JPH10284726A - 半導体装置及びプラズマ損傷評価方法 - Google Patents

半導体装置及びプラズマ損傷評価方法

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JPH10284726A
JPH10284726A JP9102691A JP10269197A JPH10284726A JP H10284726 A JPH10284726 A JP H10284726A JP 9102691 A JP9102691 A JP 9102691A JP 10269197 A JP10269197 A JP 10269197A JP H10284726 A JPH10284726 A JP H10284726A
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JP
Japan
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floating gate
mos transistor
plasma
channel
gate mos
Prior art date
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Pending
Application number
JP9102691A
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English (en)
Inventor
Manabu Henmi
学 逸見
Takashi Morie
隆 森江
Chiharu Takahashi
千春 高橋
Kazushige Minegishi
一茂 峯岸
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nippon Telegraph and Telephone Corp
Original Assignee
Nippon Telegraph and Telephone Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 MOSLSIのゲートリークの原因を調べる
方法を提案すること 【解決手段】 まず、pチャネル型の浮遊ゲートMOS
トランジスタの閾値電圧とnチャネル型の浮遊ゲートM
OSトランジスタの閾値電圧を測定する。これを閾値電
圧の初期値とする。ついで、このウエハを、評価対象の
プラズマ装置に入れ、所定の処理を行う。その後、再
度、pチャネル型の浮遊ゲートMOSトランジスタの閾
値電圧とnチャネル型の浮遊ゲートMOSトランジスタ
の閾値電圧を測定する。それらの閾値電圧から初期値
(閾値電圧)を差し引いた値がシフト量となる。pチャ
ネル型の浮遊ゲートMOSトランジスタの閾値電圧シフ
ト量とnチャネル型の浮遊ゲートMOSトランジスタの
閾値電圧のシフト量を、X−Y座標上にプロットすると
両者の相関関係が明瞭になる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体集積回路の
製造工程中で生じるプラズマ損傷を評価する半導体装置
及びプラズマ損傷評価方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】プラズマ損傷を評価する半導体装置とし
ては、従来、MOS型トランジスタ、MOS型キャパシ
タ、MNOS(Metal-Nitride-Oxide-Silicon)型キャパ
シタ、浮遊ゲートMOS型トランジスタがある。これら
の多くは、p型シリコン上に作られている。それは、n
型シリコン上に作られた半導体装置よりはp型シリコン
上に作られた半導体装置の方がプラズマ損傷を受けやす
いのではないかという漠然とした予想や、n型シリコン
上に作られた半導体装置もp型シリコン上に作られた半
導体装置も同様のプラズマ損傷があるのではないかとい
う予想があるからである。こうした考えから、たとえ
ば、上述した浮遊ゲートMOS型トランジスタの例で
も、p型シリコン上のnチャネル型素子が使われる。発
明者らも、nチャネル型MOSトランジスタやnチャネ
ル型の浮遊ゲートMOS型トランジスタを用いて、従
来、多量のデータを収集してきた。多くの場合、MOS
LSIのゲートリークによる歩留まり低下と、nチャネ
ル型の浮遊ゲートMOS型トランジスタを用いたプラズ
マ損傷評価結果との間に、良好な対応関係が得られた。
しかし、詳細に評価すると、そうでない場合もしばしば
