある。 (1) 絶縁膜2は、シリコン基板1上に形成されてい
るが、例えば積層された構造の半導体集積回路にいて、
下側の半導体集積回路を下地層として形成されてもよ
い。 (2) 各コンタクト孔3,7に埋め込まれるプラグ
4,8は、金属でなくてもよく、例えば導電性材料とし
ても同様の効果を実現できる。 (3) 測定用コンタクト孔7の形状は、長方形でなく
てもよく、平行でかつ配線パターン9の幅より長い2辺
を有していれば、どこを見てもカバレジが均一と成るの
で本発明を実施できる。 (4) 測定用コンタクト構造は、同一下地層上に複数
個設けられてもよく、抵抗測定機の感度によっては、複
数個のコンタクト構造が接続された状態で測定してもよ
い。
【0013】
【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明によ
れば、コンタクト構造と同じ条件で形成された測定用コ
ンタクト孔を下地層上に設け、その測定用コンタクト孔
を縦断して形成された測定用配線パターンの抵抗値を測
定することでオーバエッチング量を検出する。そのた
め、例えば従来のように、定期的に抜き取られたウエハ
を破壊して断面を観察する検査方法に比べ、検査方法が
容易になり、かつ検査時間を短縮することができる。ま
た、破壊検査を伴わないので検査数を増しても物質的な
損害が発生しない。この事は、抜き取り数を自由に選択
することを可能している。その結果、信頼性の高い製品
を容易に実現できると共に検査に要するコストを低減で
きる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例に用いられる測定用コンタクト
構造を示す図である。
【図2】コンタクト構造の製造過程を示す図である。
【図3】プラグロス量とカバレジの関係を示す図であ
る。
【符号の説明】
1 下地層(シリコン基板) 2 絶縁膜 3 コンタクト孔 5 プラグ 6 配線パターン 7 測定用コンタクト孔 8 測定用プラグ 9 測定用配線パターン
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 8826−4M H01L 21/90 B

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 下地層上に形成された絶縁膜と、前記絶
    縁膜の所定位置に形成されたコンタクト孔と、前記絶縁
    膜上に導電性のプラグ材料を被着した後に全面エッチン
    グして前記コンタクト孔内にのみ埋め込まれたプラグ
    と、前記絶縁膜上に配線層を堆積した後に該配線層をエ
    ッチングして形成された配線パターンとを備え、 前記下地層が前記プラグを介して前記配線パターンに接
    続されるコンタクト構造の形成時に生じる前記プラグ材
    料のオーバエッチング量を測定するコンタクト構造のオ
    ーバエッチング量測定方法において、 前記コンタクト孔形成時に測定用配線パターンの幅より
    も広い幅の測定用コンタクト孔を前記絶縁膜に形成し、 前記プラグ形成工程と同一工程によって前記測定用コン
    タクト孔内に測定用プラグを形成し、 前記配線パターン形成時に前記コンタクト孔上を縦断す
    るように測定用配線パターンを形成した後、 前記測定用配線パターンにおける前記測定用コンタクト
    孔の両端間の抵抗値を測定して前記全面エッチング時に
    生じるオーバエッチング量を検出することを特徴とする
    コンタクト構造のオーバエッチング量測定方法。
JP19966293A 1993-08-11 1993-08-11 コンタクト構造のオーバエッチング量測定方法 Withdrawn JPH0758082A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100688478B1 (ko) * 1999-09-18 2007-03-08 삼성전자주식회사 반도체 웨이퍼 에칭 상태 계측방법

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100688478B1 (ko) * 1999-09-18 2007-03-08 삼성전자주식회사 반도체 웨이퍼 에칭 상태 계측방법

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