見受けられた。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】本発明者らは、MOS
LSIのゲートリークの原因を、シリコン基板に起因す
るもの、不純物汚染に起因するもの、パーテイクルによ
るもの、プラズマ損傷によるもの、とに4分類し、詳細
に調べた。その結果、プラズマ損傷の中に、pチャネル
MOSトランジスタに影響の強く現れるものとnチャネ
ルMOSトランジスタに影響の強く現れるものの2種類
があることを見出した。これは、従来の評価方法ではと
らえきれない現象である。
【0004】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め本発明は、 (1)シリコンMOS型LSIの製造工程中のプラズマ
工程から生じるプラズマ損傷を評価する半導体装置にお
いて、nチャネル型の浮遊ゲート素子とpチャネル型の
浮遊ゲート素子が隣接して配置されていることを特徴と
する半導体装置。 (2)シリコンMOS型LSIの製造工程中のプラズマ
工程から生じるプラズマ損傷を評価する半導体装置にお
いて、nチャネル型の浮遊ゲート素子MOS型トランジ
スタとpチャネル型の浮遊ゲート素子MOS型トランジ
スタが隣接して配置されていることを特徴とする半導体
装置。 (3)シリコンMOS型LSIの製造工程中のプラズマ
工程から生じるプラズマ損傷を評価する方法において、
nチャネル型の浮遊ゲート素子の閾値とpチャネル型の
浮遊ゲート素子の閾値電圧シフト量をX−Y座標上にプ
ロットすることを特徴とするプラズマ損傷評価方法。 を夫々本発明の特徴とする。
【0005】
【発明の実施の形態】隣接したpチャネル型の浮遊ゲー
トMOSトランジスタとn型チャネル型の浮遊ゲートM
OSトランジスタの2つを併用する。そして、それぞれ
の閾値電圧をX−Y座標上にプロットし、両者の相関関
係を見ることにより、上記2つのプラズマ損傷モードを
区別する。
【0006】
【実施例】次に本発明の実施例について説明する。なお
実施例は一つの例示であって、本発明の精神を逸脱しな
い範囲で、種々の変更あるいは改良を行いうることは云
うまでもない。
【0007】図1は、本発明の半導体装置の一実施例を
示す断面図である。図1において、pチャネル型の浮遊
ゲートMOSトランジスタ2とnチャネル型の浮遊ゲー
トMOSトランジスタ1が隣接して設けられている。浮
遊ケート3と制御ゲート4とも多結晶シリコンで、厚さ
はともに150nmである。ゲート酸化膜5は熱酸化法
で形成されており、厚さは8nmである。ゲート間酸化
膜6の厚さは20nmである。まず、pチャネル型の浮
遊ゲートMOSトランジスタ2の閾値電圧とnチャネル
型の浮遊ゲートMOSトランジスタ1の閾値電圧を測定
する。これを閾値電圧の初期値とする。ついで、このウ
エハを、評価対象のプラズマ装置に入れ、所定の処理を
行う。その後、再度、pチャネル型の浮遊ゲートMOS
トランジスタ2の閾値電圧とnチャネル型の浮遊ゲート
MOSトランジスタ1の閾値電圧を測定する。それらの
閾値電圧から初期値(閾値電圧)を差し引いた値がシフ
ト量となる。pチャネル型の浮遊ゲートMOSトランジ
スタ2の閾値電圧シフト量とnチャネル型の浮遊ゲート
MOSトランジスタ1の閾値電圧のシフト量を、X−Y
座標上にプロットすると、両者の相関関係が明瞭にな
る。
【0008】このような手順で、各種プラズマ装置を調
べると所定のデータが得られる。多くの場合、図2に示
すように、nチャネル型の浮遊ゲートMOSトランジス
タ1の閾値電圧だけがシフトするという損傷モードが得
られる。しかし、プラズマ条件(ガス種、ガス圧、RF
パワー、磁場の強さ、ウエハ位置)によっては、図3に
示すように、pチャネル型の浮遊ゲートMOSトランジ
スタ2の閾値電圧だけがシフトするという損傷モードが
得られる。この損傷モードは、nチャネル型の浮遊ゲー
トMOSトランジスタ1だけに着目した場合には観測さ
れない損傷モードである。
【0009】図1に示すようなpチャネル型の浮遊ゲー
トMOSトランジスタ2とnチャネル型の浮遊ゲートM
OSトランジスタ1の隣合った組がウエハ上に多数設け
てあると、ウエハ上のプラズマ損傷の分布が一目でわか
る。図4は、実験の中で偶発的に生じたプラズマ損傷を
とらえた例である。ウエハ上の場所によって、pチャネ
ル型の浮遊ゲートMOSトランジスタ2の閾値電圧だけ
がシフトする損傷モードと、nチャネル型の浮遊ゲート
MOSトランジスタ1の閾値電圧だけがシフトする損傷
モードと、両方の損傷モードが共存する領域と、両方の
損傷モードがない領域とに4分類されることが見て取れ
る。この場合、閾値電圧シフト量が0.2V以下を無損
傷とみなす。
【0010】図4の結果を、従来のnチャネル型浮遊ゲ
ートMOS型トランジスタの評価だけで判断すると、図
5に示すように、32%の素子が無損傷と評価される。
あるいは、p−チャネル型浮遊ゲートMOS型トランジ
スタの評価だけで判断すると、同図に示すように、31
%の素子が無損傷と評価される。しかし、同図に示した
ように、nチャネル型浮遊ゲートMOS型トランジスタ
とpチャネル型浮遊ゲートMOS型トランジスタの双方
を評価すると、双方とも無損傷なのは実は12%しかな
いことがわかる。このように、この手法を使えば、従来
見落としてきたプラズマ損傷をより正確に把握できる。
【0011】
【発明の効果】以上説明したように、本発明は、従来見
落としてきたプラズマ損傷モードをとらえることがで
き、プラズマ損傷低減に役立つ。具体的には、図4に示
すように、プラズマ損傷の分類(図4では4つ)ができ
るようになり、どの損傷モードかによって対策を選べる
ようになる。また、nチャネル型浮遊ゲートMOS型ト
ランジスタの閾値電圧シフトとpチャネル型浮遊ゲート
MOS型トランジスタの閾値電圧シフトの相関関係をと
らえることができるため、ブラズマ損傷の解明に役立つ
可能性がある。従来、プラズマ損傷に関して多くの研究
成果が報告されているが、プラズマ損傷の解明にはほど
遠く、何らかの新評価装置の登場が強く望まれていた。
その観点からも、本発明はプラズマ損傷解明とプラズマ
損傷低減に役立つものと考えられる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係わる半導体装置の断面図である。p
チャネル型の浮遊ゲートMOSトランジスタとnチャネ
ル型の浮遊ゲートMOSトランジスタが隣接して設けら
れている。浮遊ゲートと制御ゲートともに多結晶シリコ
ンで、厚さはともに150nmである。ゲート酸化膜は
熱酸化法で形成されており、厚さは8nmである。ゲー
ト間酸化膜の厚さは20nmである。
【図2】nチャネル型の浮遊ゲートMOSトランジスタ
の閾値電圧だけがシフトするという損傷モードをとらえ
た例を示す。
【図3】pチャネル型の浮遊ゲートMOSトランジスタ
の閾値電圧だけがシフトするという損傷モードをとらえ
た例を示す。
【図4】nチャネル型の浮遊ゲートMOSトランジスタ
の閾値電圧シフトとpチャネル型の浮遊ゲートMOSト
ランジスタの閾値電圧シフトが混在する損傷モードの例
である。
【図5】図4を用いて無損傷を評価・算定した例を示
す。
【符号の説明】
1 nチャネル型浮遊ゲートMOSトランジスタ 2 pチャネル型浮遊ゲートMOSトランジスタ 3 浮遊ゲート 4 制御ゲート 5 ゲート酸化膜 6 ゲート間酸化膜
フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI H01L 21/8247 29/788 29/792 (72)発明者 峯岸 一茂 東京都新宿区西新宿三丁目19番2号 日本 電信電話株式会社内

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 シリコンMOS型LSIの製造工程中の
    プラズマ工程から生じるプラズマ損傷を評価する半導体
    装置において、 nチャネル型の浮遊ゲート素子とpチャネル型の浮遊ゲ
    ート素子が隣接して配置されていることを特徴とする半
    導体装置。
  2. 【請求項2】 シリコンMOS型LSIの製造工程中の
    プラズマ工程から生じるプラズマ損傷を評価する半導体
    装置において、 nチャネル型の浮遊ゲート素子MOS型トランジスタと
    pチャネル型の浮遊ゲート素子MOS型トランジスタが
    隣接して配置されていることを特徴とする半導体装置。
  3. 【請求項3】 シリコンMOS型LSIの製造工程中の
    プラズマ工程から生じるプラズマ損傷を評価する方法に
    おいて、 nチャネル型の浮遊ゲート素子の閾値とpチャネル型の
    浮遊ゲート素子の閾値電圧シフト量をX−Y座標上にプ
    ロットすることを特徴とするプラズマ損傷評価方法。
JP9102691A 1997-04-03 1997-04-03 半導体装置及びプラズマ損傷評価方法 Pending JPH10284726A (ja)

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